核安全專業(yè)實(shí)務(wù)-第四章核技術(shù)應(yīng)用

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1、第四章 核技術(shù)應(yīng)用 考試要求 1．了解放射性污染防治法中第四章的相關(guān)規(guī)定和要求。 2．了解對(duì)核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的行政審批程序和要求。 3．熟悉常用的放射源或放射性同位素的輻射特性，理化性質(zhì)，可能的危害以及典型核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的污染源項(xiàng)分析。 4．熟悉加速器的主要輻射危害因素及輻射防護(hù)的基本要求。 5．了解對(duì)x、γ、β、α、n的輻射探測(cè)及防護(hù)技術(shù)。 6．掌握放射源使用、貯存的核安全要求和保安要求。 7．熟悉大型輻照裝置安全聯(lián)鎖的基本要求。 8．熟悉核技術(shù)應(yīng)用活動(dòng)放射性流出物的排放要求和控制措施。 9．掌握放射性廢物的安全管理措施。 10．了解事故應(yīng)急處理預(yù)案和應(yīng)急監(jiān)測(cè)手段。

2、11．熟悉放射性廢物送貯的安全要求。 12．熟悉放射性廢源返回生產(chǎn)廠家或送貯的政策。 13．了解核技術(shù)應(yīng)用廢物貯存庫(kù)場(chǎng)址選擇的特點(diǎn)和基本要求。 引 言 核技術(shù)利用建設(shè)項(xiàng)目或活動(dòng)監(jiān)督管理的主要法律依據(jù)是由法律、行政法規(guī)、地方性法規(guī)和部門規(guī)章幾個(gè)層次構(gòu)成的。它們是各級(jí)環(huán)境保護(hù)部門依法行政和監(jiān)督管理的法律依據(jù)，也是從事核技術(shù)利用建設(shè)項(xiàng)目或活動(dòng)的單位和個(gè)人必須自覺(jué)遵守的法律規(guī)定。 與核技術(shù)應(yīng)用建設(shè)項(xiàng)目或活動(dòng)監(jiān)督管理密切相關(guān)，或著說(shuō)經(jīng)常使用的專業(yè)性法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)：一是《中華人民共和國(guó)放射性污染防治法》，2003年6月28日由第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第三次會(huì)議通過(guò)，自2003年10

3、月1日起施行。這部法律涉及到核技術(shù)應(yīng)用建設(shè)項(xiàng)目或活動(dòng)監(jiān)督管理的內(nèi)容是第四章核技術(shù)利用的放射性污染防治；二是中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第四十四號(hào)《放射性同位素與射線裝置放射防護(hù)條例》（以下簡(jiǎn)稱：條例），該《條例》1989年10月24日發(fā)布，自發(fā)布之日起施行?！稐l例》應(yīng)該是《中華人民共和國(guó)放射性污染防治法》的子法，但是《條例》頒布在先，而《放污法》頒布在后。因此《條例》中有些條款已不適應(yīng)《放污法》的規(guī)定，急需修訂。特別是2003年12月，中央機(jī)構(gòu)編制委員會(huì)辦公室下發(fā)了《關(guān)于放射源安全監(jiān)管部門職責(zé)分工的通知》，進(jìn)一步明確環(huán)保部門對(duì)全國(guó)放射源實(shí)行統(tǒng)一監(jiān)管，理順了原來(lái)放射源管理“政出多門、分段管理”的模式。

4、為此，國(guó)家環(huán)?？偩纸M織有關(guān)部門和專家對(duì)《放射性同位素與射線裝置放射防護(hù)條例》進(jìn)行了多次修改，并征求有關(guān)部門的意見(jiàn)。2004年6月28日國(guó)家環(huán)?？偩窒驀?guó)務(wù)院報(bào)送了《關(guān)于提請(qǐng)審議〈放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例〉（修改送審稿）的請(qǐng)示》（環(huán)發(fā)[2004]93號(hào)）；三是1990年5月28日國(guó)家環(huán)保局頒布并實(shí)施的《放射環(huán)境管理辦法》；四是《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）。 以上講述的核技術(shù)應(yīng)用建設(shè)項(xiàng)目或活動(dòng)監(jiān)督管理有關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)內(nèi)容參閱《核安全相關(guān)法律法規(guī)》。 第一節(jié) 核技術(shù)利用建設(shè)項(xiàng)目的行政審批程序和要求 一、行政審批程序

5、（1）核技術(shù)利用單位首先要向具有行政審批職權(quán)的國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局或所在地省級(jí)環(huán)境保護(hù)部門提出正式書面申請(qǐng)； （2）按照審批權(quán)限受理的國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局或所在地省級(jí)環(huán)境保護(hù)部門，根據(jù)申請(qǐng)人提交的申請(qǐng)，對(duì)申請(qǐng)資料進(jìn)行初步的形式審查； （3）負(fù)責(zé)審批的環(huán)保部門根據(jù)對(duì)申請(qǐng)資料初步的審查意見(jiàn)，在規(guī)定日期內(nèi)決定予以受理或者不受理。如果不予以受理，需將書面意見(jiàn)告之申請(qǐng)人。 （4） 負(fù)責(zé)審批的環(huán)保部門對(duì)予以受理的，通過(guò)具體的形式和實(shí)質(zhì)的審查，作出準(zhǔn)予批準(zhǔn)（許可）或者不準(zhǔn)予批準(zhǔn)（許可）的決定，并以正式書面文件通知申請(qǐng)人。 二、 行政審批條件 1.對(duì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件的要求 （1）環(huán)境影響報(bào)告書的內(nèi)容要

6、求： ①環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件的等級(jí)要符合國(guó)家環(huán)?？偩帧督ㄔO(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)分類管理名錄》的規(guī)定；環(huán)境影響報(bào)告書（表）要按照國(guó)家法律法規(guī)的有關(guān)規(guī)定及國(guó)家環(huán)?？偩帧逗思夹g(shù)應(yīng)用項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書（表）的內(nèi)容和格式》（HJ/T10.1-1995）編寫，并要達(dá)到《環(huán)評(píng)導(dǎo)則》規(guī)定的深度要求。 ②環(huán)境影響報(bào)告表項(xiàng)目按照國(guó)家環(huán)?？偩帧逗思夹g(shù)應(yīng)用項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書（表）的內(nèi)容和格式》（HJ/T10.1-1995）中的格式化表格仍不能完全說(shuō)明的，須按照?qǐng)?bào)告書中規(guī)定的條目編制補(bǔ)充說(shuō)明。 ③除國(guó)家規(guī)定需要保密的情形外，對(duì)環(huán)境可能造成重大影響，需要編制環(huán)境影響報(bào)告書的建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)該在報(bào)批報(bào)告書前，舉行論證會(huì)、聽(tīng)證會(huì)或采取

7、其他方式征求有關(guān)單位、專家和公眾意見(jiàn)。建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書應(yīng)當(dāng)附具對(duì)有關(guān)單位、專家和公眾的意見(jiàn)采納和不采納的說(shuō)明。 2.對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的要求： （1）滿足實(shí)踐正當(dāng)性的原則。 （2）符合《國(guó)家或各省、自治區(qū)和直轄市為保護(hù)環(huán)境禁止建設(shè)項(xiàng)目、禁止建設(shè)地區(qū)和嚴(yán)格控制建設(shè)地區(qū)的名錄》的要求。 （3）符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。 （4）符合城市功能區(qū)劃和環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。 （5）要合理利用自然資源，防止環(huán)境污染和生態(tài)破壞。 （6）滿足《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》或其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公眾和職業(yè)人員照射劑量限值的強(qiáng)制性規(guī)定。 （7）采用的技術(shù)與裝備政策須符合清潔生產(chǎn)的要求。 （8）放射性流出物不得

