核安全综合知识(核能和核技术应用).ppt

核安全综合知识,注册核安全工程师考试复习2009年6月,核安全综合知识,第二章 核能和核技术应用考试要求：熟悉辐射源的种类。了解放射性同位素的基本特性。了解反应堆和加速器生产同位素的基本知识。了解放射性同位素在医学、农业、工业、食品加工等行业的应用。熟悉放射性同位素在医学、农业、工业、食品加工等行业的应用中的辐射安全问题。了解辐射产生器/设施的应用。熟悉辐射产生器/设施在应用中的核与辐射安全问题。了解与核燃料循环设施有关的基本知识。熟悉核燃料循环设施核与辐射安全方面的主要问题。,核安全综合知识,第二章 核能和核技术应用复习内容2.1 辐射源种类 2.2 反应堆和加速器生产放射性同位素基本知识 2.3 放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用 2.4 放射性同位素应用中的辐射安全问题 2.5 射线装置在医学、工业、农业等行业的应用2.6 射线装置应用中的辐射安全问题2.7 核燃料循环设施2.8 核动力厂和其他反应堆 2.9 核动力厂和其他反应堆的安全问题,核安全综合知识,2.1 辐射源种类 知识要点：天然辐射源 宇宙射线 宇生放射性核素 原生放射性核素 人工辐射源 核设施 反应堆辐射源，辐射源：瞬发、缓发、其他(俘获、n非弹散激发)射线 中子源：瞬发(2-3/fi,2MeV,峰值约0.8MeV，1012-1015n/s.cm2)、缓发中子(0.0158/fi，能量较低)核燃料循环设施，核燃料循环设施包括核燃料生产、加工、贮存和后处理设施等。后处理主要内容有：（1）除掉裂变产物；（2）回收未燃烧的燃料；（3）回收生成的可裂变物质（如钚）等。,核安全综合知识,人工辐射源 核技术应用 密封源，放射源：放射源主要用于烟雾报警器、静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器。常用的放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。放射源：低能光子源：放射源：中子源：,核安全综合知识,人工辐射源 非密封源，工作场所分级：甲、乙、丙三个等级 放射性核素毒性分组：放射性核素毒性分组详见（GB188712002）附录D。射线装置，射线机：射线机的种类很多，如诊断射线机、治疗射线机、工业探伤射线机、射线分析仪等。加速器：利用电磁场使带电粒子（如电子、质子、氘核及重离子等）获得高能量的装置。按能量区分，有高能、中能和低能加速器。主要讨论低能加速器辐射源。韧致辐射、中子、感生放射性。产生的辐射有瞬发辐射和缓发辐射。中子发生器：利用直流电压，能量在1MeV以下，通过（d，n）反应产生快中子的小型加速器。中子发生器加速离子的能量不高，多数在400KeV以下，也有的到600 KeV。它的电源电流容量较大，一般能达到毫安数量级，高的可达数十毫安。利用D（d，n）3He和T（d，n）4He反应获得2.5MeV和14MeV能量的单能中子。强流中子发生器的中子产额可达到10121014n/s。,核安全综合知识,2.2 反应堆和加速器生产放射性同位素基本知识 知识要点：反应堆生产放射性同位素 基本原理，反应堆生产放射性同位素的产额，辐照同位素过程中的辐射防护，辐照同位素操作过程中必须采取一系列安全措施。其中包括：(1)必须使用远距离操作系统（如机械手）从反应堆的辐照管道（或辐照室）提取同位素的样品盒，操作系统必须安全、可靠；(2)不管是用机械的、气动的还是用液压的方法，从辐照管道（或辐照室）内提取辐照样品时，都不应损坏样品盒，使放射性物质逸出；(3)从堆内提取的样品盒，在运输过程中应有监测仪器进行监测；(4)样品盒应严格密封，特别是对于那些容易泄漏的气态或挥发性的同位素，如3H和 131I的样品盒，对其密封性必须进行严格的检查，必要时要采用双层密封；(5)对于有腐蚀性的靶材，必须选用耐腐蚀性的样品盒。如生产203Hg时，由于汞能腐蚀金属，它的泄漏会直接影响反应堆的安全，必须予以充分重视；(6)选择靶材时，必须全面考虑在受辐照后，其物理、化学性能的变化。如由于辐照分解、气体析出等引起样品盒内温度、压力的变化。在辐照时样品盒的爆炸将直接影响反应堆的安全；(7)样品盒的结构形式及机械强度应便于提取和运输；(8)在辐照管道（或辐照室）的排风管或其它适当的位置上应设置连续工作的放射性气体或微尘的监测装置，以便能及时发现样品盒的泄漏，并采取适当的安全措施。