輻射防護常用知識

2006/3/14 16:34:00

一,、原子核與原子（核）能

    自然界的物質(zhì)由各種各樣的元素組成，比如,，水由氫元素和氧元素組成,，食鹽由鈉元素和氯元素組成,。元素通常被叫做原子（嚴格地說,，把核電荷數(shù)相同的一類原子叫做一種元素），所以,，可以說,，物質(zhì)是由各種各樣的原子組成的。

     原子由原子核與電子組成。原子核位于“中心”地位,，幾乎集中了原子全部質(zhì)量,，帶正電荷；電子帶負電荷,，圍繞“核心”運動,。原子的質(zhì)量數(shù)取決于原子核，其電子質(zhì)量數(shù)忽略不計,。每種原子都有一個“原子核心”和多個電子,，電子一圈一圈“守規(guī)矩”排列并且運動。不同的原子其電子數(shù)也不同,，比如,，炭原子6個電子，氫原子1個電子,。不同原子,，其原子核具有的正電荷數(shù)目就不同；原子核的正電荷數(shù)目,，正是它在元素周期表中排列的序號,。

    原子核由質(zhì)子和中子組成，“姐妹”倆統(tǒng)稱“核子”,。不過,，中子不帶電荷。只有質(zhì)子帶正電荷,，與對應(yīng)的電子（負電荷）形成“穩(wěn)定局面”,。比如，原子序號都為1的氫有3種,，“正宗”的氫只有1個質(zhì)子,，即帶1個正電荷，另兩種分別叫重氫和超重氫,。重氫又叫氘（音“刀”）,，其原子核中有1個質(zhì)子，還有1個中子,；超重氫又叫氚（音“川”）,，1個質(zhì)子，2個中子,。它們的質(zhì)量分別是“正宗”氫的2倍和3倍,。氫、氘,、氚具有相同的化學(xué)性質(zhì),，原子序數(shù)都是1,，科學(xué)家把它們叫做“氫的3種同位素”，也可以叫做3種不同的核素,，分別寫作11H,、12D、13T ,。左下角數(shù)字表示“原子序數(shù)”,，左上角數(shù)字表示其質(zhì)量數(shù)。

    原子核中的質(zhì)子帶有的正電荷數(shù)目,，同電子（帶負電荷）數(shù)目是相等的,，正是它在元素周期表中排列的序號，科學(xué)家稱之為“原子序數(shù)”,。又比如氦原子,，寫作 24 He，原子序數(shù)為2,，其質(zhì)量數(shù)是4,，顯然，其原子核中有2個質(zhì)子和2個中子,。

    質(zhì)子和中子之間,，中子和中子之間，質(zhì)子和質(zhì)子之間,，總而言之,，核子之間，存在著很強的吸引力——核力,，或者說結(jié)合能,、原子能。在一般情況下,，核力使所有核子結(jié)合成一個緊密的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),。要想分裂一個原子核，就必須從外部供給能量,，克服這種結(jié)合能,。

    研究表明，質(zhì)量不同的原子核,，其結(jié)合能是不同的,。中等質(zhì)量的原子核，其結(jié)合能較大,；“重量級”質(zhì)量的原子核,，其結(jié)合能較小。當(dāng)“重量級”原子核分裂成中等質(zhì)量的原子核時,，要放出能量,，這就叫“核裂變能”。

    又知道,，“輕量級”原子核的結(jié)合能也比中等級質(zhì)量的原子核結(jié)合能要小,，兩個“輕量級”原子核聚合成一個中等級質(zhì)量的原子核時，也有能量放出,，這就是“核聚變能”,。

    它們都叫核能。核電站就是利用“核裂變能”原理進行發(fā)電,。

    二,、放射性

    1、 放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

    1896年,，法國物理學(xué)家貝可勒爾在研究物質(zhì)的熒光時發(fā)現(xiàn),，某些鈾鹽可以放射一種人的眼睛看不見的射線，這種射線能穿過黑紙,、玻璃,、金屬箔使照像底片感光；而且還觀測到,，靠近鈾鹽的空氣被“電離”了,，驗電器可以檢驗出來。

    1898年,，居里夫人和施密特各自觀測到,，釷的化合物也能放出類似的射線。居里夫人把這種“原子現(xiàn)象”稱為放射性,。不久,，她又發(fā)現(xiàn)了放射性更強的鐳。鉛可以有效地阻擋射線,。

    1899年,，有科學(xué)家將鐳源放入鉛制造的容器中，容器開有一小孔,，讓鐳的射線射出,。然后在射線的垂直方向施以磁場力，奇跡出現(xiàn)了,，射線在磁場力作用下,，分解為3束，科學(xué)家把它們分別命名為α,、β,、γ射線。后來證明,，偏轉(zhuǎn)角度不大的α射線或者說α粒子就是氦原子核（帶正電荷）,；偏轉(zhuǎn)角度大的那束命名β,，是電子束（帶負電荷）；中間不偏轉(zhuǎn)的命名γ,，是電磁波,，無電荷。