8、超過(guò)國(guó)家或地方規(guī)定的排放限值。 （9）建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)承諾在項(xiàng)目投入使用前向利害關(guān)系人如實(shí)說(shuō)明該地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及擬采取的防護(hù)措施。 （10）對(duì)環(huán)境可能造成重大影響，需要編制環(huán)境影響報(bào)告書的建設(shè)項(xiàng)目，需提交論證會(huì)、聽(tīng)證會(huì)或采取其他方式征求有關(guān)單位、專家和公眾意見(jiàn)的結(jié)果，但按國(guó)家規(guī)定需要保密的情形除外。 （11）與生產(chǎn)廠商、批發(fā)商簽訂的放射源返回協(xié)議。 （12）承諾在銷售放射源和含源裝置時(shí)，與用戶簽訂放射源返回協(xié)議。 3.核發(fā)許可證的條件 （1）取得了省、自治區(qū)或直轄市環(huán)境保護(hù)行政主管部門審查批準(zhǔn)環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件。 （2）有符合國(guó)務(wù)院環(huán)境保護(hù)行政主管部門規(guī)定的、與所從事的輻射工作相適

9、應(yīng)的場(chǎng)所、 設(shè)施和裝備（包括放射源貯源庫(kù)和放射性廢物暫存間）。 （3）有合格的專職、兼職安全和防護(hù)管理機(jī)構(gòu)或者人員，必要的防護(hù)用品和監(jiān)測(cè)儀器。 （4）具備相應(yīng)的專業(yè)、防護(hù)知識(shí)、無(wú)職業(yè)禁忌癥的輻射工作人員。 （5）建立了放射性同位素和射線裝置全過(guò)程的安全、保安和防護(hù)管理規(guī)章制度、操作規(guī)程及輻射事故應(yīng)急預(yù)案。 （6）具備相應(yīng)的放射性廢氣、廢液、固體廢物處理能力。 （7）在相關(guān)位置安裝了放射性標(biāo)志和中文說(shuō)明。 （8）簽訂放射源安全責(zé)任書。 4.提交的材料 （1）填寫完整并加蓋單位印章的《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境管理申請(qǐng)登記表》。 （2）環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件書面文檔2份及電子文檔各1份。 （3）

10、項(xiàng)目建議書及有關(guān)主管部門對(duì)項(xiàng)目建議書的批復(fù)文件各1份（按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定不需要進(jìn)行可行性研究的建設(shè)項(xiàng)目可只提交建設(shè)項(xiàng)目情況說(shuō)明）。 （4）擬建項(xiàng)目實(shí)施地點(diǎn)地形圖，圖上應(yīng)標(biāo)出擬建項(xiàng)目周圍情況；（環(huán)境影響報(bào)告書（表）項(xiàng)目為1/2000或1/500圖紙，要能夠反映建設(shè)項(xiàng)目周圍關(guān)系，并要求按A4（豎向）裝訂；環(huán)境影響登記表項(xiàng)目可以提交示意圖）。 （5）建設(shè)項(xiàng)目依法需要由行業(yè)主管部門預(yù)審的，需持行業(yè)主管部門的預(yù)審意見(jiàn)。 （6）對(duì)環(huán)境可能造成重大影響，需要編制環(huán)境影響報(bào)告書的建設(shè)項(xiàng)目及按照要求需要征求周圍居民意見(jiàn)的建設(shè)項(xiàng)目，需提交論證會(huì)、聽(tīng)證會(huì)或采取其他方式征求有關(guān)單位、專家和公眾意見(jiàn)的結(jié)果，但依照規(guī)

11、定需要保密的情形除外。 （7）放射性同位素購(gòu)買的返回協(xié)議。 （8）申請(qǐng)豁免的活動(dòng)、材料、產(chǎn)品的技術(shù)文件，有資質(zhì)單位的檢測(cè)報(bào)告。 （9）改擴(kuò)建項(xiàng)目、退役項(xiàng)目提交許可證復(fù)印件。 5. 審查方式和批準(zhǔn)形式 (1) 審查方式： ①書面審查。 ②實(shí)地審查。 ③召開(kāi)專家評(píng)審會(huì)。 ④舉行有利害關(guān)系人參加的聽(tīng)證會(huì)。 (2)批準(zhǔn)形式： ①批復(fù)文件。 ②許可證（正副本）。 三、行政審批時(shí)限 1.審批時(shí)限 環(huán)境影響報(bào)告書60日、環(huán)境影響報(bào)告表30日、環(huán)境影響登記表15日、許可證20日。 2.行政審批（許可）變更 行政審批（許可）自發(fā)出后五年內(nèi)有效，在有效期內(nèi)，如項(xiàng)目的性質(zhì)、規(guī)模

12、、地點(diǎn)或采用的生產(chǎn)工藝發(fā)生重大變化，則建設(shè)單位須重新報(bào)批環(huán)境影響報(bào)告書（表）或環(huán)境影響登記表。其許可條件、時(shí)間和程序同新申報(bào)。 3.行政審批（許可）延續(xù) 行政審批（許可）自發(fā)出后滿五年，項(xiàng)目方開(kāi)工建設(shè)的，其環(huán)境影響報(bào)告書（表）或環(huán)境影響登記表應(yīng)報(bào)原審批機(jī)關(guān)重新審核。其許可條件同新申報(bào)，時(shí)間為10日。 第二節(jié) 放射源與放射性同位素 一、放射源 1.放射源的分類 放射源按其輻射的類型分為α放射源，β放射源，γ放射源，低能光子源，中子源等。按結(jié)構(gòu)，分為密封源和非密封源（或稱裸源）。按應(yīng)用，分為工業(yè)用源，醫(yī)用源，實(shí)驗(yàn)室用源，同位素儀表用測(cè)厚源，離子感煙探測(cè)器用火警源，穆斯堡爾效應(yīng)測(cè)量

13、用穆斯堡爾源，X射線熒光分析用低能光子源，γ照相探傷源，靜電消除源和同位素?zé)嵩吹取?jù)統(tǒng)計(jì)，世界各國(guó)利用100余種放射性核素制備了1500余種不同類型、不同規(guī)格的放射源。 2.表征放射源的基本參數(shù) 放射源的基本參數(shù)涉及輻射類型、強(qiáng)度及外形結(jié)構(gòu)。這些參數(shù)取決于源中放射性核素的種類、量和制備工藝技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (1)輻射類型。 輻射類型包括輻射種類和能量。它們首先取決于源中放射性核素的種類。放射性核素衰變發(fā)射一定能量的α粒子、β粒子、γ射線或中子。有的核素衰變只發(fā)射一種輻射，有的可能發(fā)射兩種或多種輻射。這些輻射能否從源中有效發(fā)射出來(lái)還取決于源的制備工藝和外形結(jié)構(gòu)。例如241Am是α衰變核素

14、，伴隨發(fā)射59.5keV（36%）γ輻射和11.9─20.8keV（40%）的Np--LX射線。制備α源時(shí)用小于3μm厚金屬做保護(hù)層。制備低能光子源時(shí)，用1mm金屬鈹覆蓋層時(shí)α粒子被阻，而Mp--LX輻射和59.5keVγ輻射可有效發(fā)出；用0.2─0.4mm厚不銹鋼窗源殼時(shí)，只有59.5keVγ輻射透過(guò)。如果源中有易于發(fā)生（α，n）反應(yīng)的鈹?shù)容p元素時(shí)，則可發(fā)射中子或制成同位素中子源。 (2)活度。 放射源的活度取決于放射性核素的數(shù)量?；疃葹樵诮o定的時(shí)刻，處于特定能態(tài)的一定量放射性核素在dt時(shí)間內(nèi)發(fā)生自發(fā)核躍遷數(shù)的期望值除以dt。活度的單位為Bq（1Bq=1/s），曾用單位為Ci（1Ci=3

