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民用核安全设备无损检测 第二章 辐射防护 技术质量部 一、概述 1、放射性和放射性核素 同位素 构成元素的最基本单位叫该元素的原子。把原子序数相同，而原子质量数不同的一类原子称为同位素。 放射性核素 核素分为稳定核素和不稳定核素。不稳定 的核素称为放射性核素。不稳定核素通过释放能量使原子核稳定的性质称为放射性。 1、放射性和放射性核素 放射性衰变 不稳定的核素发出射线释放能量，通过释放能量使原子核稳定的现象称为放射性衰变。放射性衰变分为α衰变、β衰变、γ衰变。 α衰变 某种放射性核素放出α粒子（42He）而转变为另一种原子核的过程，称为α衰变。 α衰变放射出的α粒子携带的能量是单一的。一般放射性核素放射出的α粒子的能量大致在4~8MeV之间，某些放射性核素可以同时放射出几种不同能量的α粒子。 1、放射性和放射性核素 β衰变 某些放射性核素放出电子而转变为另一种原子核的过程，称为β衰变。 β衰变又分为β+衰变和β-衰变。 β衰变放射出的β粒子所携带的能量不是单一的，从0起一直到它的最大值之间是连续谱。平均能量近似为最大能量的1/3。 γ衰变 放射性核素的原子核自较高的能级向较低能级（包括基态）过渡时，放射出电磁辐射的过程称为γ衰变。发出γ衰变时，核素原子序数和质量数不发生变化，只是能态发生跃迁，所以又称同质异能跃迁。此跃迁发射的γ射线又可能将其能量传给核外电子，所以γ衰变总是伴随α衰变或β衰变而发生。 γ射线能量是单一的，它的大小等于2个能级之差。 1、放射性和放射性核素 放射性衰变规律 放射性是一些核素的基本特征，不受外界因素的影响。衰变的速率是由其本身的特性决定。放射性核素能自发的放出射线，并同时变为另一种核素。 半衰期是指一定数量的某种放射性核素的原子核数目衰减到它初始值的一半所需要的时间，通常用T1/2来表示，半衰期是放射性核素的一个特征常数。它不随外界条件和元素的物理、化学状态的变化而改变。 放射性核素在衰变过程中遵从指数衰减规律 Nt=N0·e-λt 对于任何放射性核素，其衰变常数λ与半衰期T1/2的关系为：T1/2 =0.693/λ。 1、放射性和放射性核素 射线与物质的相互作用及其生物效应： 电离和激发 带电粒子主要通过与物质原子核外的电子相互作用而失去能量。传给电子的能量可能产生电离或激发。如果电子获得的能量足够大，就会使核外电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子，这个过程称为电离，电离后的原子带正电荷，与逃出的自由电子合称为电子离子对。如果电子获得的能量不足以产生电离，只是使电子从能级较低的轨道跃迁到能级较高的轨道，使原子处于激发态，这个过程称为激发。处于激发态的原子是不稳定的，它将通过跃迁而回到基态，多余的能量以X射线的形式释放。 1、放射性和放射性核素 常见的电离辐射 α粒子：由氦核组成的粒子流。射程短、穿透力弱，一张纸就可阻挡。 进入体内的核素发射的α粒子可通过静电效应引起物质电离，产生的生物效应远大于β粒子和γ射线。 β粒子：由电子组成的电子流。在空气中的射程约几米，1cm的有机玻璃板就可阻挡掉。β粒子也具有较强的电离作用，能发射β粒子的核素进入体内，内照射危害较大。 1、放射性和放射性核素 X和γ射线：是由强光子流组成的电磁辐射。X和γ射线对人体的伤害主要是外照射伤害，穿透力极强。射程在理论上无穷大，用“半价层”来表示其穿透力。波长越短，穿透力越强。常用原子序数大，密度大的材料进行屏蔽。电磁辐射主要通过光电效应、康普顿效应和电子对效应将能量转移给被碰撞物质，散射电子而使物质电离。 中子：中子不带电荷，穿透力极强。在物质中与原子核碰撞而损失能量，并产生核反应或使某些原子核裂变为有放射性的核。它与轻核发生弹性散射几率较大，碰撞时能量损失较大，通常选用含较多氢元素的物质（水、石蜡）进行屏蔽。 1、放射性和放射性核素 电离辐射对人体的危害 电离辐射对人体的损伤程度受辐射剂量剂量率、射线种类、能量、传能线密度、辐射方式、辐照部位、面积及个体辐照敏感性影响。根据辐射效应发生的机制分为确定性效应和随机性效应。 1、放射性和放射性核素 确定性效应 指效应的严重程度与受照射剂量有关的那些效应。在辐射防护实践中，认识确定性效应存在阈剂量。辐射防护工作人员可通过有效措施把受照射人员的剂量控制在某一阈剂量以下，从而达到防止受照射人员的特定组织或器官发生确定性效应的目的。 一般认为，性腺和眼晶体属于对辐射最敏感的组织。 1、放射性和放射性核素 确定性效应主要阈值 1、放射性和放射性核素 随机性效应：减少剂量可以降低随机性效应的发生率，但是不能完全