放射性同位素与射线装置安全与防护.ppt
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1、关于放射性同位素与射线装置安全和防护第一张,PPT共九十八页,创作于2022年6月“事实上,在人体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第二张,PPT共九十八页,创作于2022年6月不要害怕辐射然而必须重视第三张,PPT共九十八页,创作于2022年6月原子与原子核第四张,PPT共九十八页,创作于2022年6月原子自然界中的一切物质都是由原子构成的,任何原子都是由带正电的原子核和核外围绕原子核旋转的带负电的电子构成的。原子核一般是由带正电的质子和不带电的中子构成的。最简单的原子是氢原子,氢原子核只有一个质子,核外只有一个电子。第
2、五张,PPT共九十八页,创作于2022年6月原子结构示意图电子质子中子原子核第六张,PPT共九十八页,创作于2022年6月元素原子分子论认为,化学元素被定义为具有相同化学性质的一类原子的总称。现代物理学和化学研究揭示:元素的化学性质主要由原子核内的质子数(核电荷数)决定,化学过程的本质是核外电子的电磁相互作用。原子核的质子数(原子序数)决定了该原子所属的元素种类,以及在化学元素周期表上所处的位置。质子数和中子数之和称为该原子的质量数。第七张,PPT共九十八页,创作于2022年6月第八张,PPT共九十八页,创作于2022年6月同位素质子数相同而中子数不同的一些原子,或者说原子序数相同而原子质量数
3、不同的一些原子,它们在化学元素周期表上占据同一个位置,而称为同位素。“同位素”是用来确指某种元素的各种原子,它们具有相同的化学性质。第九张,PPT共九十八页,创作于2022年6月核素核素是指同一种同位素的具有不同核性质的原子核。它们的质子数和中子数相同,但核结构方式不同,因而表现出不同的核性质,如衰变方式、半衰期、能量等。核素分为两大类,一类是稳定核素,另一类是不稳定核素。目前,已经知道的107种元素的1900多种同位素中,大约有300种是稳定核素,其余约1600种是不稳定核素(放射性核素),其中的大约60种是天然放射性核素,其他的是人工制造的放射性核素。第十张,PPT共九十八页,创作于202
4、2年6月放射性第十一张,PPT共九十八页,创作于2022年6月放射性的基本概念原子核的放射性:由于原子核自发的变化而放射出各种射线的现象。能自发地放射各种射线的核素叫放射性核素。放射性衰变:原子核自发地放射出射线后,原子核本身从一种核素转变成另一种核素,这个过程叫做原子核的衰变,也叫放射性衰变。放射性是某些物质固有的物理特性,表明物质的基本组成原子核的不稳定性。放射性物质的最主要特点是在衰变时放射出各种射线。第十二张,PPT共九十八页,创作于2022年6月放射性衰变的种类在放射性衰变中,发生衰变的原子核叫母核,衰变后所产生的原子核叫子核。放射性核素的衰变主要有三种类型:衰变衰变衰变(跃迁)在放
5、射性衰变中,原子核有发射粒子、粒子和光子。此外,原子核还有发射质子、中子、重离子、正电子等其他粒子,以及发生自发裂变的情况。第十三张,PPT共九十八页,创作于2022年6月衰变:原子核自发地放射出粒子而发生的转变,叫做衰变。经过衰变后,子核的质量数比母核减少4,原子序数减少2。粒子(射线)是带正电的高能粒子(氦原子核,4He)。衰变的表达式:第十四张,PPT共九十八页,创作于2022年6月衰变:原子核的衰变有三种形式,分别是+衰变、-衰变、电子俘获。经过衰变后,子核与母核的质量数相同,原子序数相差1,它们是相邻的同量异位素。衰变的表达式:第十五张,PPT共九十八页,创作于2022年6月衰变:原
