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连隗
7 years ago
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1 Knowl edges The 11th Talk Flirt with Radiation Lecturer : 米宇豪 Lab of Radiation Protection and Environmental Protection, Department of Engineering Physics, Tsinghua University CDEX Collaboration miyuhao@foxmail.com Sunday, December 7, 2014

What are the possible sources of ionizing radiation?

2 Questions: What kind of radiation do we usually encounter in daily life? What is radiation definitely? What are the possible sources of ionizing radiation? How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? What is the application of nuclear technology?

3 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 通俗地说, 辐射分为电磁辐射与核辐射

5 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 原标题 : 武汉协和医院否认工作环境致医生患甲状腺癌方舟子 20 日晚通过微博爆料称, 武汉协和医院妇产科女医生甲状腺结节发病率高达 90%,44 岁以上 4 位女教授全部患甲状腺癌该微博称, 甲状腺癌不是传染病, 电离辐射是其发生唯一明确的病因, 这说明武汉协和医院环境中存在严重的核泄漏微博还附上了一封患病女教授家属写给方舟子的求助信, 引起广泛关注针对上述说法, 武汉协和医院介绍称, 该院在 2012 年度职工体检中, 首次增加甲状腺 B 超检查项目体检筛查有 3 名妇科医生被查出患有甲状腺结节 ( 其中 1 名医生在两年前就已查出 ), 并随后确诊为甲状腺癌院方称, 个别职工家属怀疑是因为妇科手术间楼上的骨科手术间使用移动式 C 臂 X 光机射线泄露所致, 故提出此投诉

6 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 医院是普通公众接触辐射的一个重要场所

7 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 杞县大逃亡只听得外面人声鼎沸, 喇叭齐鸣快跑吧,5 点钟要发生核爆炸了,50 公里外才安全! 开封市人民政府发布 : 据中国原子能科学院辐射安全中心主任研究员博士生导师陈凌在现场发布, 我们和国家环保部领导都在杞县钴 60 辐射源现场, 现在的情况是, 不存在辐射源泄漏, 没有对周边造成污染, 肯定没有危险, 请不要传谣信谣, 安心生产生活未公开的信息事件的源头在杞县利民辐照厂钴 60 放射源平时就放在 6 米多深的安全水井里, 辐照室墙厚 1.8 米, 外面配有 6 层防护装置工作时, 将蔬菜等推进去, 关闭大门, 自动装置将放射源从水井提出进行辐照, 辐照完毕再自动将放射源放进水井 6 月 7 日凌晨 2 点, 完成辐照辣椒粉作业后, 准备把放射源放到水井里, 但旁边货物突然倒塌, 把放射源卡在了井口

8 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 一些拥有小型放射源的机构企业的放射源丢失或泄露事件是对普通民众生命安全的重要威胁

9 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 切尔诺贝利核事故是发生在前苏联治下乌克兰境内切尔诺贝利核电站的核子反应堆事故该事故被认为是历史上最严重的核电事故, 也是首例被国际核事件分级表评为第七级事件的特大事故主因为功率的剧增导致反应堆被破坏, 并使大量的放射性物质被释放到环境中最初发生的蒸气爆炸导致两人死亡, 接踵而至的绝大部分受害者的病因及死因都归咎于事故中释放的高能放射线这次灾难所释放出的辐射线剂量是二战时期爆炸于广岛的原子弹的 400 倍以上核辐射尘污染过的云层飘往众多地区, 包括前苏联西部的部分地区西欧东欧斯堪地那维亚半岛不列颠群岛和北美东部部分地区此外, 乌克兰白俄罗斯及俄罗斯境内均受到严重的核污染, 超过 336,000 名的居民被迫撤离前苏联官方的报告表示, 约 60% 受到辐射尘污染的地区皆位于白俄罗斯境内

11 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 福岛第一核电站事故是肇因于 2011 年 3 月 11 日在日本宫城县东方外海发生的规模矩震级 9.0 级地震与紧接引起的海啸, 在福岛第一核电站造成的一系列设备损毁堆芯熔毁辐射释放等灾害事件 [1][2], 为 1986 年切尔诺贝利核电站事故以来最严重的核子事故福岛核电站内共有六个沸水反应堆机组在大地震发生时, 为了准备定期检查,4 5 6 号机正处于停机状态当侦测到地震时,1 2 3 号机组立刻进入自动停机程序因此, 厂内发电功能停止, 由于机组与电力网的连接也遭受到大规模损毁, 只能倚赖紧急柴油发电机驱动电子系统与冷却系统但是, 随即而来的大海啸淹没了紧急发电机室, 损毁了紧急柴油发电机, 冷却系统因此停止运作, 反应堆开始过热日本政府估计释入大气层的总共辐射剂量大约是切尔诺贝利核电站事故的十分之一大量放射性物质也被释入土地与大海日本政府在离核电站 km 区域检测出过高浓度的放射性铯, 令人万分担忧, 政府因此下令禁止买卖在此区域出产的食物

