物理性污染控制-第五章-放射性污染及其控制.答案.ppt
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1、物理性污染控制物理性污染控制主编 陈杰瑢第五章第五章 放射性污染及其防治放射性污染及其防治 目目 录录 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 辐射计量学基础辐射计量学基础 第三节第三节 放射性废物与防治标准放射性废物与防治标准 第四节第四节 放射性废物处理技术放射性废物处理技术 第五节第五节 放射性污染去污技术放射性污染去污技术 一、环境中放射性的来源二、辐射的生物效应及其危害 第一节第一节 概概 述述 放射源放射源 天然辐射源天然辐射源(天然本底照射)人工辐射源人工辐射源宇宙辐射宇宙辐射地球内放射性物质地球内放射性物质人体内放射性物质人体内放射性物质核试验放射性污染核试验放射性污染核能、放
2、射性同位素生产核能、放射性同位素生产核材料贮存、运输核材料贮存、运输放射性固体废物处理与处置放射性固体废物处理与处置核设施退役核设施退役一、环境中放射性的来源l世界范围内,天然本底辐射每年对个人的世界范围内,天然本底辐射每年对个人的平均辐射剂量约为平均辐射剂量约为2.42.4毫希(毫希(mSvmSv)l因地区天然本底辐射水平不同因地区天然本底辐射水平不同 。19861986年年4 4月月2626日日,乌乌克克兰兰北北部部切切尔尔诺诺贝贝利利核核电电站站4 4号号反反应应堆堆因因违违规规操操作作严严重重爆爆炸炸,3131人人当当场场死死亡亡,200200多多人人受到严重放射性辐射,成为核能利用史
3、上一大悲剧受到严重放射性辐射,成为核能利用史上一大悲剧切尔诺贝利的教训切尔诺贝利的教训二、辐射的生物效应及其危害(一)(一)(一)(一)辐射的生物效应辐射的生物效应 (二)(二)(二)(二)辐射对人体的危害辐射对人体的危害 (一)(一)(一)(一)辐射的生物效应辐射的生物效应 图图5-1 5-1 辐射生物反应的演变过程辐射生物反应的演变过程l辐射与人体相互作用会辐射与人体相互作用会导致某些特有生物效应导致某些特有生物效应l其性质和程度主要取决其性质和程度主要取决于人体组织吸收的辐射于人体组织吸收的辐射能量,能量,l演变过程如图演变过程如图5-15-1所示。所示。(一)(一)(一)(一)辐射的生
4、物效应辐射的生物效应 1.1.辐射对细胞的作用辐射对细胞的作用 2.2.辐射的生物效应辐射的生物效应 1.1.辐射对细胞的作用辐射对细胞的作用 影响影响因素因素 物理因素物理因素 生物因素生物因素 辐射类型、辐射能量、吸收剂辐射类型、辐射能量、吸收剂量、剂量率、照射方式、受照量、剂量率、照射方式、受照姿势及其在辐射场内的取向等。姿势及其在辐射场内的取向等。生物种系生物种系人人猴猴大鼠大鼠鸡鸡龟龟大大肠肠杆菌杆菌病毒病毒LDLD5050/Gy/Gy4.04.06.06.07.07.07.157.1515.015.056.056.02 210104 4 表表5-1 5-1 生物死亡生物死亡5050
5、的吸收剂量值的吸收剂量值 种系的演化程度、机体结构、种系的演化程度、机体结构、个体不同发育阶段、不同细个体不同发育阶段、不同细胞、组织或器官对辐射敏感胞、组织或器官对辐射敏感性各异性各异生物生物效应效应 躯体效应躯体效应 遗传效应遗传效应 2.2.辐射的生物效应辐射的生物效应 l辐照对受照者本身的有害效应;辐照对受照者本身的有害效应;l是由于人体普通细胞受损引起的;是由于人体普通细胞受损引起的;l只影响到受照者个人本身。只影响到受照者个人本身。l辐射引起人体细胞内的基因突变;辐射引起人体细胞内的基因突变;l是是生殖细胞受损伤引起的生殖细胞受损伤引起的有害效应;有害效应;l影响到受照者影响到受照