    2,、 放射性核素

    核素可以分為兩大類,，一類是穩(wěn)定的，另一類是不穩(wěn)定的,。不穩(wěn)定核素可以自發(fā)地蛻變?yōu)榱硗庠�素的核��,，這個過程叫做放射性衰變。在放射性衰變過程中,，會從核內(nèi)放出 α 粒子,、β粒子 、γ光子以及其它射線,。這種不穩(wěn)定核素放出射線的特性叫放射性,。例如，考古鑒定文物年代使用的碳-14（寫作14C）,，它就衰變成氮-14（寫作 14N）,。氮-14是穩(wěn)定核素。現(xiàn)在已經(jīng)知道的107種元素的1900多種同位素中,，大約有300種是穩(wěn)定核素,；其余1600種是放射性核素，其中的大約60種是天然放射性核素,，其它是人工制造的,。放射性核素又叫放射源。

    3,、 放射性活度和單位

    據(jù)《中國環(huán)境報》權(quán)威資料,，全國現(xiàn)有放射源用戶上萬家，“密封放射源”大約5萬枚,，總活度約1350萬居里,。那么，什么叫放射性活度,？所謂放射性活度是指一定量的放射性核素在單位時間內(nèi)的衰變數(shù),；單位是“貝可勒爾”，簡稱貝可,，符號為Bq ,；1Bq =1個衰變/秒。所謂居里（符號Ci ）,，是以前用的或者說習(xí)慣用的單位,，居里與貝可的關(guān)系是：1居里=3.7×10¹⁰貝可,。

    4、 電離輻射

    α粒子,、β粒子,、質(zhì)子等帶電荷，可以直接引起物質(zhì)電離,；X射線,、γ光子和中子等不帶電荷,，但是在與物質(zhì)作用時產(chǎn)生“次級粒子”從而使物質(zhì)電離,。所有這些現(xiàn)象，統(tǒng)稱電離輻射,，習(xí)慣簡稱輻射,。另外，紅外線,、紫外線,、微波、激光等也稱輻射,，但不是“電離輻射”,。

    5、 電離輻射劑量和單位

    電離輻射作用于人體,，會引起人體的某些變化,。人們?yōu)榱搜芯窟@種影響，借用了醫(yī)藥中“劑量”一詞,，稱電離輻射劑量,，用以度量電離輻射的程度。隨著輻射防護科學(xué)的發(fā)展,，“劑量”一詞的含義語來愈豐富,。這里介紹幾種常用的概念。

    1）,、照射（劑）量,，指X射線 、γ射線在空氣中產(chǎn)生電離作用的能力大小,。以前的或者說人們習(xí)慣的專用單位是倫琴,，簡稱倫，符號為R ,。

    2）,、照射（劑）量率，是指單位時間里的照射（劑）量,，常常以倫/小時,、微倫/秒表示,，符號分別為R/h 與 μR/S，或者寫作Rh^-1 與μRS^–1 ,。

    現(xiàn)在現(xiàn)場使用的測量“照射量率”的儀表,，其單位是 μGy h^-1 讀作“微戈瑞每小時”。

    照射（劑）量率通常是指場所X射線 ,、γ射線的輻射強度,，而不是人體受照射劑量。

    3）,、吸收劑量,，這可以指人體受到電離輻射后吸收了多少能量。其專用單位是“戈瑞”,，簡稱戈,，符號為Gy；或毫戈瑞,、微戈瑞,。

    4）、當(dāng)量劑量,。人體吸收劑量產(chǎn)生的效應(yīng),，除了與劑量多少有關(guān)外，還與其它因素（比如輻射類型,、射線能量大小和照射條件）有關(guān),，因此要根據(jù)其它因素進行修正，修正后的吸收劑量叫“當(dāng)量劑量”,。

    5）,、有效劑量。人體受到照射時,，常常是多個器官受到照射,。器官不同，產(chǎn)生的效應(yīng)也不同,，所以,，要進一步細化為“有效劑量”。當(dāng)量劑量和有效劑量的單位都叫“希沃特”,，簡稱希,，符號為Sv，常常用毫希：mSv,。

    6）,、待積當(dāng)量劑量和待積有效劑量。這是為了計算放射性物質(zhì)進入人體內(nèi)后長時間（一般地說，成人取50年,，兒童取70年）對人體組織和器官造成的當(dāng)量劑量和有效劑量,。

    三、電離輻射對人體的效應(yīng)

    電離輻射對人體的作用,，是一個非常復(fù)雜的過程,。它通過直接的或間接的電離作用，使人體的分子發(fā)生電離或者激發(fā),。對人體的水分子,，會使其產(chǎn)生多種自由基和活化分子；嚴重的,，導(dǎo)致細胞或機體損傷甚至死亡,。