13 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 一些大型核设施 ( 以核电站为主 ) 的灾难性事故是对人类生命健康的严重威胁

14 Questions 1 : What kind of radiation do we usually encounter in common life? 还有这些所谓的辐射

15 Question 2 : What is radiation definitely? 辐射 : 能量以电磁波或粒子的形式在物质中的传送辐射场 : 辐射的时间和空间的分布辐射源 : 能发出辐射的物质或装置通俗地说, 辐射分为电磁辐射与核辐射准确地说, 辐射分为非电离辐射与电离辐射 (ionizing radiation) 电离辐射 : 能通过初级或次级过程引起电离的辐射电离辐射源 : 能发出电离辐射的物体或装置

16 Question 2 : What is radiation definitely? 能通过初级或次级过程引起电离的辐射叫做电离辐射电离 (ionization): 从一个原子分子或其他束缚状态中放出一个或几个电子的现象电离的结果, 将会产生一个带正电的离子和一个或几个自由电子激发 (exitation): 核外电子吸收能量, 从较低能级上升到较高能级的过程

17 Question 2 : What is radiation definitely? 能通过初级或次级过程引起电离的辐射叫做电离辐射通常将能量大于 10eV 的粒子视为电离辐射 ; 中子直接被视为电离辐射带电粒子电子 (β 粒子 ) 质子 α 粒子光子 X 射线 γ 射线中子热中子慢中子快中子

18 Question 2 : What is radiation definitely? 能通过初级或次级过程引起电离的辐射叫做电离辐射具有足够动能的碰撞时能直接引起电离的带电粒子, 如 β 粒子质子 α 粒子重离子等, 称为直接电离粒子 ( 初级过程引起电离 ); 与物质相互作用, 不能直接引起电离但能产生直接电离粒子的中性粒子, 如中子光子等, 称为间接电离粒子 ( 次级过程引起电离 )

19 Question 2 : What is radiation definitely? 不能通过初级或次级过程引起电离的辐射叫非电离辐射 (non-ionizing radiation) 需要指出的是, 电离辐射中的 X 射线 γ 射线以及非电离辐射本质上都属于电磁辐射, 即电磁波在空间传播而引起的辐射 Electromagnetic radiation (EM radiation or EMR) is a fundamental phenomenon of electromagnetism, behaving as waves and also as particles called photons which travel through space carrying radiant energy. In physics, all EMR is often referred to broadly as "light," whereas in other colloquial uses "light" is reserved for visible light, which is only a very small section of the spectrum of EMR.

20 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 按照辐射来源, 电离辐射源可以分为天然辐射源和人工辐射源

21 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 宇宙射线对我们而言, 关注的更多是海平面宇宙射线的成分

22 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 宇生放射性核素

23 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 原生放射性核素 (1) 以 238U,232Th 和 235U 为起始核素的三个天然放射系 (2) 以 40K 为代表的不成系列的天然放射性核素

24 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 氡 : 无色无味天然存在放射性惰性气体

25 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation?

238Pu 239Pu 241Am 235U 238U 等 α 放射源能量多低于 7MeV, 空气中射程 4cm 左右, 固体中射程

26 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 放射性同位素源 - 密封源 -α 源用途 :α 放射源主要用于烟雾报警器静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器种类 :210Po 238Pu 239Pu 241Am 235U 238U 等 α 放射源能量多低于 7MeV, 空气中射程 4cm 左右, 固体中射程 10-20μm 左右, 不能穿透皮肤表层, 所以不考虑外照射 ; α 核素多属极毒或高毒核素, 即使少量摄入体内, 也会带来严重的内照射

27 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 放射性同位素源 - 密封源 -β 源用途 :β 放射源常用于放射性测厚仪皮肤敷贴器气相色谱仪的电子捕集器原子灯种类 :3H 14C 32P 55Fe 58Co 60Co 63Ni 85Kr 90Sr-90Y 147Pm 204Tl 等 β 射线的穿透能力比同能量的 α 粒子强约 100 倍 ; 常用 β 放射源的 β 射线能量大于 70keV, 可穿透皮肤表层, 所以需要考虑外照射防

28 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 放射性同位素源 - 密封源 - 低能光子源用途 : 主要用于厚度计密度计荧光分析仪等种类 :55Fe 57Co 125I 238Pu 241Am 等低能光子易屏蔽, 但要注意可能的高能 γ 和轫致辐射的影响

29 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 放射性同位素源 - 密封源 -γ 源使用最多的放射源 ; 用途 : 广泛用于工业农业医疗科研等部门种类 :60Co 137Cs 192Ir 226Ra 等穿透能力强, 主要防止外照射