6、者后代的身体缺陷后代的身体缺陷。(二)(二)(二)(二)辐射对人体的危害辐射对人体的危害 1.1.急性放射病急性放射病 v由大剂量急性照射引起,多为意外核事故、由大剂量急性照射引起,多为意外核事故、核战争造成。核战争造成。v全身性辐射损伤全身性辐射损伤v局部性辐射损伤局部性辐射损伤v按射线的作用范围,短期大剂量外照射引起按射线的作用范围,短期大剂量外照射引起 的辐射损伤可分成的辐射损伤可分成2.2.远期影响远期影响 v主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体 健康的影响,多属于随机效应。健康的影响,多属于随机效应。v慢性放射病是由于多次照射、长期累积的慢性放
7、射病是由于多次照射、长期累积的结果。危害取决于受辐射时间和辐射量结果。危害取决于受辐射时间和辐射量来来 源源集体集体剂剂量量/人人Sva-1所有的天然所有的天然辐辐射源射源10000000宇宙射宇宙射线线:飞飞机旅行机旅行2000燃煤燃煤电电站站约约2000燃煤的家庭烹燃煤的家庭烹调调及取暖及取暖100000地地热热能源能源6人人SvGWa磷磷盐盐工工业业6000磷石膏磷石膏1977年年为为300000工工业业化国家的化国家的X射射线检查线检查每百万人每百万人为为1000,即,即1600000核武器核武器试验试验最高年份最高年份为为400000(19621963)所有所有时间时间共共计计300
8、00000核核电电(不包括不包括废废物物处处置置)1980年年为为500,2000年年为为1000核核电电(职业职业照射照射)2000夜光夜光钟钟表表2000表表5-2 5-2 各类天然和人工辐射源辐射的集体剂量估计值各类天然和人工辐射源辐射的集体剂量估计值 第二节第二节 辐射计量学基础辐射计量学基础 一、辐射剂量学的基本量和单位 二、辐射防护有关的量和概念(一(一(一(一)放射性活度放射性活度一、辐射剂量学的基本量和单位(二(二(二(二)照射量照射量 (三(三(三(三)吸收剂量吸收剂量 (四(四(四(四)剂量当量剂量当量 (五(五(五(五)有效剂量当量有效剂量当量 (六(六(六(六)集体剂量
9、当量集体剂量当量(七(七(七(七)待积剂量当量待积剂量当量 (一(一(一(一)放射性活度放射性活度v定义定义:单位时间内放射性原子核所发生的核:单位时间内放射性原子核所发生的核 转变数,符号转变数,符号A A。v单位单位:vSISI单位:单位:Bq(Bq(贝可贝可),1Bq1Bq表示每秒钟发生表示每秒钟发生 一次核衰变;一次核衰变;v曾用单位:曾用单位:Ci(Ci(居里居里);v1Ci=3.71Ci=3.710101010BqBq。(二(二(二(二)照射量照射量1.1.照射量照射量X Xv定义定义:表示:表示或或X X射线在空气中产生电离能力射线在空气中产生电离能力 大小的辐射量大小的辐射量。
10、v定义式:定义式:(5-1)v单位单位:vSISI单位:单位:C/kg ;曾用单位:;曾用单位:R(伦琴伦琴);v1 R2.58l010 C/kg 。射线在质量为射线在质量为dmdm的空气中释放出来的的空气中释放出来的全部电子全部电子(正电子和负电子正电子和负电子)被空气完被空气完全阻止时,在空气中产生的一种符号全阻止时,在空气中产生的一种符号离子的总电荷的绝对值,离子的总电荷的绝对值,C C 受照空气的质量,受照空气的质量,kg kg v定义式:定义式:(5-2)v单位单位:vSISI单位:单位:C/(kgs););时间间隔时间间隔dtdt照射量的增量照射量的增量,C/kgC/kg。时间间隔