15、.7×1010Bq）。 (3)源的使用期限。 短半衰期核素放射源的使用期限主要與核素的半衰期有關(guān)。而長(zhǎng)半衰期核素放射源的使用期限主要考慮放射源的安全性能。例如210Po的半衰期為138.4d，210Po源活度一年后只有原來(lái)的16%。而長(zhǎng)半衰期241Am（T1/2=432a）源，經(jīng)一年衰變，活度減弱極少，從實(shí)際應(yīng)用看，可以認(rèn)為穩(wěn)定不變；使用期限的確定主要考慮放射源的安全性。 (4)源的外形結(jié)構(gòu)和尺寸 為使源適應(yīng)多種使用要求而設(shè)計(jì)了多種形狀和不同尺寸的源。 放射源分密封源和非密封源。密封源其放射性物質(zhì)密封在包殼里或用覆蓋膜包覆。該包殼或覆蓋膜具有足夠的強(qiáng)度，使之在設(shè)計(jì)規(guī)定

16、的使用條件下，不會(huì)發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏。有一些放射源沒(méi)有包殼，不加覆蓋膜，稱為非密封源，或稱裸源。圖4-1示出密封源的典型結(jié)構(gòu)圖。 源芯。源芯即帶有放射性物質(zhì)的活性部分。放射性核素的核性質(zhì)決定了放射源的一些基本參數(shù)，如放射源的輻射種類、能量和衰減速率等。源芯放射性物質(zhì)量決定了源的輻射強(qiáng)度。為了保證源的安全性能和穩(wěn)定性，通常把放射性物質(zhì)固定在穩(wěn)定性好的陶瓷、搪瓷、玻璃體中，或使之呈金屬狀態(tài)。放射性氣體源是將放射性氣體密封于金屬殼或玻璃管內(nèi)，如85Kr源。放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液可認(rèn)為是液體放射源。 圖4-1 密封源的典型結(jié)構(gòu)圖 源包殼、覆蓋膜和源窗。放射性源芯密封在源包殼中或用覆蓋膜保護(hù)，防止放射源

17、在正常使用時(shí)放射性物質(zhì)泄漏。為了使放射源有一定的有效輻射的發(fā)射率，在源包殼上設(shè)計(jì)了適合輻射發(fā)射的源工作面，即源窗。源窗部分比源包殼的其它部分薄，或用另外的低原子序數(shù)材料制成。 二、同位素與放射性同位素 什么叫同位素？核內(nèi)具有相同數(shù)目的質(zhì)子（即原子序數(shù)相同），但中子數(shù)不同的一類原子，它們的化學(xué)性質(zhì)相同，在元素周期表上占據(jù)同一個(gè)位置，故稱作同位素。例如：，，，…，它們的原子序數(shù)都是53，但它們的中子數(shù)分別為70，71，72，73等，它們都是碘元素的同位素。 　　同位素有二類，一類是穩(wěn)定的，另一類是不穩(wěn)定的，即放射性的。在已發(fā)現(xiàn)的2500多種同位素中，穩(wěn)定的元素只有280種左右，其余220

18、0多種都是所謂“放射性”的。凡原子核不會(huì)自發(fā)地發(fā)生變化的同位素，稱為穩(wěn)定的同位素，反之，就是不穩(wěn)定的同位素。 　　一般來(lái)說(shuō)，不穩(wěn)定的同位素能夠自發(fā)地放出射線，使其原子核發(fā)生變化，從而變成另一種元素。原子核的這種具有放出放射線的性質(zhì)，叫做放射性。能夠自發(fā)地放出射線從而變成另一種元素的同位素，叫做放射性同位素。 1. 放射性同位素的分類 放射性同位素分為天然的和人工的兩種。自然界中天然存在的放射性同位素稱為天然放射性同位素，人工制造的放射性同位素稱為人工放射性同位素。 （1）天然放射性同位素。 天然放射性同位的種類很多，已達(dá)幾十種，但有實(shí)際意義的核素有235U，238U，236Ra，23

19、2Th，222Rn，40K和14C等。地球上到處都存在著天然放射性同位素，它們衰變時(shí)放出α，β或γ射線。我們把這種來(lái)自地殼表面的射線稱為地面輻射。通常又把宇宙射線和地面輻射統(tǒng)稱為天然本底輻射。 　　天然放射性同位素的放射性活度一般都很低，不能滿足人們?cè)诳蒲小⑸a(chǎn)、醫(yī)療等方面應(yīng)用的需要，因此，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們又根據(jù)不同的需要生產(chǎn)了各種各樣的人工放射性同位素。 　　（2）人工放射性同位素。 　　人工放射性同位素是利用核反應(yīng)方法制造的?，F(xiàn)在應(yīng)用核反應(yīng)堆和加速器生產(chǎn)的放射性同位素已達(dá)1000多種。如60Co，137Cs，125I，198Au等，它們均屬于人工放射性同位素。由于不同的放射

20、性同位素，其射線的種類、能量等不同，所以，它們的用途也各不相同。根據(jù)需要，可將人工放射性同位素制成放射性活度不同量級(jí)的放射源，放射性活度可做到小至104Bq量級(jí)（微居里級(jí)），大到100TBq量級(jí)（萬(wàn)居里級(jí)），以至10PBq量級(jí)（數(shù)百萬(wàn)居里級(jí)）。 （3）射線的種類。 大多數(shù)放射性原子核是通過(guò)發(fā)射α和β粒子來(lái)蛻變的，發(fā)射中子的衰變是很少的，還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)發(fā)射質(zhì)子的衰變。α粒子是快速飛行的氦核，氦核由2個(gè)由質(zhì)子和2個(gè)中子構(gòu)成。β粒子是從原子核內(nèi)發(fā)出的快速飛行的電子。大多數(shù)發(fā)射β粒子的原子核在發(fā)出β粒子后立即發(fā)出γ射線。γ射線是與X射線相似的一種釋放能量的形式。 如果用粒子（如α粒子或γ光子）轟擊原

21、子核，那么原子核中的中子可被擊出從而產(chǎn)生中子射線。發(fā)射中子有較高的速度（幾千米/秒）。 ①α射線 某些確定的核素的蛻變才發(fā)出α粒子，它們是一些重原子核，如U-235, U-238,Ra-226和Th-230。為什么原子核會(huì)發(fā)射α粒子呢？原子核越重，就越不穩(wěn)定，這是因?yàn)殡S著原子序數(shù)的增加，質(zhì)子間的斥力和核力都增加，但斥力比核力增加得更快。重原子核通過(guò)發(fā)射α粒子而更穩(wěn)定，那么核的質(zhì)子數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4。發(fā)出的α粒子很快損失其能量并減速，而且還會(huì)在其運(yùn)動(dòng)末端時(shí)俘獲2個(gè)周圍的自由電子為其軌道電子，于是氦核就變成通常的氦原子。 ②β射線 我們已知道β粒子是原子核發(fā)射的電子?，F(xiàn)知道很多β發(fā)射體