,核安全综合知识,加速器生产放射性同位素基本原理放射性药物生产过程 加速器生产放射性同位素的特点 加速器生产的放射性同位素与反应堆生产的放射性同位素相比，具有以下一些特点：（1）反应堆中主要用（n，）反应生产同位素，所生成的同位素与靶材料一般是同一元素。加速器用（p，n）、（d，n）、（，n）等反应生产同位素，所生产的放射性同位素与靶材料元素一般不相同，故易于化学分离，可进行无载体同位素的生产，从而获得高纯度、高比度放射性同位素。（2）加速器生产的同位素都是缺中子同位素，衰变时大多是电子俘获（EC）或发射正电子（+），不发射其它带电粒子（、等），所以可用相机或正电子发射计算机断层扫描（PET）进行医学诊断，病人所受的剂量小。例如甲状腺诊断采用加速器生产的I23I，病人所受的剂量只有用反应堆生产的131I的1%。（3）构成生物机体的主要元素C、N、O的（n，）反应截面很小，用反应堆不能有效地生产临床诊断上很需要的这类同位素，而用小型回旋加速器很容易制备11C、13N、15O等短寿命同位素，并可设置在医院内就近使用，十分方便。（4）加速器操作简单，可以随时启动或停机，工作安全，检查维修方便，工作中放射性污染的危险性小。,核安全综合知识,2.3 放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用 知识要点：放射性同位素在医学上的应用 放射性药物影像诊断，照相机 发射型计算机断层扫描仪（ECT）正电子发射计算机断层扫描仪（PET）骨密度仪 放射源治疗近距离治疗 远距治疗 体外放射免疫分析,核安全综合知识,放射性同位素在工业上的应用 核仪表 核子秤 料位计 测厚仪 核子湿度密度仪 放射性测井 射线照相（探伤）机其它应用 通过辐射接枝交联技术进行改性，得到新的高分子化合物；利用放射性同位素210Po、238Pu等制作的放射性静电消除器，具有结构简单、安装容易、使用方便和不用电等优点；利用放射性同位素发出的射线使空气电离，中和静电而达到消除静电的目的，可清除唱片、幻灯片、照相底片、摄影镜头等上的灰尘。,核安全综合知识,放射性同位素在农业上的应用 辐射育种 进行辐射育种的辐射可以是射线、射线和中子，用得最多的是60Co源。射线和射线辐照时，一般使用的剂量范围为1.31023.5102Gy；对于中子辐照，一般使用的剂量范围为 10101013n/cm2。农药、化肥示踪 农副产品的辐照保鲜辐照保鲜用源主要为60Co，活度3.71014Bq（1万Ci）以上。刺激生物体生长 放射性同位素在食品加工中的应用放射性同位素在食品加工中主要用于灭菌保鲜。辐照过的酒可提高醇香度，相当于放置几年或几十年。用放射性同位素辐照过的猪肉，保鲜期延长而味道不变。,核安全综合知识,2.4 放射性同位素应用中的辐射安全问题 知识要点：放射性同位素在医学应用中的辐射安全问题 放射源和辐照剂量的选择、控制 在使用放射性同位素和放射源进行医学诊断和治疗时，要选择合适的放射源，制定合理的照射方案，仔细计算所需的照射剂量，防止病人接受过量照射。对注射放射性药物的病人的管理 设立注射放射性药物后的病人专用候诊室，病人必须在专用候诊室候诊，不得随意走动，病人家属和慰问者尽量远离患者，避免不必要的照射。也还应避免病人之间相互影响。对接受了131I治疗的患者，其体内的放射性活度降至低于400 MBq 之前不得出院。放射源使用和贮存的安全,核安全综合知识,放射性同位素在医学应用中的辐射安全问题 放射性废物（源）的处理处置 放射性废水除了操作工艺中可能产生少量放射性废水外，还有清洗器皿、工具等的废水，以及病人排泄物，一般采用衰变池或容器贮存衰变方法，经检测达标后排放。放射性药物的制备、分装等，在密闭的手套箱或通风柜中进行操作。通风柜操作口的风速和通风管道的高度等应满足规定要求，必要时通风系统加高效过滤器。对工作人员、患者和公众的防护射线远距治疗机对病人进行照射时，除接受治疗的患者外，治疗室内不应有其他人员。治疗室必须与控制室分开。设计屏蔽厚度时应使相邻及附近地区的工作人员和居民所受的照射低于国家规定的限值。辐射监测对放射性工作人员应进行个人剂量监测并建立个人剂量档案。每次照射完后，应用剂量仪检查治疗室内的辐射水平，以判断源是否回到安全贮存位置，以免发生意外。,核安全综合知识,放射性同位素在工业应用中的辐射安全问题 辐射防护容器的设计和防护性能检验 设计防护容器时，保护和操纵机构要灵活、可靠，要保证在使用过程中放射源不会松脱，更不能掉出来。