土木防灾2(第二章、第三章).doc

第二章 輻射安全 由於科技日益發達，人們應用游離輻射的機會日漸增加，例如土木建築中的非破壞性檢測亦應用到輻射。當我們利用輻射造福人類，並提升生活品質時，應盡最大努力，以求減少或避免輻射所產生的危害。只要我們對輻射的性質，有正確而充分的認識，採取適當而正確的防護措施，必能善用並駕馭輻射，取其利而避其害;如此，即能達到輻射安全的目的。本章包括游離輻射的來源、輻射劑量(quantity)與單位(unit)、輻射防護的基本方法及輻射污染鋼筋案例。 2.1天然游離輻射 游離輻射的來源可分為天然游離輻射和人造游離輻射兩種。人類自古即生活於有天然游離輻射的環境中。天然游離輻射包含下列各種: 宇宙射線(cosmic ray): 宇宙射線又可分為一次宇宙射線與二次宇宙射線。一次宇宙射線是指銀河系內所產生的銀河宇宙射線和太陽基本活動所產生的太陽宇宙射線。因地球本身是一大磁石，有N.S.兩極的磁性，地球表面磁場的強度於赤道附近為0.3高斯，在兩極附近約為0.6高斯，其強度離地心(1/r3)成比例關係衰減。緯度越高時大氣對入射質子(宇宙射線)阻擋的能力越小，因此高緯度地區的宇宙射線也越強。 一次宇宙射線進入大氣與大氣中的原子、分子碰撞後，原子核產生核分裂反應而生成之二次粒子。若撞擊原子核之能量極高時，二次粒子快速衰變成光子，因此能行走較長的距離，即使是大樓或地下街也無法完全遮蔽，高能量的粒子可穿入地下1000公尺的深度。 宇宙射線的強度隨高度的增高兩增強，平均每升高1500公尺約增加一倍。像中南美洲諸城市海拔高度皆在3000公尺間，較海岸城市的宇宙射線強許多，台灣地區阿里山的宇宙射線強度約為海平面的2.2倍。 2.來自地殼岩石土壤的直接輻射源 地球乃是由各式各樣核反應所生成的塵體經過長時間的冷卻所構成的，也因此存在各種放射性核種。有些半衰期較短的放射性核種不久就消失，有些半衰期較長，如釷232(140億年)，鈾238(45億年)與鉀40(12.77億年)仍存在地殼與人類的生活空間中。 上述的各種天然放射性物質除了直接產生加馬射線會對人體造成體外劑量之外，若經由吸入(氡220、氡222及碳14)或食物(飲用水與各種食物中皆有天然放射性核種)進入體內，則會對人體造成體內劑量。 ②岩石通常區分成火成岩、沉積岩及變質岩三類：在大陸性地表面約覆蓋有50%的火成岩，因此大陸性岩石的放射性強度較高，其中最高的是花崗岩。而橄欖岩、玄武岩及安山岩最低。如澎湖地區為玄武岩之地質，故其放射性含量較台灣本島為低。另沉積岩及變質岩能反映出火成岩的母岩性質；一般沉積岩放射性強度較火成岩為低，但也有例外，像在瑞典利用某一種沉積頁岩作為建材；其放射性含量異常高，使用進口此類建材時就應特別小心。 台灣大部份為第三世紀地殼沉積岩，次之為變質岩，火成岩最少。其自然背景輻射的劑量率大小隨場所、地質而異而花崗岩地質區較高。(表2-1 為台灣各種岩石放射性濃度)，在湖上或海上的劑量率則較低，但在北投地熱谷地區為5.29*10-9庫侖/公尺/時(20.5為庫侖/時) ，該地區的高射性岩石即名為北投石。台灣地區平均值為1.6庫侖/公斤/時(6.3微侖琴/時)。 表2-1 台灣地區岩石放射性濃度 岩石種類(SiO2重量%) 鈾238U(ppm) 釷232Th(ppm) 鉀40K(%) 花崗岩(70.18) 頁岩(58.10) 石灰岩(5.19) 砂岩(5.19) 玄武岩(49.06) 橄欖岩(44.62) 5 2.51 1.36 1.53 1.27 0.07 18 12.4 1.26 7.48 4.86 0.15 3.8 2.70 0.26 1.75 1.35 0.05 3.建物與輻射 室內輻射曝露的主要來源包括有宇宙射線、地殼輻射、建材輻射及空浮微粒中氡及其子核種造成之輻射等。建築物的壁、地板等對輻射有屏蔽作用，會使室內之宇宙射線及地殼之輻射劑量率降低。但若建材中含有放射性物質時，有時反而會使室內輻射劑量率增高，尤其密閉式通風不良結構更高。 ① 近年來，釙 鉀—40 鈾—238系列 釷—232系列 紅磚 550.9 29.6 44.8 鑽磚 671.9 41.4 59.9 磁磚 1101.1 71.4 91.4 空心磚 499.9 13.0 28.9 石棉瓦片 448.1 53.6 55.9 白砂 26.3 4.1 3.7 黑砂石 144.3 4.1 10.7 黏土 72.9 6.3 7.8 混泥土 206.5 39.2 17.0 東南水泥 370 64.0 28.9 品牌水泥 222.4 69.2 24.0 2-2人造游離輻射 可分為下列數種： 1．醫療用的輻射 2．加速器、核反應器和各種射源的輻射用科學研究 3．原