    當(dāng)然，電離輻射對人體的作用過程是“可逆轉(zhuǎn)”的,，人體自身具有修復(fù)功能,，這種修復(fù)能力的大小與個體素質(zhì)的差異有關(guān),，與原始損傷程度有關(guān),。所以，一定要控制人所受劑量的大小,。

    1,、 外照射

    對X射線 、γ射線,，吸收劑量在0.25戈瑞以下時,，人體一般不會有明顯效應(yīng)；但是,，劑量再增加,，就可能出現(xiàn)損傷。當(dāng)達到幾個戈瑞時,，就可能使部分人死亡,。接受同樣數(shù)量的“吸收劑量”，受照射時間越短,，損傷越大,；反之，則輕,。吸收同樣數(shù)量劑量,，分幾次照射，比一次照射損傷要輕,。

    α粒子穿透能力弱（一張紙就可以阻擋）,，不會引起外照射損傷。β粒子穿透能力也較弱，外照射時只能引起皮膚損傷,。γ射線穿透能力強,，人體局部受到它照射，吸收2～3戈瑞劑量時不會出現(xiàn)全身癥狀,，即使有人出現(xiàn)也很輕微,。但是，全身照射就可能會引起放射病,。

    不同組織和器官對電離輻射敏感性也不同,。

    2、 內(nèi)照射

    不同放射性核素進入人體內(nèi),，沉積在不同的器官,，叫做內(nèi)照射，對人體產(chǎn)生不同程度的影響,。例如,，鐳和钚都是親骨性核素，但鐳大多沉積在骨的無機質(zhì)中,，而钚主要沉積在骨小梁中,，會照射骨髓細胞而出現(xiàn)很強的輻射毒性。

    內(nèi)照射主要是α粒子和β粒子,。α 粒子能量大,，對人體細胞損傷較為嚴重。

    四,、 輻射防護

    1,、外照射輻射防護。X射線 ,、γ射線和中子等在人體外對人照射時,，其防護措施有：1）、保持距離,，距放射源愈遠,，人體吸收劑量就愈少。2）,、減少受照射時間,。3）、用屏蔽物質(zhì)防護,。射線通過與物質(zhì)接觸,，能量被減弱，所以,，在放射源與人體之間加裝屏蔽物就能起到防護作用,。鉛的屏蔽作用最好，水、鐵,、水泥,、磚、石頭,、鉛玻璃也常用,。

    2、內(nèi)照射防護,。戴口罩防止經(jīng)呼吸道吸入α粒子和β粒子,。食物、水被懷疑受到污染時,，應(yīng)當(dāng)檢測,，不合要求不飲用。穿戴工作服防止皮膚吸收,，尤其要注意防止通過傷口進入人體內(nèi),。

    五、 密封放射源

    放射性核素已經(jīng)在工業(yè),、農(nóng)業(yè),、醫(yī)學(xué)、考古,、國防和科學(xué)研究等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用,。把放射性核素（即放射源）制成密封好的“東西”（簡稱密封源）,，使用方便,。

    密封源是被密封在特殊的包殼里的，或者用特殊方法覆蓋的,。包殼有足夠的強度,，能夠使人不受放射性照射或污染。

    密封源種類很多,，按射線類別分,，有α源、β源,、γ源,、中子源、低能光子源等,；按幾何形狀分,，可以分為點源、線源,、平面源,、圓柱源、圓環(huán)源等；按活度的不確定度分,，可以分為檢查源,、工作源、參考源,、標(biāo)準(zhǔn)源等,；按用途分，可以分為醫(yī)療用,、工業(yè)照相用,、輻射式儀表用、離子發(fā)生器用,、γ輻照用,、放射性測井用、放射性測量和儀表刻度用等等,。

    工業(yè),、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療,、科研等部門大量使用強γ放射源,，如鈷-60，而且活度大多數(shù)在1×10⁵～6×10⁵居里之間,。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)輻照過的物品沒有放射性,。

    六、X射線

    高速電子轟擊靶物資時,，會產(chǎn)生X射線,。利用此原理，人們制造了X光機,。X光機種類好多,，如診斷用、治療用,、探傷用光機,，X線定向儀，測厚儀等,。

    X光機的核心部分是X線管,，通常由安裝在真空玻璃殼內(nèi)的陰極和陽極組成。陰極為鎢絲,，陽極則根據(jù)不同需要由不同材料制成多種形狀,。

    也就是說，X光機里沒有“密封源”,。

    現(xiàn)代科學(xué)儀器,，有許多利用高速電子流的設(shè)備或器件,，例如電子顯微鏡、電子轟擊爐,、陰極射線管,、高壓整流管、真空開關(guān),、高頻發(fā)射管,、電視顯像管等等，都會產(chǎn)生X射線,。