既要使放射源便于安装、更换，又要使无关人员无法打开。对辐射源防护容器，要在设计的最大装源量条件下，对防护容器的防护性能进行检验，确保符合国家标准。不符合安全性能要求的不应出厂。生产线核仪表安装、使用、维修和储存中的辐射安全 应选择合适的安装地点，使射线束避开人员停留和经常经过的区域。源与工作人员的距离应大于0.5m并便于安装、拆卸和检修。安装工作完成后，要检测放射源周围的辐射剂量情况，如剂量过高，要采取必要的防护措施。仪表要经常维护，检查源的密封性，检查控制和安全保护系统的可靠性等。需在源附近长时间检修时，应将源锁在安全位置，必要时，可将源移至其它防护容器内暂时贮存。放射源不再使用时，要存放在源库中，加强安全保卫，防止丢失被盗，并及时返回生产厂家或送城市放射性废物库。,核安全综合知识,放射性同位素在工业应用中的辐射安全问题 野外和施工现场作业时的辐射安全 在野外和施工现场使用辐射仪表时，特别是辐射剂量较大的仪表（如射线探伤机等），要根据射线的辐射范围，划出一定范围的警戒区域，并设置警戒线和标志，必要时须有专人负责警戒，以防无关人员进入辐射现场。在离道路、居民区和办公区较近地点进行辐照工作时，要尽量选择夜间或人员较少的时间进行工作，必要时，可与有关部门联系疏散人员后再开始工作。工作结束，放射源使用完毕后，一定要检查放射源是否已收回防护容器，经监测确认放射源已收回防护容器后，才能离开现场。废放射源的安全处置 对已不能满足使用或不再使用的闲置源，不得自行处理，特别是不能任意丢弃、掩埋和挪做他用，应妥善保管，及时返回厂家或送城市放射性废物库。对关并停转的企业和单位，要有专人负责放射源的安全保卫工作，直至将放射源进行了安全处置。,核安全综合知识,放射性同位素在农业和食品工业应用中的辐射安全 外照射的防护放射性同位素在农业和食品工业应用中的辐射安全问题主要针对辐射装置。辐照装置的装源量比较大，活度从1012Bq（102Ci）量级至1016Bq（106Ci）量级不等。为了防止人员受到大剂量的射线照射，应该加强外照射的防护。设计屏蔽时，除了要保证工作人员自身接受的剂量低于剂量限值外，还必须保证周围公众所接受的剂量不超过规定的限值。要设置安全可靠的安全联锁和警告、报警装置，防止人员误照射。为了保证工作人员和附近居民的安全，可在有用的照射区外划出一定范围作为控制区，设有醒目的辐射危险标志，控制区外边界上的辐射剂量应低于对公众的剂量限值。防止贮源井水污染 贮源水井是辐照室的重要安全设施，倒源、装源、换源等操作，均在水下操作。因此，水的深度既要保证最大贮源量时井上人员的安全，又要保证水下操作时，源上方仍有足够厚的水屏蔽层。为了防止井水被放射源污染，应选用符合国家标准要求的密封源；为了减少对源包壳的腐蚀，贮源井应使用去离子水；要加强贮源井水的监测，定期监测井水的放射性，以便及早发现水污染；为了防止贮源井水污染环境，水井应防漏、防渗并有液位监控；发现源有泄漏应尽快进行检查处理，对井水进行净化处理，以免污染环境。,核安全综合知识,放射性同位素在农业和食品工业应用中的辐射安全 源的升降机构的可靠性 为了确保野外使用的辐射装置源升降的安全，要定期检查源的升降机构的可靠性，防止因灰尘、磨损、锈蚀、老化、辐射损伤或其它原因造成卡源事故。停止辐照期间，源及其控制系统要妥善保管，严防不了解情况的人任意将源提升、损坏或偷走。倒源、装源、换源的辐射安全 辐射装置使用的60Co辐射源半衰期为5.27年，使用一定时间后，如果放射性活度已不能满足辐照要求，则需要更换放射源。倒源、装源、换源时要有足够的防护措施，有贮源水井的均应在水下进行操作。操作应尽量简单、方便，在正式操作前用同样形状、尺寸和重量的假源进行模拟训练，以取得操作经验。退役的60Co源活度一般仍很强，不能自行处理，要按规定返回生产厂家或送城市放射性废物库。在处置前要存放在安全可靠的源库中，防止丢失、被盗。,核安全综合知识,2.5 射线装置在医学、工业、农业等行业的应用知识要点：医疗诊断和治疗 射线机 射线在医学上的用途较广，最常用的是用于诊断和治疗。目前主要有两种诊断方法：一种是透视，另一种是摄影。用射线照射非正常细胞时，可杀死或抑制其繁殖生长，从而达到治疗目的。射线计算机断层扫描仪（CT）CT是用射线对人体某部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器接受透过该层面的线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，再经模拟数字转换器转变为数字，输入计算机处理获得断面的解剖图像，并显示在电视屏上或用照相机将图像摄下。