核环境监测与评价 第2章 环境辐射源.ppt

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1、第2章 环境辐射源,地球上每一个人都受到各种天然辐射和人工辐射的照射。来自天然辐射源的电离辐射称为天然辐射；来自人工辐射源的电离辐射称为人工辐射；对人类群体造成照射的各种天然及人工辐射源称为环境辐射源。,当我们进行一下活动时，会吸收辐射吗？,吃饭观看电视节目在一单位內居住吸烟使用无线电话在郊外远足,会,不会,天然辐射源：,人体本身及各种饮料和食物,天然辐射,宇宙射线,宇生放射性核素,原生放射性核素,一般场所：天然本底为 2.4mSv/a,多为内照射(222Rn,60%),2.1 天然辐射源,人类活动引起的天然辐射的增加,2.1.1宇宙射线 宇宙射线按其来源可分为捕获粒子辐射、银河宇宙辐射和太阳

2、粒子辐射三类。1）捕获粒子辐射 绕地球运行的电子和质子被地球磁场捕集而形成了捕获粒子辐射。,内辐射带主要由能量为几到几百MeV质子构成；外辐射带主要由高能电子和少量粒子构成。一般情况下，内外辐射带内的捕获粒子辐射在地平面上不产生任何辐射剂量，捕获质子对低地球轨道中空中旅行者产生危害。,2）银河宇宙辐射 产生于太阳系外，主要由高能质子构成，另外还有氦-4及少量原子序数3的重粒子、电子、光子和中微子。初级宇宙射线宇生放射性核素（3H、7Be、14C、22Na）、次级粒子（中子、质子、介子、介子、介子）。介子是海平面处宇宙射线中的主要部分。,3）太阳粒子辐射 太阳能持续产生能量非常低的粒子，在磁扰时

3、则会发射更多的能量更高的粒子。太阳黑子出现，有一定的周期性，其周期为11年，期间有时会发生与太阳耀斑有关的大发射，能量为1-100MeV或更高。因大部分不能穿过磁场对大气层中的辐射照射贡献较少。,与剂量有关的几个概念：照射量：表示辐射场强度的量，用X或射线在一定量空气中产生的电离作用来衡量，单位是仑琴，用符号R表示，国际单位为：库仑/千克；吸收剂量：射线传给单位质量吸收物质的能量，用符号D表示，国际单位为：焦耳/千克，写作Gy；剂量当量：其定义为H=DQN，D是吸收剂量，Q是品质因子，它反映不同射线的不同的比电离，即不同的射线的品质，Q的近似值对于X射线、射线和射线都是1，对于射线是20。N是

4、其他修正因子，目前N定为1，H的单位与D相同，但意义不同，故另起一个名字叫做雷姆，现在国际单位为：焦耳/千克，写作Sv。,4）宇宙射线的剂量估计,为估计宇宙射线对人造成的剂量，必须考虑高度、纬度和屏蔽的影响。,估算宇宙射线中电离成分所致年有效剂量与高度比间的关系式：E1(Z)=E1(0)a1exp(-1Z)+b1exp(1Z)中子所致年有效剂量与高度的关系:EN(Z)=EN(0)exp(NZ),Z2km;EN(Z)=EN(0)bNexp(NZ),Z2km;宇宙射线所致全球人口平均年有效剂量为380Sv,其中直接电离成分和中子的贡献分别为300Sv、80Sv。,2.1.2 宇生放射性核素：对公众

5、剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22Na、7Be。,成人经食入途径对主要宇生放射性核素的 年摄入量及有效剂量,宇宙射线,大气层,地面,O2,N2,H2O,3H,14C,7Be,22Na,2.1.3 原生放射性核素 以238U、232Th和235U为起始核素的三个单独存在天然放射系，以及独立的长寿命放射性核素如40K等。人会受到来自原生放射性核素的各种不同能量的、辐射的外照射和内照射。,表2-1 天然辐射源照射世界平均辐射剂量值,（UNSCEAR 2000）,天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）,a.括号内是UNSCEAR1993年给出的估计值。b.从海平面到高海拔的地区的整个范围。c.与

6、土壤和建材中放射性核素的组成有关。d.与氡气在室内的积累有关。e.与食品和饮水中放射性核素的组成有关。,在任何一个大的群体中，约65的人预期年有效剂量在1-3mSv之间，约25的人预期年有效剂量小于1mSv，而其余10的人年有效剂量大于3mSv。个人剂量变化范围很大。,表2-2 正常本底地区天然辐射源 致人体的年有效剂量,2.1.4 氡 地球上三个原生放射系(钍系,232Th,;铀系,238U,;锕系,235U,)中，产生氡的三个同位素，它们是222Rn、T1/2=3.82d；220Rn、T1/2=55.6s；219Rn、T1/2=3.96 s。氡的析出率：含氡物质(射气介质)表面上单位时间内

7、单位面积氡的析出活度。,1、氡及其短寿命子体核素的内照射剂量 产生内照射的主要贡献者是222Rn、220Rn短寿命子体，空气中的222Rn、220Rn短寿命子体的浓度除用Bqm-3表示外，还常用单位体积空气中所含子体全部衰变完了(222Rn 210Pb铅，220Rn 208Pb)所释出的粒子总能量(潜能浓度,单位为 MeVm-3)表示。平衡因子(F)：表示空气中实际的氡子体总潜能浓度与和空气中氡浓度达到平衡时氡子体总潜能浓度之间的比值。平衡当量浓度(EEC)：表示空气中实际存在的氡子体总潜能浓度所相应的与之平衡的氡浓度。一般情况下，室外大气中222Rn子体的平衡因子为0.8，室内为0.4。,氡