22、，大多數(shù)裂變產(chǎn)物都是β發(fā)射體，在大多數(shù)情況下，β發(fā)射體的子體也能發(fā)射β射線。最快的β粒子的速度接近光速（300000km/s）。當(dāng)β粒子速度很快降下來(lái)后（降速的快慢取決于其能量），它就會(huì)成為通常的自由電子。 ③γ射線 原子核發(fā)出β粒子后，通常它還有些不穩(wěn)定，很快它還會(huì)發(fā)射γ光子以釋放多余的能量。這兩次發(fā)射粒子間延遲時(shí)間如此短，以至于我們認(rèn)為這兩次發(fā)射是同時(shí)的，且認(rèn)為僅發(fā)生一次蛻變。 ④中子射線 　有些元素的原子核能夠自發(fā)地裂變，或受高能γ射線、α射線、中子和質(zhì)子等射線的轟擊而發(fā)生核反應(yīng)，從而使核內(nèi)的一個(gè)或二個(gè)中子逃脫核力的束縛而帶著一定的動(dòng)能發(fā)射出來(lái)，這種從核內(nèi)發(fā)射出來(lái)并具有一定動(dòng)能的

23、中子稱為中子射線。 中子射線的分類 　　中子射線按能量E大小的不同，可分為以下幾種不同的類型： 　　慢中子，0

24、0-20μm。常用的α放射源主要有：241Am，238Pu，239Pu，244Cm，和210Po，目前工業(yè)用量最大的是241Amα源，因?yàn)?41Am容易生產(chǎn)，價(jià)格便宜，而且半衰期較長(zhǎng)。表4-1列出了某些α放射性核素的主要特征。 表4-1 某些α放射性核素的特性 核素 半衰期 主要α粒子能量（MeV） 及分支比（%） 比活度（GBq/g） 來(lái)源 226Ra 1602a 4.598—7.688 （包括226Ra及其衰變系的α粒子） 37 從鈾礦石提取 238Th 1.19a 5.341—8.785 （包括238Th及其衰變系的α粒子） 堆照2

25、26Ra生產(chǎn)，226Ra→（n，γ）227Ra→227Ac（n，γ）228Ac→228Th 210Po 138.4d 5.305（100） 1.67×105 209Bi（n，γ）Bi210Bi→210Po 233U 1.59×105a 4.824（84.4） 4.783（13.2） 232Th（n，γ）233Th→233Pa→233U 235U 7.1×108a 4.216（6） 4.368（12） 4.374（6） 4.400（56） 天然放射性核素 238Pu 87.75a 5.445（28.7） 5.499（71.7） 636.4 2

26、37Np（n，γ）238Np→238Pu 239Pu 2.44×104a 5.1039（11） 5.142（15） 5155（73） 2.28 238U（n，γ）239U→239Np→239Pu 241Am 432a 5.443（12.7） 5.486（86） 126.9 238U多次中子俘獲生成241Pu→241Am 242Cm 162.5d 6.071263 6.115737 1.25×105 238U多次中子俘獲加β-衰變 2．β放射源 β放射源是指可以發(fā)射電子的同位素放射源。它包括發(fā)射βˉ粒子、β+粒子，以及發(fā)射俄歇電子或內(nèi)轉(zhuǎn)換電子的放射源

27、，其中以發(fā)射βˉ粒子的放射源為最主要，通常寫成β放射源。 某些β放射源伴有γ輻射，但在使用時(shí)主要用其β粒子并保證β粒子有較高的發(fā)射率，那么這種源仍屬β放射源。表4-2列出了某些β放射性核素的主要特征。 β放射源按發(fā)射的粒子的最大能量可分為三類：低能β（電子）源；中能β源和高能β源。 表4-2 某些β放射性核素及其特征 核素 半衰期 β粒子最大能量 及分支比（keV） β粒子平均 能量（keV） 伴隨輻射γ能量（keV） 生產(chǎn)方式 3H 14C 32P 35S 45Ca 63Ni 85Kr 90Sr 90Y 106

28、Ru 106Rh 137Cs 147Pm 204T1 22Na 54Mn 55Fe 12.34a 5710a 14.31d 87.4d 162.63d 100a 10.73a 28.7a 64.27h 367d 29.9s 30.18a 2.623a 3.784a 0.603a 312.16d 2.72a 18.593（100） 156.478（100） 1709（100） 167.47（100） 256.9（100） 65.9（100）

29、 687（99.57） 173（0.43） 546（100） 2274（99.984） 39.4（100） 1979（1.46） 2407（9.90） 3029（8.1） 3541(79.1） 511.7（94.8） 1173.4(5.2) 224.5（99.41） 763.4（97.72） 545.8β+(90.50) 1819.7β+（0.057） Ec（100） Ec（100） 5.69 49.4 695.2 49.8 77.3 17.0 251 196.3 928 10.4 778 975 1265 150

30、5 174.0 272 62.1 243.3 215.2 835.0 12.5（1.7×10-3%） 514（0.43） 511.86（20.47） 621.88（9.95） 1050.42（1.45） 661.662（85.3） 121.3（2.9ⅹ10-3） 很弱 1274.55(99.94) 511.00(181.11) 834.86（99.75） 6Li（n，α）3H 14N（n，p）14C 31P（n，α）32P 32S（n，p）32P 34S (n，α)35S 35

31、C1（n，p）35S 44Ca(n，α)45Ca 45Sc（n，p）45Ca 62Ni(n，α)63Ni 63Cu(n，p) 63Ni 裂變產(chǎn)物 裂變產(chǎn)物 90Sr子體 裂變產(chǎn)物 106Ru子體 裂變產(chǎn)物 裂變產(chǎn)物 203T1（n，）204T1 54Fe（n，p） 54Fe(n，) 56Fe，（p，pn） （1）低能β源。 低能β源包括3H源、63Hi源和55Fe俄歇電子源。低能電子在固體中射程很短，見(jiàn)表4-3。 這種源的活性層表面只能加很薄的保護(hù)膜，有的甚至是裸源。低能β（電子）源只能 用做電離源，在電子捕獲鑒定器

32、中和電子管中用做放電電離源。 表4-3 低能β放射源特性 放射源 核素半衰期（a） β粒子最大能量（keV） 粒子最大射程 在空氣中（mm） 在其它材料中（mg/cm2） 55Fe 2.72 5.4，5.6 0.3 0.05 3H 12.34 18.593 5.2 0.8 63Ni 100 65.9 40 6.3 （2）中能β源 中能β源包括14C、147Pm、85Kr、204Tl源。它們的特性如表4-4所列。中能β源主要用于薄層材料測(cè)厚。 表4-4 某些中能β源放射源的特性 放射源 核素半率期（a） β

33、粒子最大能量（MeV） 粒子最大射程（mg/cm2） 14C 147Pm 85Kr 204Tl 5701 2.623 10.73 3.784 0.156 0.225 0.672 0.763 30 50 280 300 （3）高能β源 高能β源包括90Sr和106Ru源。它們的特性如表4-5所列。90Sr和106Ru所發(fā)射的β粒子能量并不高，但它們的衰變子體核素90Y和106Rh都能發(fā)射高能β粒子。它們主要用金屬材料測(cè)厚和卷煙密度測(cè)量。 表4-5 某些高能β源放射源的特性 放 放射源 核素半率期 β粒子最大能量（MeV） 粒

34、子最大射程（mg/cm2） 90Sr-90Y 106Ru- 106Rh 28.7a 367d 2.274 3.541(79.1%) 1.1 1.6 3.γ放射源 γ放射源是以發(fā)射輻射為主要特征的放射源，是利用發(fā)射輻射（包括X輻射）的核素制備的。 γ輻射通常是其他類型核衰變的伴隨輻射。在β或衰變時(shí)生成的子體核可能通過(guò)幾個(gè)能態(tài)躍遷到基態(tài)并發(fā)射幾種輻射。例如60Co的衰變伴隨兩組強(qiáng)度（每一個(gè)核衰變時(shí)放出該輻射的幾率）均大于99%的輻射，其能量分別為1.173MeV和1.332MeV。137Csβ衰變有94.8%的子體（137Bam）處于0.662MeV能級(jí)，在進(jìn)一步轉(zhuǎn)換過(guò)程