介入放射诊疗 介入放射诊疗是在影像诊断学、血管造影、细针穿刺和细胞病理学等基础上发展起来的。它将单纯的放射诊断技术与影像方法引导下的导管治疗技术于一体，为疾病诊断和治疗开拓了新的途径。,核安全综合知识,医疗诊断和治疗 医用加速器放射治疗 加速器产生的射线、射线、中子、质子等照射肌体的组织细胞，使细胞的分裂和代谢遭到破坏，杀死或抑制细胞的繁殖生长，从而达到治疗的目的。这就是加速器放射治疗的基本原理。我国癌症发病每年约160万人，主要采取化疗、手术和放射治疗。放射治疗具有适应症宽、禁忌症少、医疗费用低和医疗风险少、见效快等特点，所以有70%的癌症病人采取放射治疗。放射治疗能否有效地杀死癌细胞，主要取决射线的生物学特征，即癌细胞对该射线的敏感度。敏感度又以氧增强比（OER）和生物效应比（RBE）两个参数来衡量。、电子等低LET（传能线密度）射线的OER为2.53.0，RBE1.0；高LET射线（快中子、质子、重离子等）的OER为 1.01.8，RBE2.0。OER低，说明杀伤力受癌细胞中含氧量的影响小，对乏O2癌细胞仍有较强的杀伤力；RBE 高，说明能将癌细胞破坏到不可修复的程度。、电子等射线容易得到，加速器结构简单，造价低，所以目前医用电子直线加速器是放射治疗的主要手段。射线、射线和电子属于常规放疗射线。医用电子直线加速器的能量在50 MeV以下，其中大部分运行在635MeV之间。,核安全综合知识,工业计算机断层扫描仪（ICT）工业CT是在医用CT的基础上发展起来的，是一种用于对工业产品进行探伤、无损检测的先进设备。它能快速、精密、准确地再现物体内部的三维立体结构，能够定量地提供物体内部的物理、力学特征，如缺陷的位置及尺寸、密度的变化；物体内部的杂质及分布等。工业CT可分为射线源工业CT、射线工业CT和加速器射线工业CT。加速器射线源工业CT主要用于大型工业产品和工件（如锅炉、压力容器、化工设备、航空航天器材等）的质量检测，获得工件中缺陷的性质、形状、大小、位置、取向、分布等信息，以排除隐患，保证质量，提高安全系数。加速器工业CT的工作原理是：由电子直线加速器产生的电子束打钨靶产生射线，射线穿透物体后被探测器接收并给出积分信号，经变换后还原出物体内部的密度结构图。加速器工业CT由加速器射线源、探测器系统、数据采集系统、信号传输及接口、计算机系统、机械运动系统和控制系统等组成。整个系统由计算机控制，自动完成所有的测量功能。电子直线加速器能量一般为6 MeV20MeV，可检测的厚度等效成钢约0.3m，一般检测工件的长度可达2.53m，工件最大重量2000kg。,核安全综合知识,工业辐照加速器 由于加速器所获得的粒子种类多，能量范围广，而且能量、强度和方向可以调节，并能精确地控制。加速器还可以随时启动或停机，工作安全，检查维修方便等。所以在工业辐照上得到了广泛应用。与钴源辐照装置相比，加速器的束流强度大，而且发散角小，束流密度大，特别适用于作为大功率辐照源。一台加速器的平均功率输出最高可达150KW，这就相当于3.75 1017 Bq（1千万Ci）的60Co源。同时，加速器作为辐照源不象钴源那样会遇到放射性衰变而需要换源、加源和放射源退役的问题。工业辐照加速器一般采用电子直线加速器，还有少量采用电子静电加速器、电子帘辐照装置、高频单腔电子加速器等。通常电子能量从零点几MeV十几MeV，功率从零点几KW30 KW，电子扫描宽度为0.41m。加速器工业辐照，是利用加速器产生的电子束对产品进行辐照，产品受大剂量辐照后，产生生物、化学或物理效应，达到改性、灭菌、保鲜、提高产品质量、制造新材料等目的。它具有工艺简单、能耗低、公害小、易自动化、安全可靠等优点。主要应用于食品辐照保鲜；材料辐照改性；医疗用品辐射灭菌等。,核安全综合知识,中子发生器的应用14MeV中子活化分析 中子发生器体积小、流强大、造价低、易于操作维护、可提供14MeV中子，是核技术应用的重要工具之一。中子活化分析具有灵敏度高，可进行痕量分析（10-910-13克）；分析速度快，精度高；可进行多个元素的同时分析；非破坏性分析；可以对化学性质非常相近的元素进行分析等特点。中子测井 中子测井就是利用中子与钻井周围岩石和井内介质起作用、研究钻井剖面、寻找有用矿藏及研究油井工程质量的一种矿场地球物理方法。中子辐射育种 中子的相对生物效应高、电离密度大、能够诱发产生较多的对人类有益的突变而日益受到育种工作者的重视。