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辐射防护基础

辐射防护与安全 培训班教材 （高能所）. 辐射防护基础. 清华大学工程物理系. 辐射防护与环境保护研究室. 桂立明 guiliming@nuctech.com 010-62780909 转 86149. 2009.03.19. 培训大纲. 一、 日常生活中所遇到的辐射 —— 来源 二、 辐射对人体的作用 —— 辐射效应 三、辐射剂量与辐射防护中常用的量及其单位 四、辐射防护基本标准及评价 五、外照射防护的一般方法 六、电离辐射的符号与警示符号. 电磁辐射能谱. 一、日常生活中所遇到的 辐射 —— 来源. 天然辐射.

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  1. 辐射防护与安全 培训班教材 （高能所） 辐射防护基础 清华大学工程物理系 辐射防护与环境保护研究室 桂立明 guiliming@nuctech.com 010-62780909转86149 2009.03.19

  2. 培训大纲 一、日常生活中所遇到的辐射——来源 二、辐射对人体的作用——辐射效应 三、辐射剂量与辐射防护中常用的量及其单位 四、辐射防护基本标准及评价 五、外照射防护的一般方法 六、电离辐射的符号与警示符号

  3. 电磁辐射能谱 一、日常生活中所遇到的辐射——来源

  4. 天然辐射 生活中的辐射来源 人工辐射 可靠的统计数据显示，日常生活中天然辐射占我 们所接受剂量的85%，人工辐射约占15%。 天然辐射是人类的主要辐射来源， 天然辐射不比人工辐射更可爱。

  5. 天然本底照射 宇宙射线 宇生放射性核素 天然辐射 原生放射性核素 人类活动引起的 天然辐射的增加 一般场所： 天然本底为 2.4mSv/a, 多为内照射 (222Rn, 60%)

  6. 天然本底照射 1.宇宙射线 初级宇宙射线：质子（87％）、α粒子（10％）、重带电粒子、电子、中子等。平均能量1010eV，最高能量可达1019eV。 次级宇宙射线：初级宇宙射线与大气作用产物。 在纬度高于45度的海平面，宇宙射线平均 注量 率1/cm2·min。（成年男性体表18000cm2，每 天1440分） 随高度变化，海平面为 1，则海拔 2km为海拔 12km为20～30。

  7. 宇生放射性核素和原生放射性核素 天然本底照射 2. 宇生放射性核素： • 对公众剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22Na、7Be。 • 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。

  8. 宇宙射线 O2 大气层 N2 14C 7Be 22Na 3H H2O 地面

  9. 表1-1 天然辐射源照射世界平均辐射剂量值 （UNSCEAR 2000）

  10. 天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）

  11. 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。 在任何一个大的郡体中，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。

  12. 表1-2 正常本底地区天然辐射源 致人体的年有效剂量

  13. 部分国家的天然本底水平

  14. 表1-3 天然辐射高本底地区 （UNSCEAR 2000） * 包括宇宙辐射和陆地辐射

  15. 天然辐射高本底地区（续）

  16. 表1-4 部分高本底地区

  17. 表1-5 我国部分g辐射较高的地区 注：（1）测量次数，所列数据为二次测量均值；（2）土壤采样点的原野γ剂量率值；（3）包括了计马石2个样品和相邻地区2个样品；（4）地质结构：除降札温泉为铀矿矿脉外，其余均为燕山期花岗岩。

  18. 生活在高海拔地区或上述高本底地区的居民会受到较高的外照射剂量。居住在通风不良的室内居民也会受到较高的内照射剂量。下表列出了我国居室中的氡浓度。作为比较，同时列出了UNSCEAR2000年报告书中居室中氡浓度的世界平均值。由表中可见：我国居室中氡浓度稍低于世界平均值。这主要原因是我国地处于温带和亚热带，大部分房屋通风较好。生活在高海拔地区或上述高本底地区的居民会受到较高的外照射剂量。居住在通风不良的室内居民也会受到较高的内照射剂量。下表列出了我国居室中的氡浓度。作为比较，同时列出了UNSCEAR2000年报告书中居室中氡浓度的世界平均值。由表中可见：我国居室中氡浓度稍低于世界平均值。这主要原因是我国地处于温带和亚热带，大部分房屋通风较好。 有些居室中氡浓度是较高的，如表中所列的地下室、窑洞和用煤渣砖及其它工业废渣建材建造的建筑物等。

  19. 氡的健康危害

  20. 表1-6 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.

  21. 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。

  22. 资 料 全国政协科教文卫体委员会、中国癌症基金会编撰的《癌症的科学与实践》： 最高发的癌症依次为肺癌、乳腺癌和结直肠癌。 我国癌症死亡率已居死亡首位。 死亡率最高的癌症依次为肺癌、肝癌、胃癌、食管癌及结直肠癌。 北京每年新增2万名癌症患者（全国220万）肺癌居第一，其次是结直肠癌和肝癌。

  23. 2004-2010《中国癌症预防与控制规划纲要》中，肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、结直肠癌、宫颈癌、乳腺癌和鼻咽癌被列为重点防治的癌症。这8种癌症死亡约占中国癌症总死亡人数的80％以上。 自上世纪70年代以来，癌症死亡在我国一直呈持续增长趋势。目前癌症死亡已位居我国各类死因的第一位。如不加以控制，20年内癌症死亡人数将上升1倍。 2005年有60万人死于肺癌，肺癌已成为我国致死率首位的恶性肿瘤。目前，北京的所有恶性肿瘤发病统计中，肺癌发病率和死亡率均居首位，同时，据全国肿瘤防治愚治研究办公室提供的数字，目前肺癌发病已普遍提前5至10岁。

