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“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�,，F(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,、標準源等；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。