第三章 天然放射性与人工放射性

第三章 天然放射性与人工放射性 第三章 天然放射性与人工放射性1. 天然辐射源 1)宇宙射线(cosmic rays)从宇宙空间发射而来的高能粒子流，由初级宇宙射线和次级宇宙射线组成。 宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子辐射，它主要是由一些 质子 α粒子与原子序数,,3的核组成的 质子、α粒子与原子序数,,3的核组成的。 宇宙射线有较强的贯穿能力，在射向地球时，与大气中与物 质原子相碰撞，发生多种类型的反应而产生次级宇宙射线。 由于大气层的屏蔽作用，大大减少了到达地球表面的宇宙辐 射的总量。 1)宇宙射线(cosmic rays) 人们在不同的海拔高度受到宇宙射线的照射剂量是不同的 在赤道海平面处测得的平均剂量率为0.23mSv/年，而在海拔 3050m处的剂量率则为0.56mSv/年。在中纬度不同高度剂量 率的典型值是:在4km约为0.2μSv/h，在12km约为7μSv/h， 在16km约1015μSv/h。在民用喷气式飞机中每年航行200小 时，其所受剂量就可能超过每年1mSv。 地球上每个人受到来自宇宙射线照射的平均剂量 率约为:0.38mSv a -1 1)宇宙射线(cosmic rays) 宇宙射线中的中子与大气层中的氮原子发 生作用时，产生一种非常重要的放射性核 C，其反应为 np C。 素14C 其反应为14N 14C 14C的半衰 期为5692年，它将扩散到低层大气中，并 在那里被生物吸收。 2 陆地上的辐射源 地球上存在的天然放射性核素有两大类: 一类是具有衰变系列的放射性核素，即铀系、钍系、锕系， 每一个系都可连续衰变十几次，才变为稳定性核素的子体，母 元素均为原子序数大于83的重的天然放射性核素，半衰期都在 1010年以上; 第二类是无衰变系列的天然放射性核素，如40K 、87Rb等。 2 陆地上的辐射源 世界上的某些地区放射性本底比较高，如印度的喀拉拉邦为13mSv/年，法国的纽曼岛约为2.65mSv/年，我国某地约为2.49mSv/年。当然 世界大部分地区都属低本底地区，世界大部分地区都属低本底地区。 3)空气中的放射性 空气中的本底放射性主要是由土壤中的铀和钍产生的。 同位素238,和232Th都是天然的放射性核素，在它们各自 的衰变链中将分别产生222Rn和220Rn，前者叫氡气，后 者叫钍射气。它们都是稀有气体，常通过地球表面扩散 出来，悬浮在空气中。这些气体发生衰变时，它们的产 物又附着在空气中的灰尘中。 3)空气中的放射性 放射性气体在空气中的数量随本地区的铀和钍的含量而定。 在同一地区，气候条件将大大地影响这些气体的浓度。通常 室内的水平比室外高。室内水平由建筑和通风率决定。 在矿山和地下洞穴浓度都很高。氡和钍射气及其衰变产物的 放射性对人体将产生内、外照射。 从某些建筑材料中头懦隼吹碾逼褂行?厍夷陔逼过高，已引起人们的关注。 4) 水中的放射性 水中的放射性产物随水源的类型而定。 – 例如，海水中含有大量的40,。 – 许多天然泉水中含有相当数量的铀、钍和镭等放射性 元素。由于雨天从空气中收集放射性物质，地面水收 集存在于岩石和土壤中的放射性，因此可以说几乎所 有的水多少都含有放射性。 通常饮水而造成人体内照射的剂量已包括在人体内放射性 造成的剂量之中。 5)人体内的天然放射性核素体内放射源主要是人体内含有某些微量放射性元素，如14C和40K等。铀和钍系的放射性气体衰变产物，即氡气和钍射气，对人体内放射性也有显著的贡献。由于地球上的土壤和水中都含有少量放射性物质，其中一部分通过饮水和食物链的循环而转移到人体内，产生对人体的照射人体内的放射性还有226Ra、228Ra和14C等，但其量甚微。平均剂量约为1.52mSv a-1。 5)人体内的天然放射性核素 在人体内，40K的含量最多。如根据人体平均含有 体重的0.2,的天然钾，而每克天然钾按含有 8.2×10-10居里40,计算，一个体重为60千克的人， 计 算 个体重为 千克的人 体内40K的放射性活度为: 8.2×10-10×3.7×1010×60×103×2×10-3 , 3640Bq , 3.64kBq 天然辐射造成的平均年剂量值 6 天然辐射造成的平均年剂量值 人类的实践活动和自然界演变均可能使天然辐射本底 的水平发生变化。自然演变引起的变化通常是一个缓 慢的过程。人类的实践活动，特别是近代工业的发展， 有可能使天然辐射本底水平在较短时间内发生变化。 严格地说，不存在固定不变的天然辐渌健,饫锼?说的天然辐射本底水平实际上是指某一时间范围内天 然辐射的水平。 天然辐射造成的平均年剂量值 6 天然辐射造成的平均年剂量值 表 3.1 英国 Isles 地区天然辐射源产生的平均年有效剂量 辐 射 源 平均年有效剂量(Sv) 局 部 地 区 的 辐 射 400 14 C 10 氡 和 钍 射 气 及 其 衰 变 产 物 800 40 人 体 中 的 K 200 宇 宙 射 线 300 人 体 中 的 铀 和 钍 核 素 170 总 计 1880 天然辐射造成的平均年剂量值 6 天然辐射造成的平均年剂量值 表 2 我国居民天然辐射造成的平均年有效剂量 射 线 源 平均年有效剂量(Sv) 电离成分 260 宇宙射线 中子 57 外照射 陆地 辐射 540 氡及其短寿命子体 916 钍射气及其短寿命子体 185 内照射 40 K 170 其它核素 170 总 计 2298 自从有人类以来一直受天然辐射源的照射，称为天然本底照射，它已是人类不可缺少的一种生存环境。有实验证明，生物如果在完全没有天然辐射源照射的条件下，是无法生存的。 人工放射性 人工放射性 2. 人 放射性 由于放射性在医学上的应用，核武器试验以及核 能利用等原因，人们除受到天然辐射源的照射外， 会受到人 辐射源的照射 还会受到人工辐射源的照射。 人工放射性照射主要来自医疗照射、公众照射和 职业照射三个方面。 1)医疗照射医疗照射 指接受治疗或诊断时患者或被检查者所受的照射，包括放射性诊断、放射性治疗和放射性同位素在医学中的应用三个方面。 医学中所应用的辐射种类越来越多有:医用诊断X线 ，牙科X线，核医学，放射治疗，介入放射，CT扫描，皮科敷贴等等，几乎医学各科都离不开辐射的诊治。 1)医疗照射 1.1 放射性诊断 据估计，群体由于使用,射线进行放射性诊 断，而受到的照射占医疗照射的75 90,。 断，而受到的照射占医疗照射的7590,。 放射性诊断包括透视、拍片、萤光检查和CT 检查等诊断方法。