  24. 表1-7 我国人群平均每天食入的放射性及体内放射性物质的含量估计值 从饮水摄入226Ra 约0.01Bq

  25. 天然本底辐射—— 4.人类活动引起的天然辐射的增加

  26. 磷酸盐加工 磷酸盐加工工业可以细分为： (a)湿法加工； (b)热加工； (c)化肥生产。 主要产品是磷酸。在热加工中，产品可能是磷光体，或者采用硝酸生成磷酸，磷酸用来生产化肥。在用湿法加工的磷酸盐工业中，作为副产品生成磷石膏。在热加工中使用焦炭和石膏，产生一种废渣。

  27. 金属矿石加工 重要的金属矿石有二氧化锡或锡、钽铁矿、铌酸盐、褐钇钽矿、重烧线石、铌钇矿和烧绿石/铌、铁、锰及其他)。 加工中生成的炉渣常常用来生产水泥。 另一个副产品是煤焦油，通常用来生产电极沥青、克鲁苏油、蒽油、煤烟油和路焦油混合物。

  28. 废金属工业 各种加工工业产生的废金属，可能含有某种增高水平的天然放射性核素的垢。 特定的放射性核素及其浓度与废金属的来源有关。由于核工业的部件及放射源非控制释放可能加列到这些材料中，这些材料也有可能再循环。 废金属工业是放射性核素进入环境的可变的、混杂的释放途径。

  29. 铀矿开采 有几个地方存在以前铀矿开采操作中的残留物，例如在前东德。对于回填坑、废石和渣堆等的处理程序以及放射后果正在进行评价。

  30. 含铀的矿物质存放 博物馆：布鲁塞尔的一个博物馆，贮藏着含镭和铀的矿物，尽管加大了通风，氡的浓度在10～15kBqm—3之间。 除氡外，邻近的贮藏间中观察到高水平γ辐射。博物馆看管人员房间的γ辐射水平达到5～6μSv/h。经屏蔽矿物后，γ辐射水平下降到1～2μSv/h。

  31. 钍化合物 钍主要用在其他产品的填加剂、焊接电极、气灯罩以及专用合金，钍化合物来自于独居石，钍化物或方钍石，钍化合物的放射性活度大多数存在于其初级产品金属钍中。

  32. 锆砂 重要的锆矿有锆(ZrSiO4)和斜锆石 (ZrCh)。 经选矿把这些矿物与其他的重矿或简单的石英分开。 这种加工包括诸如过筛、冲洗、干燥和研磨等程序。 • 这些加工产生的废物。

  33. 钛色素生产 钛色素包括氧化钛(TiO2)和人造金红石。 加工中产生的废物包括大量焦炭、矿石，如SiO2微粒，以及过滤器芯子(分类上作为化学废物)。

  34. 化石燃料 对于电力生产，最重要的化石燃料是煤、天然气和石油。 燃煤过程中产生大量的飞灰和底灰。如果建有除硫装置，还要生成石膏。

  35. 石油和天然气提取 在提取石油及天然气时，需要产生大量水，而水中可能含有天然放射性核素，其中主要是226Ra及其衰变产物。 由于在油/水界面上的沉淀作用的结果，可能形成垢，或者氡衰变产物(主要是210Pb和210Po)在设备上沉积。

  36. 建 材 在建筑工业中使用的建材可能有些含有较高水平的放射性，它们包括泥灰岩、高炉渣、飞灰、熔渣、脱水物(在水泥工业中)及粘土(陶瓷工业中)。 在水泥工业中，作为废物生产出某些矽土。

  37. 花岗岩与大理石

  38. 花岗岩 大 理 石

  39. 表1-8 不同航线机舱内宇宙辐射有效剂量(软件计算结果) （a）某些短航线 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%。

  40. （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%。

  41. “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。”“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》

  42. 天然照射的组成

  43. 人工辐射——1. 医疗辐射 放射诊断 放射治疗 核医学 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。

  44. 表1-9 全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996） （UNSCEAR 2000）

  45. 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）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）

  46. 人工辐射——2. 核电站 大气，Kr、Xe、I、3H、14C、16N、 35S、41Ar；水中，3H和裂变产物。 反应堆运行： 长寿命核素，3H、14C、85Kr、90Sr等， 以及超铀元素的同位素。 后处理： 核能生产所致居民人均年剂量当量，美国、加拿大为 310-8Sv，英国为 2.510-6Sv

  47. 燃煤的放射性污染问题 化学物质污染 燃煤对环境的影响 放射性物质污染 煤散逸飞灰中放射性核素的平均含量： 40K为265Bq/kg， 238U为200Bq/kg， 210Pb为930Bq/kg，210Po为1700Bq/kg， 232Th为70Bq/kg，228Th为为110Bq/kg， 228Ra为130Bq/kg 燃煤电站导致的居民辐射剂量 是核电站的3倍！

  48. 秦山核电站外景

  49. 大亚湾核电站外景

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