35、中有9.5%通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)換躍遷到基態(tài)，其它的通過(guò)發(fā)射輻射躍遷到基態(tài)，所以137Cs的輻射強(qiáng)度為85%。 γ放射源按輻射的能量和活度可分為三類： (1)低能γ（X）放射源（亦稱低能光子源）。 它由發(fā)射γ射線或X射線的核素55Fe、57Co、75Se、109Cd、125I、153Gd、169Yb、170Tm、241Am、238Pu、244Cm等制成。軔致輻射源也屬于低能光子源。 (2)中等活度γ放射源。 它由中等活度的137Cs、60Co、192Ir、124SB、134Cs、182Ta、226RA等核素制成，大多用于同位素儀表中。高比活度的137Cs、60Co、192Ir和170Tm等放射源

36、還可用于輻射照相探傷。 (3)強(qiáng)γ放射源。 它是活度大于1013Bq的60Co、137Cs放射源。用在工業(yè)輻照裝置中。這類放射源亦稱做輻射源。表4-6列出常用于制備放射源的核素的特征。 表4-6 γ放射源的常用核素的特征 核素 衰變類型 半衰期（a） 主要的γ輻射 生產(chǎn)方式 能量（MeV） 強(qiáng)度% 60Co 75Se 88Y 124Sb 134Cs 137Cs 144Ce 170Tm 182Ta 192Ir 226Ra+子體

37、 β EC β+,EC β β β β β β β β α，β 5.273 O.32 （119.8d） 0.29 （106.6d） 0.16 （60d） 2.062 30.18 0.78 （284.4d） 0.35 （128.6d） 0.32 (115d） 0.2 (74d） 1602 1.173 1.332 0.066—0

38、.097 0.121 0.136 0.264 0.279 0.304—0.401 0.014—0.01（Sr-KX） 0.511（β+） 0.898 1.836 0.603 0.646—0.791 0.968—1.437 1.691 1.091 0.475—0.569 1.605 0.796 0.802 1.039—1.365 0.662 0.08 0.134 0.051—0.061（YbKX） 0.084 0.066—0.085 0.100—0.152 1.222—1.231 0.201—0.283 0.296 0.308 0.

39、316 0.374—0.460 0.486 0.484—0.612 0.884—1.062 0. 295（214Pb） 0.352（214Pb） 0.609（214Bi） 0.769（214Bi） 0.120（214Bi） 1.238（214Bi） 0.378（214Bi） 1.764（214Bi） 2.204（214Bi） 99.85 99.98 4 16.5 56 58.5 24.8 12.95 60 0.45 94 99.4 97.8 22.8 7.9 49.0 5.63 25.27 97.6 85.4 8.46 5.

40、84 85.3 1.49 11.1 4 3.4 82 85 70 4.1 28.9 29.4 82.7 1.3 47.8 21.1 0.35 天然放射性 59Co（n，γ） 74Se（n，γ） 88Sr（p,n） 88Sr（d,2n） 123Sb（n，γ） 133Cs（n，γ） 裂變 裂變 169Tm（n，γ） 181Ta（n，γ） 191Ir（n，γ） 四、輻射危害 放射性同位素由于使用不當(dāng)會(huì)發(fā)生放射性污染或傷害事故，還有因保管不嚴(yán)造成丟失、被盜從而也會(huì)引起放射性污染或傷害

41、事故。放射性事故對(duì)人體可能產(chǎn)生的危害主要是兩種，一是外照射，二是內(nèi)照射。 1.外照射危害 外照射主要由射程長(zhǎng)、速度快、電離密度小的g和X射線由體外作用于機(jī)體引起。但b外照射也不容忽視。影響外照射的因素與受照劑量有關(guān)。一般講，劑量大，危害重；劑量小，危害輕。人體受危害的程度與電離輻射的劑量有很大關(guān)系，見(jiàn)表4-7。但在同等劑量的條件下，因個(gè)體的機(jī)能狀態(tài)和敏感程度差異很大，故危害程度也有所不同。 表4-7 不同劑量引起的危害 劑量,Gy 危害程度 0—0.25 0.25—0.5 0.5—1 1—6 >6 出現(xiàn)不明顯與不易察覺(jué)的病變 出現(xiàn)可恢復(fù)的機(jī)能變化，有血液學(xué)的改

42、變 出現(xiàn)機(jī)能變化，血相改變 可出現(xiàn)輕，中，重度放射病 可出現(xiàn)死亡 （1）相同劑量的外照射與射線種類和一次或多次照射有關(guān)。 當(dāng)外照射劑量相同，射線種類不同時(shí)，對(duì)機(jī)體危害程度不一樣。比如快中子（0.5—10MeV）照射機(jī)體引起的生物效應(yīng)大約是g射線的10倍左右。相同劑量的一次照射危害程度大于分次照射，見(jiàn)表4-8。 表4-8 100R一次和分次照射小白鼠死亡率 照 射 性 質(zhì) 死亡率，％ 一次照射 分10d照射 分16d照射 分18d照射 分20d照射 100 90 70 40 30 （2）與照射面積大小和部位有關(guān)。 危害程度的輕重，在很大程度上取決

43、于照射面積的大小與部位。如以500R的全身照射可引起重度照射性病甚至死亡；然而僅照射5cm2的面積后，臨床上可能不出現(xiàn)癥狀。以一次2000R的劑量照射腹部，動(dòng)物在3—5d內(nèi)全部死亡；照射盆腔可有部分動(dòng)物死亡；照射四肢則未出現(xiàn)死亡。 （3）其他。 距離遠(yuǎn)近、軔致輻射都可影響機(jī)體的危害程度。 （4）外照射危害的特點(diǎn)。 ①放射性核素在體外照射時(shí)，沒(méi)有部位或器官的選擇性，對(duì)全身或任何一個(gè)部位均可引起放射性損傷。但全身照射要比局部照射的輻射效應(yīng)強(qiáng)。 ②外照射可引起某些特異性的損傷。如皮炎、燒傷（表現(xiàn)為皮膚發(fā)紅、水腫、水泡形成、脫毛、潰瘍壞死等）、皮膚癌。外照射還可以使眼晶體發(fā)生白內(nèi)障。 2.

44、內(nèi)照射危害 大多數(shù)放射性核素如果以某種方式進(jìn)入體內(nèi)所造成的吸收劑量會(huì)比在體外的吸收劑量大得多。對(duì)于外照射，防護(hù)比較簡(jiǎn)單，通常用儀表很容易地就能測(cè)出輻射水平，任何時(shí)候離開(kāi)輻射源就可防止進(jìn)一步受到輻射傷害。然而，對(duì)于防止內(nèi)照射危害防護(hù)則要求有更多、更復(fù)雜的防護(hù)措施，原因如下： （1）當(dāng)源在體外時(shí)，它所發(fā)出的輻射只有一小部分可以射向人體，剩余的是不會(huì)傷及人體的。然而，如果源在體內(nèi)，所有的射線都可以傷及人體。 （2）一些核素的化學(xué)性質(zhì)決定了它們會(huì)濃積在人體的特定器官或組織中，而不是均勻分布于全身，這就意味著源所發(fā)出射線的所有α能量，β能量和部分γ能量都會(huì)被特定的器官或組織吸收，這將導(dǎo)致這些組織和