11、,时间间隔,s s。2.2.照射量率照射量率照射量只用于量度照射量只用于量度或或X X射线在空气介质中产生的照射效能。射线在空气介质中产生的照射效能。(三(三(三(三)吸收剂量吸收剂量 1.1.吸收剂量吸收剂量D Dv定义定义:单位质量受照物质中所吸收的平均辐:单位质量受照物质中所吸收的平均辐 射能量。射能量。v定义式:定义式:(5-3)v单位单位:vSISI单位单位:Gy(戈瑞)(戈瑞);曾用单位;曾用单位:radrad(拉德拉德);v1rad=0.011rad=0.01Gy 。电离辐射授予质量为电离辐射授予质量为dmdm的物的物质的平均能量,质的平均能量,J J;受照空气的质量,受照空气的
12、质量,kg kg v定义式:定义式:(5-4)v单位单位:Gy/s时间间隔时间间隔dtdt吸收剂量的增吸收剂量的增量量,Gy,Gy。时间间隔,时间间隔,s s。2.2.吸收剂量率吸收剂量率l吸收剂量在剂量学的实际应用中是一个非常重要的物理量吸收剂量在剂量学的实际应用中是一个非常重要的物理量l适用于任何类型的辐射和受照物质,且受照物质中每一点都有特定的吸适用于任何类型的辐射和受照物质,且受照物质中每一点都有特定的吸 收剂量数值;收剂量数值;l给出吸收剂量数值时须指明辐射类型、介质种类和所在位置。给出吸收剂量数值时须指明辐射类型、介质种类和所在位置。(四(四(四(四)剂量当量剂量当量 v定义定义:
13、组织内某一点的剂量当量:组织内某一点的剂量当量 H=DQN (5-55-5)v单位单位:SvSv(希沃特)(希沃特);v曾用单位:曾用单位:rem(rem(雷姆雷姆);v1rem=0.01Sv1rem=0.01Sv。l生物效应受辐射类型与能量、剂量与剂量率大小、照射条件及个体差异生物效应受辐射类型与能量、剂量与剂量率大小、照射条件及个体差异等因素的影响,故相同的吸收剂量未必产生同等程度的生物效应。等因素的影响,故相同的吸收剂量未必产生同等程度的生物效应。l为了用同一尺度表示不同类型和能量的辐射照射对人体造成的生物效应为了用同一尺度表示不同类型和能量的辐射照射对人体造成的生物效应的严重程度或发生
14、几率的大小,辐射防护上采用剂量当量这一辐射量。的严重程度或发生几率的大小,辐射防护上采用剂量当量这一辐射量。在该点所接受的吸收在该点所接受的吸收剂量,剂量,Gy Gy 品质因数,用以计量剂品质因数,用以计量剂量的微观分布对危害的量的微观分布对危害的影响影响 国际放射防护委员会规国际放射防护委员会规定的其他修正系数,目定的其他修正系数,目前规定前规定N N1 1(五(五(五(五)有效剂量当量有效剂量当量 v 受照器官和组织的总危险度按有效剂量当受照器官和组织的总危险度按有效剂量当 量计算量计算 HE=WTHT (5-65-6)式中:式中:HE有效剂量当量,有效剂量当量,Sv;HT器官或组织器官或
15、组织T所接受的剂量当量,所接受的剂量当量,Sv;WT该器官的相对危险度系数。该器官的相对危险度系数。(六(六(六(六)集体剂量当量集体剂量当量 l一一次次大大的的放放射射性性实实践践或或放放射射性性事事故故,会会涉涉及及许许多多人人,因因此此采采用用集集体体当当量量剂剂量量定定量量表表示示一一次次放放射射性性实实践践对对社社会会总总的危害。的危害。(六(六(六(六)集体剂量当量集体剂量当量 1.1.集体剂量当量集体剂量当量v定义定义:各组内人均所接受的剂量当量与该组各组内人均所接受的剂量当量与该组 人数相乘,然后相加所得的总剂量当量数。人数相乘,然后相加所得的总剂量当量数。(5-7)(5-7)