用射线和快中子照射水稻种子，结果发现在适宜的引变剂量下，快中子诱发的叶绿素突变率较射线诱发的高12倍。用钴60射线和快中子分别处理水稻珍珠矮，结果也表明用中子诱变产生的变异频率明显地要比用射线处理的高。,核安全综合知识,中子发生器的应用快中子治癌 快中子在人体组织内产生的反冲质子、反冲氧核、反冲碳核或核反应产生的粒子与缺氧癌细胞的作用比电子、射线大得多。用于治疗癌症的快中子源应满足下列条件：产额约1012 1013n/s，中子能量在10MeV以上。快中子的穿透能力强，可用于照射深部癌组织。目前，快中子治癌已成为治疗恶性肿瘤的重要手段之一。回旋加速器、质子直线加速器可生产10 MeV以上的快中子，适宜于治疗深部肿瘤，但费用较高。中子发生器是最适宜的快中子治癌装置。中子发生器产生的14 MeV中子在体内的穿透深度较大，本底小，设备简单，使用灵活。问题是中子产额还不够高，特别是靶的使用寿命不长，长时间高强度连续运行有困难。快中子治癌主要用于射线难治的一些癌症，如喉头癌、骨肉癌、前列腺癌和恶性黑色素癌等。,核安全综合知识,中子发生器的应用其它应用 中子发生器用于快中子照相，能检验密集材料内的低密度介质，如炮弹中的炸药；用中子发生器可生产许多短寿命（半衰期小于一天）放射性核素，特别是能生产许多适用于正电子照相的正电子发射体，如18F、68Ga、63Zn、64Cu等；在核安全防护研究中，用中子发生器测量14 MeV中子通过空气、水和各种材料的中子衰减和屏蔽性能；在核参数测量中，用中子发生器测量14 MeV中子的反应截面等参数经常用作标准截面；用强中子发生器进行聚变堆的材料辐照试验等。,核安全综合知识,2.6 射线装置应用中的辐射安全问题知识要点：射线机应用中的辐射安全问题 放射诊断射线机的辐射安全 慎重使用放射诊断，做到放射诊断正当化。控制工作人员和受检者的照射剂量，实现辐射防护最优化。（1）为了避免或减少放射工作人员和受检者的放射损 伤，应尽量减少不必要的照射。（2）尽可能用剂量较低的检查代替剂量较高的检查。一次胸透的平均皮肤剂量为13mGy，而一次胸部摄影的平均皮肤剂量只有透视时的二十四分之一。（3）尽量用非放射检查代替放射检查。（4）减少透视时间，控制受检者照射剂量。（5）远离照射野。站在受检者身旁注射造影剂的工作人员，从距离照射野10cm处移至30cm处可使其所受照射量减少近10倍。,核安全综合知识,射线机应用中的辐射安全问题 放射诊断射线机的辐射安全 进行必要的辐射屏蔽。有关放射诊断射线机的防护设施要求可参照医用诊断射线卫生防护标准摄影机房有用线束朝向的墙壁应有2mm铅当量的防护厚度。其它侧墙壁和天棚（多层建筑）应有1mm铅当量的防护厚度。透视机房的墙壁均应有1mm铅当量的防护厚度。剂量监测。（1）出厂前应经国家规定的放射防护部门鉴定，取得防护性能合格证。（2）射线机安装完毕后，应进行机房防护性能的验收监测，验收合 格后才能正式投入使用。（3）工作条件、操作方式和防护设施发生变化时，应进行工作场所和周围环境的辐射剂量监测。（4）工作人员的个人剂量监测，建立个人剂量档案。（5）定期对射线机的辐射水平进行监测。制定辐射防护规章制度和操作规程并严格遵守执行。为了使各种防护措施得以实施，确保工作人员、受检者和公众的安全，各医院的放射科乃至每一台射线机都要制定辐射防护规章制度和操作规程，并张贴在墙上。工作人员必须严格遵守各项规章制度和操作规程。,核安全综合知识,射线机应用中的辐射安全问题 放射治疗射线机的辐射安全 深部线治疗室的屏蔽。深部治疗射线机设治疗室和控制室，为了屏蔽射线，治疗室应有足够厚的屏蔽墙，使工作人员和公众所接受的年有效剂量低于规定的剂量限值。建成后，应对防护设施的防护效果进行验收监测，验收合格后才能正式投入运行。安全联锁装置。放射治疗所用的射线的能量一般高于诊断射线。治疗室内的漏射线和散射线的辐射水平较高，必须安装门和控制台之间的联锁装置，用于防止在机器运行时人员误入治疗室，万一门被打开，应能自动关机。必须对安全联锁装置的功能定期进行检查和维修，防止因联锁装置故障造成事故照射。制定照射方案，减少对患者的副作用。能用非放射方法治疗的疾患，尽可能用非放射方法代替。进行放射治疗时，要选择合适的照射条件，要特别注意对敏感、关键的正常组织的防护。如对眼晶体、甲状腺、性腺等器官和组织进行屏蔽，以减少放射治疗的副作用。剂量监测（任何放射治疗设备，均应设有双重测量系统。）