45、器官吸收的劑量比分布全身劑量要高得多。結(jié)合上面第1點(diǎn)，我們就能知道為什么同樣一個(gè)源在體內(nèi)會(huì)比在體外使我們吸收更多的劑量。 （3）體內(nèi)的源一天對(duì)人的照射為24h，一周對(duì)人的照射為7d，直到它們通過(guò)排瀉或自身衰變而消失，換句話說(shuō)，就是人不能象對(duì)待外照射那樣可通過(guò)遠(yuǎn)離放射源的方式來(lái)避免照射危害。 （4）有一些放射性核素會(huì)很快地被人體清除，但還有一些會(huì)滯留體內(nèi)數(shù)年，在許多情況下，很難提高放射性核素從體內(nèi)排出的速度。 （5）我們要小心地對(duì)待內(nèi)照射危害，因?yàn)橐坏┓派湫院怂剡M(jìn)入人體，就很難估計(jì)出它到底會(huì)造成多少劑量。 3.放射性核素進(jìn)入人體途徑 放射性物質(zhì)象其他物質(zhì)一樣會(huì)以一定的物理或化學(xué)形式存在

46、，它們可以是固態(tài)，煙塵，液態(tài)，氣態(tài)，蒸汽或氣溶膠的形式。內(nèi)照射會(huì)因放射性物質(zhì)操作不小心而引起，它進(jìn)入人體有三種不同的途徑： （1）吸入（呼吸）； （2）攝入（食入）； （3）通過(guò)破損的皮膚或傷口吸收。 4.放射性核素在人體內(nèi)的分布 大部分放射性核素在進(jìn)入人體后的前幾天就被排掉了，然而也有一部分核素因核素的種類不同而以不同的方式被器官吸收，人體根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)來(lái)處理元素和化合物，可分不出哪些是放射性的，哪些不是。例如：普通碘I－127濃集于甲狀腺，如果同時(shí)還存在放射性碘－131，人體就不能區(qū)分這兩種同位素，因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)性質(zhì)相同，放射性的I―131也會(huì)濃集于甲狀腺。 有一些元素化學(xué)

47、性質(zhì)很接近，人體不能有效地區(qū)分它們，例如：在化學(xué)家看來(lái)，鍶、鋇、鐳屬于同一族元素的。在身體中的鈣大部分都沉積在骨骼上，任何放射性同位素鍶，鋇，鐳進(jìn)入人體后，也會(huì)“自動(dòng)地”沉積在骨骼上。 這些放射性同位素（也叫做親骨性核素）一旦沉積到骨骼上就很難被排出體外，如果它們的放射性半衰期很長(zhǎng)，骨骼和骨髓可能在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間受到照射。 放射性碘的靶組織是甲狀腺，吸入（通過(guò)呼吸）放射性鍶的靶組織是肺和骨骼，食入放射性鍶的靶組織為骨骼。 （1）體內(nèi)放射性核素的排出。 特定元素會(huì)被特定器官或組織吸收，體內(nèi)放射性核素產(chǎn)生的危害取決于它對(duì)靶組織造成的總劑量。決定這個(gè)劑量的最重要的因素是： ①放射性核素的沉

48、積量。 ②在身體內(nèi)滯留的有效時(shí)間。 ③射線類型及其能量。 放射性核素在體內(nèi)的滯留時(shí)間取決于兩個(gè)因素：放射性半衰期Tr，及生物半排期Tb。放射性半衰期前面已經(jīng)講過(guò)，那么什么是生物半排期？ 生物半排期是體內(nèi)一定量的特定元素減少到初始值的一半所用的時(shí)間，這里指僅僅通過(guò)新陳代謝來(lái)排出的過(guò)程。 生物半排期取決于身體中包含該元素的特定化合物正常代謝速度，放射性半衰期和生物半排期結(jié)合起來(lái)就引出了有效半減期Te 有效半減期是指，同時(shí)通過(guò)放射性衰變和生物代謝機(jī)制兩種途徑使身體內(nèi)一定量的特定放射性核素減少到它初始值的一半所用的時(shí)間。 五、典型的污染源項(xiàng)分析 大型輻照裝置多數(shù)采用60Co作為輻射

49、源。60Co在其衰變過(guò)程中產(chǎn)生g 射線，能量為1.17MeV和1.33MeV，平均能量為1.25MeV，半衰期為5.27a。距3.7′1010Bq(1Ci) 60Co源1m處的g 吸收劑量率為1.15′10-2Gy/h。g射線穿透能力強(qiáng)，穿過(guò)屏蔽墻進(jìn)入環(huán)境中，可能會(huì)對(duì)輻照室周圍環(huán)境和人員產(chǎn)生輻射影響。 下面以北京一個(gè)擬建的設(shè)計(jì)裝源量2.59′1017Bq（700萬(wàn)居里），首次裝源量1.48×1016Bq（40萬(wàn)居里）大型輻照裝置作典型案例，進(jìn)行污染源項(xiàng)分析。 1.正常運(yùn)行狀態(tài)下污染源分析 該項(xiàng)目I期工程設(shè)計(jì)裝源量2.59′1017Bq (7′106Ci)，分為兩個(gè)輻照室，裝源量分

50、別為7.4′1016Bq (2′106Ci)（1＃輻照室）和1.85′1017Bq (5′106Ci)（2＃輻照室），初期裝源量1.48′1016Bq (4′105Ci)，安裝在1＃輻照室。 60Co放射源在衰變時(shí)放射出γ射線，γ射線的平均能量為1.25MeV，半衰期為5.27a。γ射線穿過(guò)屏蔽墻進(jìn)入環(huán)境中，可能對(duì)輻照室周圍環(huán)境和人員產(chǎn)生輻射影響。還有穿過(guò)屋頂被大氣反散射（稱為天空反散射），在輻照室周圍構(gòu)成一個(gè)附加輻射場(chǎng)。另外，一部分γ射線經(jīng)迷道多次散射后仍射出迷道口外，對(duì)迷道口附近的環(huán)境和人員產(chǎn)生影響。 （1）γ輻射屏蔽。 1＃輻照室內(nèi)空間為16m′8m′5.1m，輻照室內(nèi)貯源井深7.

51、5m，實(shí)際最大水深7.2m。輻照室主屏蔽墻厚度分別為2.5m（西）和2.1m（南），屋頂厚1.8m。迷道寬1.2m，共有兩個(gè)通道。 2＃輻照室內(nèi)空間為11.8m′7m′5m，輻照室內(nèi)貯源井深7.8m，實(shí)際最大水深7.5m。輻照室主屏蔽墻厚度分別為2.4m（東）和2.3m（南），屋頂厚1.9m。迷道寬1m，高2.5m。兩個(gè)輻照室共用墻厚2.0m，屏蔽材料均為砼。 電纜、水管、風(fēng)道等采用地下1.0─1.2m深拐彎迷道方式防護(hù)，無(wú)穿墻孔。 （2）γ輻射屏蔽計(jì)算。 ①屏蔽墻外劑量當(dāng)量率 在透射γ輻射屏蔽計(jì)算時(shí)，近似采用點(diǎn)源的計(jì)算模式。用（4-1）式計(jì)算屏蔽墻外計(jì)算點(diǎn)的劑量當(dāng)量率：

52、 式中：──計(jì)算點(diǎn)的劑量當(dāng)量率，Sv/h； A—─源活度，Bq； Γd—─鈷－60空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)，8.67′10-17Gy×m2×Bq-1×s-1〔2〕； R —─計(jì)算點(diǎn)到源的距離，m； B —─積累因子； X —─屏蔽層厚度，cm； Tr—─γ射線1/10值層厚度，cm； K1—─小時(shí)與秒的轉(zhuǎn)換系數(shù)，3.6′103s/h； K2—─γ射線空氣比釋動(dòng)能率轉(zhuǎn)換成人體劑量當(dāng)量率的轉(zhuǎn)換系數(shù)，1Sv/Gy。 輻照室采用迷道入口，在迷道設(shè)計(jì)中，一般使射線經(jīng)過(guò)三次散射后γ劑量率已降到很小了（降低10000倍），經(jīng)實(shí)際測(cè)量也證明了這一點(diǎn)。本項(xiàng)