16、集体剂量当量,人集体剂量当量,人SvSv 第第i i组人群组中每个人的组人群组中每个人的器官或组织器官或组织T T平均所受到平均所受到的剂量当量,的剂量当量,Sv Sv 第第i i组人群组的人数。组人群组的人数。(六(六(六(六)集体剂量当量集体剂量当量 2.2.集体有效剂量集体有效剂量v定义定义:量度某一人群所受的辐射照射,则按量度某一人群所受的辐射照射,则按集体有效剂量计算,即集体有效剂量计算,即 (5-8)(5-8)集体有效剂量,人集体有效剂量,人SvSv 第第i i组人群组接受的平均组人群组接受的平均有效剂量,人有效剂量,人Sv Sv 第第i i人群组的人数。人群组的人数。(七(七(七
17、(七)待积剂量当量待积剂量当量 v定义定义:单次摄入某种放射性核素后,在单次摄入某种放射性核素后,在5050年年期间该组织或器官所接受的总剂量当量,即期间该组织或器官所接受的总剂量当量,即 (5-9)(5-9)待积剂量当量,待积剂量当量,SvSv 源器官源器官S S摄入放射性核素摄入放射性核素后后5050年内发生的总衰变数。年内发生的总衰变数。l源器官中的放射性粒子源器官中的放射性粒子传输给单位质量靶器官的传输给单位质量靶器官的有效能量有效能量l(T(TS)S)表示由源器官表示由源器官S S传传输给靶器官输给靶器官T T。二、辐射防护有关的量和概念(一)(一)(一)(一)与辐射防护有关的概念与
18、辐射防护有关的概念(二)(二)(二)(二)剂量与效应的关系剂量与效应的关系(三)(三)(三)(三)剂量限制体系剂量限制体系 1 1危险度和危害危险度和危害v危害危害G:有害效应的发生频数与效应的严重有害效应的发生频数与效应的严重程度的乘积,即程度的乘积,即 G=hi ri gi (5-10)(5-10)危害危害第第i i组人群接受的平组人群接受的平均剂量当量,均剂量当量,Sv Sv 该组发生有害效应该组发生有害效应的频数;的频数;严重程度,对可治愈严重程度,对可治愈的癌症,的癌症,g gi i0 0;对;对致死癌症,致死癌症,g gi i1 1 2 2关键人群组(关键人群组(简称简称关键组)关
19、键组)v定定义义:在在某某一一给给定定实实践践所所涉涉及及的的各各受受照照人人群群组中,预期将受到最大辐射照射的人群组。组中,预期将受到最大辐射照射的人群组。v关关键键人人群群组组所所受受到到的的辐辐射射照照射射是是量量度度公公众众成成员由于该实践所受剂量的员由于该实践所受剂量的上限上限。3 3关键照射途径关键照射途径v定定义义:某某种种辐辐射射实实践践对对人人产产生生照照射射剂剂量量的的各各种种途途径径(食食入入、吸吸入入、外外照照射射等等)中中最最具具重重要要的的意义的某一种照射途径。意义的某一种照射途径。4 4关键核素关键核素v某某种种辐辐射射实实践践释释放放的的几几种种核核素素中中对对
20、受受照照人人体体或人体若干器官或组织有最重要影响的核素。或人体若干器官或组织有最重要影响的核素。(一)(一)(一)(一)与辐射防护有关的概念与辐射防护有关的概念只要将剂量限制在其阈值以下,效应就只要将剂量限制在其阈值以下,效应就不会发生。不会发生。v随机性效应随机性效应通过减少剂量的方法虽能降低其发生率通过减少剂量的方法虽能降低其发生率,但不能完全避免;,但不能完全避免;v确定性效应确定性效应1 1辐射防护原则辐射防护原则 (三)(三)(三)(三)剂量限制体系剂量限制体系 基本原则(1 1)辐射实践正当性)辐射实践正当性 (2 2)辐射防护最优化)辐射防护最优化 (3 3)限制个人剂量当量)限