6、子核通过放射射线由高能态自发地向低能态跃迁,叫做跃迁,也叫衰变。跃迁不会导致原子核质量数和原子序数的变化,只是原子核内部能量状态发生了变化。射线一般是伴随或衰变产生的,也有同质异能态的原子核向基态退激时发射射线的情形。原子核发生能级跃迁所释放出的能量也可用于发射核外电子,这个过程叫内转换,此时不发射射线。第十六张,PPT共九十八页,创作于2022年6月放射性活度放射性活度是指处于某一特定能态下的放射性核素在单位时间内发生放射性衰变的数目,通常用A表示。在国际单位制中,放射性活度的单位是贝可勒尔,简称贝可,符号Bq。早期的放射性活度单位叫居里,符号Ci。1Ci=3.71010Bq1mCi=0.0
7、01Ci=3.7107Bq1Ci=0.001mCi=3.7104Bq第十七张,PPT共九十八页,创作于2022年6月放射性核素的衰变规律衰变常数是指放射性核素在单位时间内发生衰变的几率,它的大小反映了放射性核素衰变的快慢,它只与核素的种类有关。符号为。国际单位为1/s(1秒)。衰变常数是放射性核素的特征量,是由放射性核素本身的性质决定的,与放射性核素有确定的对应关系。第十八张,PPT共九十八页,创作于2022年6月对于具有同一种衰变方式的原子核,其衰变的时刻也是各不相同的,是独立地随机发生的,某种原子核在时刻t的数量与其起始时刻的数量之间存在着指数衰减关系,即这种原子核的数量由于衰变而按指数规
8、律减少,这就是放射性核素的指数衰减规律。数学表达式为:第十九张,PPT共九十八页,创作于2022年6月根据指数衰减规律,可定义某种原子核的数量因衰变而减少一半所需要的时间为该种放射性核素的半衰期,T1/2。不同核素的半衰期可以相差很大,有的可以达到1010年,有的可以远小于1秒。数学表达式为:第二十张,PPT共九十八页,创作于2022年6月电离辐射第二十一张,PPT共九十八页,创作于2022年6月辐射及其分类辐射是粒子、光子通过空间传播能量的方式。辐射无处不在、无时不在。辐射的分类:第二十二张,PPT共九十八页,创作于2022年6月广义的电磁辐射第二十三张,PPT共九十八页,创作于2022年6
9、月有关电离辐射的几个定义电离是指原子由于其中的电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和离子对的过程。电离辐射是指凡是与物质发生直接或间接相互作用而使物质原子电离的一切辐射。所关心的主要有粒子、粒子、光子、中子形成的辐射场。电离辐射源是指可以通过发射电离辐射或者释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或者实体。例如:室内装修用的花岗岩、放射性同位素、辐照装置、放射诊断和治疗设备、核电厂、放射性污染物等。第二十四张,PPT共九十八页,创作于2022年6月电离过程第二十五张,PPT共九十八页,创作于2022年6月电离辐射无时不在、无处不在第二十六张,PPT共九十八页,创作于2022年6月生活中的辐射第二十
10、七张,PPT共九十八页,创作于2022年6月电离辐射的分类根据电离辐射的来源,可以分成两大类:第二十八张,PPT共九十八页,创作于2022年6月电离辐射的特点广域性或区域性:天然辐射不以人的意志为转移,整个宇宙空间都存在天然辐射的照射。持久性:天然辐射伴随着宇宙演化,人工辐射在制成后也有一定的存在时间。屏蔽性:天然辐射难以屏蔽,人工辐射可以得到一定的包装和屏蔽。不易察觉性:无色、无味、看不见、摸不着,人体的感觉器官对它不灵敏,不易察觉。不可忽视性:人工辐射可能对个体造成严重的永久性伤害,或对子代造成长期影响。第二十九张,PPT共九十八页,创作于2022年6月电离辐射标志电离辐射警告标志第三十张
11、,PPT共九十八页,创作于2022年6月电离辐射与物质的相互作用第三十一张,PPT共九十八页,创作于2022年6月射线与物质的相互作用粒子与介质原子的核外电子发生相互作用,引起原子的电离和激发,粒子在其径迹上则逐渐损失能量。其径迹近似为直线。电离所产生的高能电子也可以引起其他原子的电离和激发,并逐渐损失能量。相互作用过程产生许多电子离子对,同时受激原子退激时也会发出光子(特征X射线)。第三十二张,PPT共九十八页,创作于2022年6月射线与物质的相互作用射线也可以引起介质原子的电离和激发,但径迹较为曲折,并产生较强的韧致辐射。粒子在与物质的相互作用中还存在较强的反散射现象,尤其是介质由高原子序