53、目設(shè)計(jì)由輻射源產(chǎn)生的射線要經(jīng)過(guò)6次以上散射后才能到達(dá)輻照室門口，能量大大降低，到迷道口的劑量率可忽略不計(jì)。所以在考慮γ輻射劑量時(shí)，不計(jì)入迷道反散射后的劑量貢獻(xiàn)。 ②天空反散射γ輻射劑量當(dāng)量率 用下式計(jì)算天空反散射γ輻射劑量當(dāng)量率：下面7個(gè)公式字母應(yīng)該排斜體 式中：—─計(jì)算點(diǎn)的天空反散射γ輻射劑量當(dāng)量率，rem/h； f ─—照射量率對(duì)劑量當(dāng)量率的轉(zhuǎn)換系數(shù)，； A—─鈷－60輻射源的放射性活度，Ci； Γ—─ 鈷－60的γ照射量率常數(shù)，； Ω—─輻射源對(duì)天空所張的立體角，Sr； B—─屋頂材料對(duì)γ輻射的積累因子，無(wú)量綱； μ—─屋頂材料的線性減弱系數(shù)，對(duì)砼為0.1

54、33cm-1； X—─屋頂厚度，cm； H0—─屋頂外表面至地面的高度，m； R—─輻射源至計(jì)算點(diǎn)的水平距離，m。 計(jì)算得到距1＃輻照室和2＃輻照室南側(cè)屏蔽墻外最近居民處的天空反散射γ輻射劑量當(dāng)量率分別為3.91′10-3mSv/h和3.07′10-3mSv/h。 （3）貯源井口的γ輻射劑量率。 由上式計(jì)算鈷-60輻射源位于貯源井內(nèi)時(shí)，貯源井口處的γ輻射劑量率。 （4）有害氣體。 任何致電離輻射都會(huì)使空氣發(fā)生輻射分解產(chǎn)生臭氧（O3）和氮氧化物（NOx），其中O3的危害大，產(chǎn)額高，毒性大。此外，O3是強(qiáng)氧化物，能使某些材料（如橡膠等）加速老化，它與有機(jī)物及可燃?xì)怏w接觸時(shí)易引起爆炸

55、。因此在考慮有害氣體的影響時(shí)僅考慮臭氧的影響。 ①臭氧的產(chǎn)生率 臭氧的產(chǎn)生率按下式計(jì)算： 式中：Q0—─O3產(chǎn)生率，mg/h； A—─ 60Co源活度，TBq； G—─空氣吸收100ev的γ射線能量產(chǎn)生的臭氧分子數(shù)，γ輻照室的臭氧G值取6； V—─輻照室體積，m3。 1＃輻照室：A＝7.4′104 TBq，V＝652.8 m3。 2＃輻照室：A＝1.85′105 TBq，V＝413 m3。 ②臭氧的飽和濃度 考慮連續(xù)排風(fēng)和臭氧的分解時(shí)，輻照室空氣中臭氧的平均濃度可表示為下式。

56、 式中：Q(t) —─輻照室內(nèi)t時(shí)刻臭氧的平均濃度，mg/m3； Q0—─臭氧的產(chǎn)生率，mg/h； V —─輻照室體積，m3。 —─有效清除時(shí)間，h； tv—─換氣一次所需時(shí)間， h； td—─臭氧的有效分解時(shí)間，0.83h。 當(dāng)t》時(shí)，臭氧的飽和濃度Qs由下式計(jì)算。 ③停止輻照后的臭氧濃度 降源停止輻照后，臭氧濃度隨時(shí)間按指數(shù)下降

57、 　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　 　　 式中：Qf—─停止輻照時(shí)的臭氧濃度，mg/m3； tf —─停止輻照后的時(shí)間，h。 2.非正常情況下對(duì)環(huán)境的影響 （1）鈷源泄漏和貯源井水滲漏。 由于源包殼密封性能欠佳或者長(zhǎng)期浸泡在水中被腐蝕，造成鈷源泄漏。微量放射性鈷進(jìn)入井水，使水中的放射性濃度逐漸升高。由于貯源井有不銹鋼和混凝土兩道防滲漏屏障，所以鈷源泄漏對(duì)環(huán)境不直接造成影響。另外，這種泄漏的發(fā)展過(guò)程是緩慢的，只要及時(shí)監(jiān)測(cè)?？梢栽谛孤┌l(fā)生的初期立即發(fā)現(xiàn)并妥善處理，控制事故產(chǎn)生的影響。 對(duì)被污染的井水進(jìn)行凈化處理，凈化系統(tǒng)的廢離子交換樹(shù)脂作為固體放射性廢物送城市放

58、射性廢物庫(kù)。貯源井水經(jīng)環(huán)境保護(hù)部門監(jiān)測(cè)達(dá)標(biāo)排放。 如果貯源井水也滲漏，因?yàn)榫疂B漏屬慢性滲漏，滲漏速率不會(huì)很大，可由液位信號(hào)計(jì)監(jiān)測(cè)滲漏，一旦發(fā)生源泄漏和井水滲漏，要有足夠時(shí)間把源取出送生產(chǎn)廠家處理。井水滲漏采取堵露的辦法來(lái)補(bǔ)救。小面積焊補(bǔ)或大面積焊補(bǔ)不銹鋼襯面均可達(dá)到補(bǔ)漏的目的。 為防止鈷源泄漏和井水滲漏，一定要加強(qiáng)源的驗(yàn)收與源井的施工管理、驗(yàn)收，確保質(zhì)量。環(huán)保部門加強(qiáng)對(duì)貯源井水的監(jiān)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)源的泄漏，避免事故的擴(kuò)大。 （2）源架卡住事故。 發(fā)生源架卡住的概率十分小，一旦發(fā)生這種事故，采用迫降裝置將源架降入貯源水井。 源架卡住事故對(duì)輻照室周圍環(huán)境幾乎沒(méi)有什么影響。但排除事故后要注意

59、貯源井水的監(jiān)測(cè)，以了解是否有異常水平出現(xiàn)。若有，說(shuō)明源棒在排除事故時(shí)有破損，將按源棒破損事故處理。另外，一旦發(fā)生源架卡住故障，必須及時(shí)向有關(guān)部門通報(bào)，并在有關(guān)部門監(jiān)督指導(dǎo)下排除事故。 （3）著火。 輻照裝置本身不會(huì)著火，如果輻照物中含有易燃、易爆物質(zhì)，由于機(jī)械、電器產(chǎn)生的火花會(huì)引起著火。著火時(shí)室內(nèi)溫度約為600─800℃。若此時(shí)鈷源處于輻照位置，鈷源不銹鋼包殼的燃點(diǎn)為1400℃。金屬鈷的熔點(diǎn)為1495℃，故輻照室著火一般情況下不可能造成鈷源熔化而導(dǎo)致大面積污染環(huán)境的事故，但輻照室著火仍然是一種很危險(xiǎn)的事故。要嚴(yán)加防范，杜絕發(fā)生著火的可能性。為此，要防止易燃易爆物品進(jìn)入輻照室，禁止在裝卸料現(xiàn)