,核安全综合知识,射线机应用中的辐射安全问题 工业用射线机的辐射安全 工业用射线机主要用于工业CT和工业探伤。有两种情况，室内固定点和现场检查。在室内进行检测时，设计的机房墙壁及门窗屏蔽厚度应符合防护要求，使工作人员和周围公众所接受的有效剂量低于国家规定的限值。现场线探伤和安检等情况比较复杂，不仅要考虑职业工作人员的辐射安全，还要考虑邻近工作人员和附近居民的安全。现场探伤和安检时，工作场所的安全防护。（A）辐射屏蔽措施（B）划定控制区（C）防止大剂量误照射（D）剂量监测（E）加强管理 现场探伤和安检时，需要制定详细的操作规程，并严格按操作规程进行操作。工作人员需经放射防护和辐射安全培训，经考试合格后才能上岗。,核安全综合知识,加速器应用中的辐射安全 辐射屏蔽 国内医用电子加速器大部分运行在620MeV之间。加速器运行时产生的辐射主要有，电子轰击靶时产生的轫致辐射，当电子能量大于10MeV时，还会产生光中子及感生放射性。在加速器屏蔽设计时，要考虑对射线和中子的防护。为了确保安全，必须按不同的工作状态，选择可能的最大辐射发射率，也就是说，设计最厚的屏蔽厚度。在屏蔽设计中还要考虑射线和中子的散射辐射及天空反射的辐射水平。加速器的通风管道、电缆管道、辐射材料的传输管道等可能穿越屏蔽墙。设计时，这些管道的取向应尽可能避开被加速的射束的方向，管道应取“S”形，或“U”形。电缆沟的入口或出口应有一定厚度的屏蔽盖板。迷宫口的辐射水平较高，为了减小辐照效应，应在迷宫入口的内侧墙壁上贴一层含硼塑料板，在迷宫门上贴一层铅皮和含硼塑料板。感生放射性的防护 在低能加速器上，感生放射性主要是通过（，n）反应引起的，这种反应的阈能通常为10MeV左右，另外，如果产生了高注量的中子，则由中子活化引起的感生放射性也不可忽视。感生放射性包括：加速器结构材料的感生放射性、空气活化产生的放射性气体和冷却水的感生放射性。,核安全综合知识,加速器应用中的辐射安全 感生放射性的防护 对感生放射性的有效防护措施之一是等其衰变。对预计可能产生较强感生放射性的部件，应设计成可快速拆卸的，必要时将其换下来。加速器治疗室（辐照室）内空气活化产生的放射性核素，大部分半衰期都小于1分钟，长半衰期的核素产生率很低，需要考虑的放射性核素只是15O、13N、11C和41Ar。为了控制气载放射性的浓度，应设置通风系统。排风速率一般为每小时换气35次。通风系统的排气口应安装在建筑物外面，并要使排出的气载放射性物质的浓度低于国家规定的限值。冷却水中被活化而形成的放射性核素主要是15O和13N，它们的半衰期分别为2.1分和7.3秒，只需放置较短的时间，其活度就可衰减到可忽略的水平。所以正常运行时被活化的水对人体的危害是不重要的，但在停机后检修水系统时，残余放射性可能对人体造成危害。,核安全综合知识,加速器应用中的辐射安全 安全联锁装置和警告装置 联锁装置是指加速器存在某种危险状态（如超剂量照射）时能立即自动切断电源或束流的装置。加速器必须设置安全联锁装置，并且要有两套以上的安全装置。对放射治疗的加速器，安全联锁装置只有在下列条件满足时，才允许进行照射：（1）射线类型、射线能量、吸收剂量预选值、照射方式和过滤器规格等参数已选定；（2）控制台必须显示辐照参数预选值，并与治疗室的一致；（3）治疗室迷宫的防护门关闭。辐射启动必须与控制台显示的辐照参数预选值联锁，在控制台选择各类辐照参数之前，不得启动辐照。一般不允许将联锁装置旁路，确因工作需要旁路联锁时，应采用其它的应急措施。这种变动必须经值班长同意，并在控制台上给出警告标志，并在运行日记上登记，工作结束后必须立即修复。安全联锁装置必须定期检查、维护，并配备不间断电源，确保始终保持在良好的工作状态。在治疗室（辐照室）外醒目处，必须安装辐照指示灯及辐射危险标志。在治疗室（辐照室）内应安装红色警告灯和喇叭或蜂鸣器之类的音响装置，在加速器启动前，它们应发出警告信号，以便人员在产生辐射之前安全撤离。,核安全综合知识,加速器应用中的辐射安全 剂量监测系统 加速器安装竣工后，必须按规定进行验收监测，经验收合格后才能正式投入运行。运行参数和屏蔽条件发生变化时，必须重新进行监测。在正常运行状况下，对工作场所和周围环境的辐射水平每年监测一次。对剂量监测仪器要定期刻度。用于放射治疗的剂量监测，应满足下列要求：（1）必须安装两套独立的剂量监测系统，并能在控制台上显示监测结果；（2）每一套剂量监测系统必须能单独终止辐照，一个系统发生故障不得影响另一个系统的功能；（3）两套系统显示的剂量读数在辐照中断或终止后必须保持不变，并且必须把显示器复位到零，下次辐照才能启动；（4）当正常治疗处的吸收剂量率超过额定值一倍时，能使辐照停止；当两套监测系统的监测值之差大于20%时，应能使辐照停止。