21、制个人剂量当量 为了达到辐射防护目的,为了达到辐射防护目的,国际放射防护委员会国际放射防护委员会(ICRPICRP)提出三项基本)提出三项基本原则原则 在施行伴有辐射的任何实践前,在施行伴有辐射的任何实践前,须经过正当性判断,确认这种须经过正当性判断,确认这种实践具有正当理由,获得的利实践具有正当理由,获得的利益大于代价益大于代价(包括健康损害和包括健康损害和非健康损害的代价非健康损害的代价)。l避免一切不必要的照射,避免一切不必要的照射,l在考虑到经济和社会因素的在考虑到经济和社会因素的条件下,所有辐照都应保持在条件下,所有辐照都应保持在可合理达到的尽量低的水平。可合理达到的尽量低的水平。l
22、用用剂剂量量限限值值对对个个人人所所受受的的照照射射加以限制。加以限制。2 2基本限值基本限值(1 1)职业照射:适用于辐射工作人员)职业照射:适用于辐射工作人员vICRPICRP:5 5年年平平均均年年有有效效剂剂量量限限值值20mSv20mSv,任任一一年年有有效效剂量不得超过剂量不得超过50mSv50mSv。vGB8703-88GB8703-88辐辐射射防防护护规规定定:年年有有效效剂剂量量当当量量限限值值50mSv50mSv;还还规规定定了了其其他他单单个个器器官官或或组组织织的的年年剂剂量量当当量限值。量限值。(2 2)公众照射:适用于公众成员)公众照射:适用于公众成员vICRPIC
23、RP:有有效效剂剂量量年年限限值值为为1mSv1mSv,5 5年年平平均均不不超超过过1mSv1mSv。vGB8703-88GB8703-88辐辐射射防防护护规规定定:年年有有效效剂剂量量当当量量不不超过超过1 mSv1 mSv。3 3导出限值导出限值 v根根据据基基本本限限值值,通通过过一一定定模模式式导导出出的的供供辐射监测结果比较用的限值。辐射监测结果比较用的限值。4 4管理限值管理限值 v为为了了管管理理目目的的,主主管管部部门门或或企企业业负负责责人人可可以以根根据据最最优优化化原原则则,对对辐辐射射防防护护有有关关的的任任何何量量制制定定管管理理限限值值,但它们必须严于基本限制或导
24、出限制。但它们必须严于基本限制或导出限制。一、放射性废物及处理途径 二、放射性废物的来源和分类 三、环境放射性防护标准 四、辐射防护一般措施 第三节第三节 放射性废物与防治标准放射性废物与防治标准 一、放射性废物及处理途径 v放射性废物:放射性废物:含放射性核素或被之污染,其含放射性核素或被之污染,其 浓度或比活度大于规定的清洁解控水平,预期浓度或比活度大于规定的清洁解控水平,预期不会再被利用的废弃物。不会再被利用的废弃物。v处理基本途径处理基本途径v浓缩及固化处理浓缩及固化处理v与环境隔绝长期安全存放与环境隔绝长期安全存放v净化后有控制排放净化后有控制排放v去污后再循环利用。去污后再循环利用
25、。二、放射性废物的来源和分类(一)(一)(一)(一)放射性废物来源和特点放射性废物来源和特点 (二)(二)(二)(二)放射性废物的分类放射性废物的分类 (三)(三)(三)(三)放射性废物的处理原则放射性废物的处理原则 (一)(一)(一)(一)放射性废物来源和特点放射性废物来源和特点 来源 核设施产生的放射性废物核设施产生的放射性废物 伴生矿产生的放射性废物伴生矿产生的放射性废物 核技术应用产生放射性废物核技术应用产生放射性废物 核设施产生的放射性废物(图核设施产生的放射性废物(图5-25-2)伴生矿产生的放射性废物(图伴生矿产生的放射性废物(图5-35-3)核技术应用产生放射性废物(图核技术应
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- 物理 污染 控制 第五 放射性 及其 答案
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