60、場(chǎng)進(jìn)行明火操作或吸煙，要有著火時(shí)立即降源、風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉的聯(lián)鎖裝置，要有感溫感煙火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)并處于良好的工作狀態(tài)，要確實(shí)做好消防安全工作。 （4）爆炸。 輻照室發(fā)生爆炸的可能性很小，但如果輻照物中含有易爆物質(zhì)或者輻照室長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行、不通風(fēng)，鈷源在井水中使水分解產(chǎn)生氫氣。當(dāng)氫氣濃度積累到安全濃度以上，再次啟動(dòng)輻照裝置時(shí)，由于靜電效應(yīng)、機(jī)械摩擦或其他原因產(chǎn)生的火花有可能引起爆炸。 鈷─60放射源貯存于井下時(shí)，井水每吸收100eV輻射能量可產(chǎn)生0.45個(gè)氫分子，氫氣在空氣中的含量達(dá)到12％（體積比）時(shí)即可爆炸，其控制值為4.1％，可以估算出裝源200萬(wàn)居里和500萬(wàn)居里時(shí)，氫氣產(chǎn)生量分別約為每小

61、時(shí)111L和277L，保守地假定氫氣不溶于水而100％的逸出水面進(jìn)入輻照室空氣中。1＃和2＃輻照室體積分別為652.8m3和413m3，當(dāng)停止排風(fēng)后，其達(dá)到爆炸控制值所需時(shí)間分別約為10d和2.6d左右。為安全起見(jiàn)，保守地規(guī)定：當(dāng)1＃輻照室長(zhǎng)期停止輻照運(yùn)行時(shí)，輻照室每周必須通風(fēng)換氣一次，每次約0.5h；2＃輻照室即使不進(jìn)行輻照每天也要通風(fēng)換氣一次，每次約1h。 （5）人員誤入事故。 鈷源處于輻照位置時(shí)，人員誤入輻照室造成人員輻照事故。這種事故對(duì)人員構(gòu)成的危害較大，嚴(yán)重地?fù)p害工作人員的身體健康。為防止此種事故的發(fā)生，輻照裝置要設(shè)置有人員安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，確保輻照源處于工作狀態(tài)時(shí)，人員通道門不能被

62、打開(kāi)；當(dāng)有人在輻照室時(shí)，輻照源不可能提升出貯源水井；同時(shí)在輻照室進(jìn)出口門附近的迷道內(nèi)設(shè)置有三道防人光電裝置，一旦有人誤入，光電裝置動(dòng)作，輻照源即降至貯源井內(nèi)。 第三節(jié) 加速器輻射危害與輻射防護(hù)基本要求 一、 加速器的基本原理 加速器的類型很多，其基本原理都是利用電磁場(chǎng)使帶電粒子（如電子、質(zhì)子、氚核和氦核及其他重離子）獲得高能量。 粒子加速器是一種高技術(shù)工程設(shè)備，大體上由四個(gè)基本部分及若干輔助系統(tǒng)構(gòu)成。 （1）粒子源：用來(lái)提供待加速的各種帶電粒子束，如各種類型的電子槍、離子源以及極化離子源等； （2）真空加速結(jié)構(gòu)：這是一種裝有加速結(jié)構(gòu)的真空室，用以在真空中產(chǎn)生一定形態(tài)

63、的加速場(chǎng)，使粒子在不受空氣分子散射的條件下得到加速，如各種類型的加速管、射頻加速槍和環(huán)形加速室等； （3）導(dǎo)引聚焦系統(tǒng)：用一定形態(tài)的電磁場(chǎng)來(lái)引導(dǎo)并約束被加速的粒子束，使之沿著預(yù)定的軌道受加速場(chǎng)的加速，如圓形加速器的主導(dǎo)磁場(chǎng)與四級(jí)透鏡場(chǎng)等； （4）束流輸運(yùn)、分析系統(tǒng)：這是由電、磁場(chǎng)透鏡、轉(zhuǎn)彎磁鐵和電、磁場(chǎng)分析器等器件構(gòu)成的系統(tǒng)，用來(lái)在粒子源與加速器之間或加速器與靶室之間輸運(yùn)并分析帶電粒子束。當(dāng)多個(gè)加速器串接工作時(shí)，它用來(lái)在加速器之間分析、輸運(yùn)粒子。 除了上述四個(gè)基本部分之外，通常還設(shè)有各種束流監(jiān)測(cè)與診斷裝置、電磁場(chǎng)的穩(wěn)定控制裝置、真空設(shè)備以及供電與操作設(shè)備等。 加速粒子所達(dá)到的能量是表征

64、加速器性能的重要參數(shù)之一，它的基本單位是電子伏(eV)，但在加速器中常用的單位還包括有千電子伏(keV)、兆電子伏(MeV)、吉電子伏(GeV)和太電子伏(TeV)。它們之間的換算關(guān)系為： 1千電子伏 1 keV＝103eV 1兆電子伏 1MeV＝10 6eV＝1000 keV 1吉電子伏 1GeV＝10 9eV＝1000 MeV 1太電子伏 1TeV＝10 12eV＝1000GeV 二、加速器的分類 加速器按照能量劃分可分為：低能加速器、中能加速器和高能加速器。即能量在100 MeV以下的加速器我們稱為低能加速器，能量在100 MeV－1 GeV之間的稱為

65、中能加速器，能量在1 GeV－100 GeV間的為高能加速器，在此之上的統(tǒng)稱超高能加速器。 按加速器的種類劃分可分為：電子加速器、輕離子加速器、重離子加速器和微粒子團(tuán)加速器。 加速器電場(chǎng)和粒子軌道的形態(tài)是反映加速器原理、決定加速器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。據(jù)此可將加速器分為：直流高壓型、電磁感應(yīng)型、直線共振型和回旋共振型四種類型的加速器，它們分別適用于不同的能量范圍，加速不同粒子。 三、輻射危害 在加速器中被加速的高能帶電粒子與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生瞬發(fā)輻射，包括初級(jí)輻射（χ射線、γ射線和中子等），產(chǎn)生的這些輻射與周圍物質(zhì)相互作用產(chǎn)生感生放射性（β、γ等），即緩發(fā)輻射。前者只有加速器開(kāi)機(jī)時(shí)產(chǎn)生，停

66、機(jī)后就消失；后者在加速器關(guān)機(jī)后仍然存在，而且隨著加速器運(yùn)行時(shí)間的增加而累積。加速器的主要危害如下： 1.貫穿輻射 被加速的高能帶電粒子與結(jié)構(gòu)材料相互作用，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度很高的貫穿輻射（中子和γ射線）。加速器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的中子和γ射線在設(shè)計(jì)上必須用足夠厚的屏蔽材料才能將其減弱到較低水平，它們是加速器屏蔽設(shè)計(jì)考慮的主要對(duì)象。 (1)中子 在加速器里，中子是由多種核反應(yīng)產(chǎn)生的，中子的發(fā)射率、能量和角分布與入射粒子種類和能量有關(guān)。中子具有很強(qiáng)的穿透能力，它們會(huì)穿過(guò)屏蔽層對(duì)人引起直接的輻射劑量，而且中子還會(huì)穿過(guò)建筑物屋頂進(jìn)入天空，由于中子散射（稱為天空散射）也對(duì)設(shè)施周圍的人引起輻射劑量。 (2)γ射線 在加速器里由多種核反應(yīng)產(chǎn)生的中子輻射總是伴隨著發(fā)射γ射線。這是因?yàn)楫a(chǎn)生中子的核反應(yīng)一般要放出γ射線，而快中子和慢中子在各種材料上輻射俘獲反應(yīng)也放出γ射線。γ射線也會(huì)穿過(guò)屏蔽層對(duì)人引起直接的輻射劑量。 2.感生放射性 加速器感生放射性是由中子引起的，這是因?yàn)椴还苤凶幽芰咳绾尉鶗?huì)產(chǎn)生活化，感生放射性的輻射水平取決于加速粒子的能量、種類、流強(qiáng)和加速器的運(yùn)行時(shí)間等因素。感生放射性主要產(chǎn)生在加速器