工作人员必须进行个人剂量监测，并建立档案。,核安全综合知识,加速器应用中的辐射安全 对病人的防护 对病人防护的基本原则是保证治疗部位接受适宜剂量的同时，使非治疗部位接受的剂量低于规定的限值。放射治疗应当符合正当化要求，只有当治疗带来的利益大于所付的代价时，照射才允许进行。控制照射量，减少不必要的照射 尽量使治疗部位所受到的照射量控制在临床实际需要的最小值，最大限度地减少不必要的照射。必须避免由于工作人员的失误而使非治疗部位受到有用束的照射。减少泄漏辐射 应严格控制有用束外的泄漏辐射，使在正常治疗距离上，距有用线束中心轴2m处，泄漏剂量不得超过中心轴吸收剂量的0.2%（最大）和0.1%（平均），中子不得超过0.05%（最大）和0.02%（平均）。为此，必须为有用束提供管状屏蔽体。治疗室设置监视装置及通话装置 治疗室内应设置监视装置（闭路电视）以及与患者的通话装置。照射时，操作人员应始终监视着控制台和患者，及时排除异常情况，除正在接受治疗的患者外，治疗室内不应有其他人员。,核安全综合知识,加速器应用中的辐射安全 辐射安全管理 加速器的安全运行和使用不仅取决于各类人员的技术水平，而且取决于安全机构的管理水平。辐射安全机构，辐射安全机构的职责是：（A）制定辐射安全规程并监督执行；（B）监测辐射水平，控制辐射危害，对异常情况及时报告主管部门；（C）对有关人员进行辐射安全的教育和培训；（D）定期检查和监督辐射安全装置的使用情况；（E）参与辐射安全事故的调查和处理；（F）由于辐射安全方面的原因，有权提出停止加速器运行。制定各种规章制度和操作规程，包括：（A）加速器运行操作规程；（B）加速器照射程序和患者须知；（C）剂量监测计划；（D）事故应急程序。,核安全综合知识,加速器应用中的辐射安全 安全操作要求 操作人员必须经放射防护和专业知识培训，并经考试合格后方可上岗；操作人员必须遵守各项操作规程，认真检查安全联锁，严禁在去除安全联锁的情况下开机；照射期间，必须有两名操作人员值班。严禁操作人员擅自离开岗位，必须密切注视控制台仪表及患者状况，发现异常及时处理；必须防止各类事故，万一发生意外，立即停止照射，及时将患者移出照射野，并注意保护现场，便于正确估算患者受照剂量，作出合理评价。其他 在电子加速器运行时，还存在臭氧、微波等非辐射危害，也必须采取安全措施，防止发生事故，因此应该用金属片或金属网将加速器的微波组件开口处屏蔽，以保证在人员工作的场所微波功率密度低于国家规定的限值。,核安全综合知识,中子发生器应用中的辐射安全 中子发生器的主要危害是中子和氚。另外，射线也值得注意。中子的辐射屏蔽 中子发生器产生快中子，屏蔽快中子的原理是将高能中子慢化到热能或接近热能，然后再被俘获吸收。通常先用重物质非弹性散射将快中子慢化到低能中子，再用含氢材料弹性散射将中子进一步慢化到热中子，最后用吸收截面很高的材料吸收热中子。结构屏蔽中广泛使用混凝土。由于中子的非弹性散射、辐射俘获反应（n，）和活化，在屏蔽中子时会产生射线，在屏蔽中子的同时还要考虑对射线的防护。氚的防护 为有效地防止氚的污染，应采取必要的防护措施：（1）在操作氚靶时，绝对禁止用手直接接触靶面。（2）氚靶应贮存在干燥器内，然后放在通风柜中，废靶应作为放射性废物处置。（3）一台中子发生器运行半年后，机械泵油中氚的浓度为1.1109 Bq/m3，废真空泵油应贮存在密闭容器内，并有良好通风，废真空泵油应作为放射性废物处置。（4）检修真空泵时，对检修人员应采取相应的防护措施，并要避免油的洒漏。（5）换靶或检修加速器需要打开真空系统时，要小心氚有可能进入空气。（6）真空系统前级泵排出的废气中，含有相当量的氚。因此前级泵的排气口应安装到建筑物外面。对强中子发生器，氚排放量较高，应在前级泵的排气口安装氚处理系统。,核安全综合知识,中子发生器应用中的辐射安全 密封管型中子发生器的辐射防护 密封管型中子发生器（通常称为中子管）往往在野外使用（如中子测井等），此时应用栅栏或绳索限定辐射控制区，防止无关人员进入控制区。中子管本身对氚有一定程度的防护，但应避免管子的偶然破裂，防止氚的污染。中子管报废后应返回生产厂家处理，不得自行拆卸。,核安全综合知识,2.7 核燃料循环设施 知识要点：核燃料循环的基本概念 核燃料循环的定义 核燃料所经历的包括燃料加工、核能利用和燃料后处理等一系列步骤称为核燃料循环。