30 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 放射性同位素源 - 密封源 - 中子源用途 : 多用于地质勘探活化分析辐射育种湿度测量和科学研究等领域原理 : 多利用 (α,n) (γ,n) 反应或自发裂变种类 :Ra-Be Po-Be Am-Be 等穿透能力强, 注意外照射防护 ; 一般用石蜡聚乙烯等含氢材料较多的物质, 将快中子慢化, 然后用热中子吸收截面大的锂硼等材料吸收, 同时注意次级 γ 的屏蔽

31 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 放射性同位素源 - 密封源 - 同位素热源

32 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 放射性同位素源 - 非密封源通常没有密封, 或使用时需要打开密封的放射性物质用途 : 放射性药物农业生物地质科研用示踪剂 ; 种类 :125I 131I 99mTc 3H 14C 18F 等

33 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 射线装置指 X 线机加速器中子发生器以及含放射源的装置

35 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 核设施指核动力厂 ( 核电厂核热电厂核供气供热厂等 ) 和其他反应堆 ( 研究堆实验堆临界装置等 ); 核燃料生产加工贮存和后处理设施 ; 放射性废物的处理和处置设施等

36 Question 3 : What are the possible sources of ionizing radiation? 大型科学装置指需通过较多资金投入和工程建设来完成, 建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动, 以实现重要科学技术目标的大型设施

38 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it?

39 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 一些概念 - 放射性核素的衰变放射性核素的衰变产生电离辐射射线的过程是原子核内引力和斥力的综合作用的结果对一个特定的放射性核素的原子核, 其衰变的精确时间是无法预测的 ; 但对足够多的放射性核素的集合, 其衰变规律是确定的, 并服从量子力学的统计规律

40 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 一些概念 - 辐射场粒子注量 ( 率 ) 粒子能注量 ( 率 )

41 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 一些概念 - 辐射剂量学剂量 : 医学专用术语, 指药物治疗时需要掌握的用药量作为将物理测量和辐射生物效应联系起来的一个物理量而被引入的

42 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 一些概念 - 辐射剂量学

43 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 一些概念 - 辐射剂量学

45 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 日常生活中的剂量

47 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 辐射的健康效应

48 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 辐射的健康效应线性无阈模型

50 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 影响辐射健康效应的因素

53 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 放射性疾病

54 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 辐射作用于生物体的过程

56 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 悬而未决的问题百年来, 辐射防护学科一直没有解决的一个核心问题 : 低剂量辐射水平的健康效应问题 - 有害? 有益? 有阈? 无阈?

57 Question 4 : How dangerous is ionizing radiation? How do we quantify the damage caused by it? 辐射防护三原则辐射防护与安全最优化 (As Low As Reasonably Achievable,ALARA) 剂量限值是不可接受的和可耐受的区域分界线它也是辐射防护最优化的约束上限辐射防护三原则包括 : 辐射实践正当化辐射防护最优化个人剂量当量限值 ( 剂量控制 ) 辐射防护的三要素是距离时间和屏蔽, 或者说辐射防护的主要方法是时间防护距离防护和屏蔽防护

58 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 工业应用之 γ 辐照装置 I 类 γ 辐照装置完全被封在固体材料容器中 ; 总处在屏蔽状态 ; 设计的体积不足以使人接触到密封源

59 II 类 γ 辐照装置源被封在固体材料的干容器中 ; 不用时处于完全屏蔽状态 ; 使用时通过进入控制系统使人员不能进入被辐照的区域 III 类 γ 辐照装置源在水井中 ( 湿法贮源 ); 源总是在屏蔽状态 ; 人员接近源及源所辐照的区域严格受限

60 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 工业应用之电子束辐照装置 I 类电子束辐照装置具有带联动装置的整体屏蔽单元, 由于屏蔽体的结构设计, 使得人体不能进入加速器和辐照空间

61 II 类电子束辐照装置辐照装置安装在屏蔽室内, 在操作通过进入控制系统使人员不能进入辐照室

62 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 工业应用之 γ 探伤机 I 类 γ 探伤机有快门结构, 源通过气压装置移到曝光位置 ; 源并不离开装置 ( 屏蔽 ) II 类 γ 探伤机 ( 发射型 ) 移动式 γ 源是可以从屏蔽体中移动出来的

63 III 类 γ 探伤机管道爬行探伤装置

64 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 工业应用之 X 射线探伤机 X 线管控制板高压电缆

65 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 医学应用

66 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 医学应用之 X 射线诊断学

68 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 医学应用之临床核医学

69 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 医学应用之临床核医学之常见放射性药物

70 Question 5 : What is the application of nuclear technology? 医学应用之放射肿瘤学

72 核并不可怕, 对科学缺乏一颗敬畏的心才真正可怕! 祝博言越办越好, 我们有缘再相会!

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