8、的健康危害,表2-3 我国居室中氡浓度,*潘自强，辐射防护的现状和未来，原子能出版社 1997.*UNSCEAR2000。*尚兵 王作元 高印平等，中国甘肃东部地区居民窑洞中的氡浓度 辐射防护 15(6)461，1995.,使用空调对室内氡浓度的影响,随着人们生活水平的不断提高，有些因素可导致居室中氡浓度的升高，现代化的建筑以及居室，现在普遍使用空调，使用空调就可能导致居室中氡浓度明显增高，有的调查结果表明：使用空调的房间为35.9Bq/m3，而没有使用空调的房间为15.7Bq/m3，二者相差约1倍。,花岗岩与大理石,天然辐射源,2.1.5人类活动引起的天然辐射的增加,矿物的开采和应用1、煤

9、由于煤的开采，每年估计释放氡量为30 800TBq，人均年有效剂量为0.22nSv。2、其它能源生产 全球由于燃气及地热发电厂产生的归一化总集体有效剂量各为3人Sv(GWa)-1，相应的人均年有效剂量各为1nSv。3、磷酸盐矿物应用、矿砂的开采、选、冶都会产生一些剂量。,表2-4 不同航线机舱内宇宙辐射有效剂量(软件计算结果),注：假设短航线的巡航高度为11.0km,爬升到巡航高度的时间为20分钟，降落20分钟。飞行时间取自公布的时刻表。表中各航线的剂量是1999年的平均值,剂量估算的误差约为20%。,（a）某些短航线,（b）某些长航线,注：假设长航线50%飞行时间的巡航高度为11.0km,另

10、50%飞行时间的巡航高度为12.5 km。爬升到巡航高度的时间为30min，降落时间 30min。飞行时间取自公布的时刻表，因此包括停在地面上的时间。表中国外航线是太阳活动最小情况下的计算结果，而起点在中国的航线是1999年的平均值,计算结果的误差约为20%。,“事实上，在人类身体里就可以找到天然放射性核素。我们的身体平均每分钟要经历几十万次的核衰变。”,诺贝尔奖获得者西博格,人与原子,医疗辐射是最大的人工辐射来源，一般地 区医疗辐射为天然辐射的20；各种人工 放射性核素，大约80用于医学目的。,2.2人工辐射 1.医疗辐射,放射诊断放射治疗核医学,表2-5 全世界医用X射线检查的频率、有效剂

11、量和集体剂量（1991-1996）,（UNSCEAR 2000）,全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996）（续）,反应堆运行：,大气，Kr（氪）、Xe（氙）、I、3H、14C、16N、35S、41Ar；水中，3H和裂变产物。,长寿命核素，3H、14C、90Sr(锶）等，以及（镎、钚、镅等）超铀元素的同位素。,后处理：,核能生产所致居民人均年剂量当量，美国、加拿大为 310-8Sv，英国为 2.510-6Sv,2.2人工辐射 2.核电站,核 裂 变 及 链 式 裂 变 反 应,秦山核电站外景,大亚湾核电站外景,田湾核电站,在福建宁德核电站建设工地，工人们开始浇注第一罐

12、混凝土。,浙江三门核电项目一期工程前期准备性施工情景,放射性落下灰,局部沉降,带状沉降,全球性沉降,（含200多种放射性物质）,外照射：137Cs（铯）、95Zr（锆）、106Ru（钌）、140Ba（钡）等；内照射：14C、137Cs（铯）、3H、131I、239-241Pu（钚）等。,食物链转移问题,2.2人工辐射 3.核爆炸,表2-6 各国大气层核爆炸次数和核爆炸当量,表2-7 大气层核试验产生的放射性核素的平均年有效剂量 Sv,1.包括在全球扩散的3H和14C的贡献。,人类首次使用的核武：“小男孩”,1945年投下在长崎的核武器，引起高达公里的蘑菇云,日本广岛在原爆之后,2.2人工辐射

13、4放射性同位素的生产和应用 放射性同位素的生产及其在工业、医疗、教学等领域的应用，这些放射性核素也会给公众带来不定期的剂量，这些核素主要有14C、125I、3H、131I等核素。5核事故 到目前为止，世界上发生二次大的核事故，它们是美国的三里岛事故和前苏联的切尔诺贝利核事故，它们发生的原因不同，造成的破坏也不同，释放出的核素也不尽相同。另外，军用核设施、核武器运输等也会对公众产生辐射剂量。,人工辐射的组成,日常生活中可能遇到的辐射,全世界接受剂量监测的工作人员的职业性照射剂量（1985-1989）摘自，UNSCEAR，1993，表3,2000年天然和人工源所致年均 个人有效剂量,（UNSCEA

14、R，2000）,2000年天然和人工源所致年均个人有效剂量（续）,我国1985-2000期间职业照射的个人剂量监测情况,资料来源：卫生部卫生法制与监督司，1985年至2000年全国卫生监督工作情况通报。,我国天然辐射及职业照射水平,大亚湾核电站1994-2002年个人外照射剂量监测结果（含承包商）,辐射防护第24卷3-4期 2004年5月 樊治国等（大亚湾核电运营管理有限责任公司）“大亚湾核电站1994-2002年职业性照射个人剂量监测和评价”,大亚湾核电站1994-2002年主要工种工作人员的年人均剂量,辐射防护第24卷3-4期 2004年5月 樊治国等（大亚湾核电运营管理有限责任公司）“大亚湾核电站1994-2002年职业性照射个人剂量监测和评价”,同方威视20032007年个人外照射剂量监测情况,