“核燃料循环前段”指：在核燃料循环中，制成燃料元件供反应堆使用之前的一系列工业活动，包括铀矿勘探、矿石开采与冶炼、铀同位素富集、燃料元件制造；“核反应堆”指核燃料发生核裂变反应以利用其核能和/或生产新核燃料的设施，通常还附设新燃料储存和乏燃料暂时贮存；“核燃料循环后段”指：在核燃料循环中，燃料元件从反应堆卸出后的一系列工业活动，包括乏燃料暂时贮存、乏燃料后处理、铀转化并再富集、铀/钚再制成燃料、放射性废物处理与处置以及主要物料在上述各环节之间的运输。,核安全综合知识,核燃料循环的基本概念 核燃料循环的模式 按照对乏燃料的管理策略的不同，核燃料循环基本上有两大模式：后处理模式；如果将反应堆中已烧“乏”的燃料，通过化工后处理过程将残留的和新生成的燃料提取出来，经加工后再制成元件，重新返回堆中使用，这就构成了“闭路核燃料循环”。为了获取武器级钚装料，只有通过后处理过程才能将生产反应堆的辐照后燃料中的钚分离出来。显然，此情况下必须采用“闭路核燃料循环”。“一次通过”模式“一次通过”的模式是让乏燃料先暂时（也可能需长达数十年）贮存，然后将其直接永久处置掉，不再经后处理。按这种模式，核燃料仅在反应堆中使用一次，不能被回收并返回，实质上也并未构成“循环”，因此只能称之为“开路核燃料循环”。近期，为了减少乏燃料的数量并充分利用压水堆乏燃料中的资源，韩国和加拿大等国正在开发一种被称为“DUPIC（PWR乏燃料直接在CANDU堆中利用）”的循环模式，即先将压水堆的乏燃料只经简单的高温氧化挥发处理以去除气态裂变产物，再将粉末状的二氧化铀烧结成芯块，制成供CANDU堆使用的燃料。,核安全综合知识,铀矿勘探、开采与加工 铀、钍矿以及伴生放射性矿的副产品所生产的铀、钍是核工业的基本原料。铀、钍矿的勘探、开采和加工是核燃料循环最前端和最重要的组成部分，从事该项工作的人数也最多。铀在地壳中分布广泛，在地壳中的平均含量为410-6，其总量约为4.5109t。自然界中大约有200多种铀矿物。天然铀的同位素有三种：铀-238、铀-235、铀-234。其中，铀-238占99.276%；铀-235占0.718%；铀-234占0.0056%。铀在地壳中存在的形式，一般以铀矿物的形式存在（如沥青铀矿）；或以类质同象形式进入其他非铀矿物（如：钍、锆、稀土矿物）的结晶格架中。钍在地壳中的平均含量为1.210-5，其总量约为1.31010t1.81010t。以钍为主要成分的独立矿物为数不多，如钍石（ThSiO4）和方钍石（ThO2）。钍和稀土元素常共生于矿物中（如独居石）。,核安全综合知识,铀矿勘探、开采与加工 铀、钍矿及伴生放射性矿勘探 铀、钍矿的特点及勘探方法 铀、钍矿的特点：铀、钍矿可以是单独的，也可以是共生的。如铀-铜、铀-钼、铀-煤等共生。它们都具有如下特点：放射性。矿石中的铀、钍分别是铀镭放射系、锕铀系和钍放射系的母体，其半衰期分别为4.51109a、7.1108a 和1.411010a，并按各自的衰变规律放射出、三种放射线。射气现象。铀、钍可分别析出放射性气体氡（222Rn、219Rn）和钍射气（220Rn），其半衰期分别为3.825d、4s和55s。它们衰变后又产生一系列的子体。氡是自然界中天然存在的具有放射性的气体，也是人类生活空间中天然存在的主要气态放射性核素。氡由铀（238U）衰变系中的226Ra衰变而来。各自相应的重金属性质。铀、钍矿具有各自的重金属性质和毒性。,核安全综合知识,铀矿勘探、开采与加工 铀、钍矿的特点及勘探方法 铀、钍矿的勘探方法：铀、钍矿的勘探方法除一般的地质方法外（如地质填图、槽探、坑探、钻探，对地层、岩石和矿物的研究等），主要应用放射性物探方法。在普查过程中，常用的有航空测量，以及地面测量和地表氡气测量等。此外还有地球化学法和生物地球化学法等。钍矿还可以用勘探稀土的找矿方法进行。伴生放射性矿的特性及勘探 伴生放射性矿的特性 伴生放射性矿是在各种矿物（金属矿或非金属矿）中共生的部分铀、钍矿物。因此伴生放射性矿物也具有铀、钍矿的特性。伴生放射性矿也有与放射性钾及放射性磷共生的矿物。伴生放射性矿的勘探伴生放射性矿的勘探一般用普通的矿物勘探法，基本不用放射性物探法。多半是在其它矿种（非铀、钍矿物）的开采和加工时被发现具有铀、钍放射性的。,核安全综合知识,铀矿勘探、开采与加工 铀、钍矿及伴生放射性矿开采和加工 铀、钍矿及伴生放射性矿的开采特点 因为铀、钍矿及伴生放射性矿都具有、放射性，特别是都能释放放射性气