12、数的材料制成时,这种现象更为明显,可超过50%。粒子在介质中的吸收曲线随吸收体厚度的增加而下降,近似为指数衰减方式。+粒子与物质的相互作用除了与-相同外,还会与电子发生湮没辐射,发射光子。第三十三张,PPT共九十八页,创作于2022年6月射线与物质的相互作用射线通过与介质原子或核外电子的单次相互作用,损失很大一部分能量或完全被吸收。光电效应:与内层电子发生作用,将能量全部转移给电子,形成光电子发射,还伴随发射特征X射线和俄歇电子。康普顿效应:与外层电子发生作用,将一部分能量转移给电子,而射线本身的能量减弱。电子对效应:在原子核库仑场中转换成一对正负电子对,光子消失。产生该效应要求入射光子能量大
13、于0.511MeV2=1.022MeV。第三十四张,PPT共九十八页,创作于2022年6月对于准直的窄束射线穿过介质时,其强度减弱服从指数衰减规律:对于准直的宽束射线穿过介质时,需要考虑出射射线的散射成分的影响,上述公式需要作适当修正。第三十五张,PPT共九十八页,创作于2022年6月中子与物质的相互作用中子是不带电的粒子,主要与介质原子的原子核发生相互作用,其作用形式主要有:弹性散射、非弹性散射、核反应。中子与较轻的原子核碰撞时,可在一次碰撞中损失较多的能量。中子诱发的核反应与中子的能量密切相关,在不同的中子能区,其核反应截面和核反应过程相差较大。第三十六张,PPT共九十八页,创作于2022
14、年6月、和中子的穿透能力第三十七张,PPT共九十八页,创作于2022年6月放射性同位素与射线装置第三十八张,PPT共九十八页,创作于2022年6月放射性同位素和射线装置的定义放射性同位素是指某种发生放射性衰变的元素中具有相同原子序数但质量数不同的核素。包括放射源与非密封放射性物质。按照中华人民共和国放射性污染防治法对放射源的定义,放射源是特指除研究堆和动力堆核燃料循环范畴的材料以外,永久密封在容器中或者有严密包层并呈固态的放射性物质。射线装置是指X射线机、加速器、中子发生器以及含放射源的装置。第三十九张,PPT共九十八页,创作于2022年6月密封放射源是指密封在包壳里的或紧密地固结在覆盖层里并
15、呈固体形态的放射性物质。非密封放射性物质是指非永久密封在包壳里或紧密固结在覆盖层里的放射性物质。通常所说的放射源主要是指密封放射源(密封源)。第四十张,PPT共九十八页,创作于2022年6月对放射源需要了解什么?封装的活性物质(放射性同位素)的物理和化学特性,封装的放射源类别,放射性同位素的生物毒性等。封装的活性物质的物理和化学形态。放射源的活度。中子源的中子发射率。活性物质与包壳的尺寸、规格。抗腐蚀、耐热、稳定性、泄漏特性等。第四十一张,PPT共九十八页,创作于2022年6月常见的可用作源的放射性同位素第四十二张,PPT共九十八页,创作于2022年6月常见的可用作源的放射性同位素第四十三张,
16、PPT共九十八页,创作于2022年6月常见的可用作源的放射性同位素第四十四张,PPT共九十八页,创作于2022年6月常见的可用作中子源的放射性同位素第四十五张,PPT共九十八页,创作于2022年6月常见放射源分类国家环境保护总局于2005年12月23日发布第26号公告放射源分类办法。放射源分类原则放射源分类非密封源分类射线装置分类第四十六张,PPT共九十八页,创作于2022年6月参照IAEA(国际原子能机构)的有关规定,按照放射源对人体健康和环境的潜在危害程度,从高到低将放射源分为I、II、III、IV、V类,V类源的下限活度值为该种核素的豁免活度。I类源为极高危险源。没有防护情况下,接触这类
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