辐射单位简介

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1、辐射单位简介-卢昌海-2011年3月11日发生在日本仙台港以东海域的9.0级地震及海啸(2011Tōhokuearthquakeandtsunami)引发的日本福岛第一核电站(FukushimaINuclearPowerPlant)事故在过去二十天时间里引起了各路媒体的广泛报道。在那些报道中，常常出现诸如“...的泄漏量为...居里”、“...的空气浓度达到...贝克/立方米”、“辐射量高达...希沃特”之类的文字。对普通读者来说，这些文字的含义可能是令人困惑的，因为它们所涉及的“居里”、“贝克”、“希沃特”(简称“希”，也有

2、媒体译为“西弗”)等都是一般人平时很少有机会接触的辐射单位。这些辐射单位究竟是什么含义呢？本文来做一个简单介绍。电离辐射的标准警示符号在介绍之前，让我们先对本文所谈论的辐射做一个界定。若无特殊说明，本文所谈论的辐射全都是指由核裂变(nuclearfission)反应产生的电离辐射(ionizingradiation)——即能对物质产生电离作用的辐射。核电站事故所涉及的辐射及核医疗设备所使用的辐射大都属于这一类型。现在进入正题。有关辐射的单位大体可分为两类，一类与辐射源有关，另一类与吸收体有关。我们先介绍前者。对辐射源来说，表征

3、其特性的核心指标是作为辐射产生机制的核裂变反应的快慢程度，具体地说，是单位时间所发生的核裂变反应平均次数。物理学家们将这一指标称为放射性活度(radioactivity)，它的单位叫做贝克勒尔 (becquerel——符号为Bq)[注一]，简称贝克，其定义为每秒钟一次核裂变。贝克是国际单位制中的导出单位(derivedunit)。很明显，对于给定类型的辐射源来说，放射性活度的高低与辐射源的质量有着直接关系，辐射源的质量越大，平均每秒钟发生的核裂变反应次数就越多，放射性活度也就越高(有兴趣的读者可以想一想，需要知道什么样的额外信

4、息，才能在放射性活度与质量之间建立定量关系？)。由于核裂变反应是微观过程，单枪匹马而论对宏观世界的影响是微乎其微的，因此贝克是一个很小的单位，实际应用时常常要用千贝克(kBq)和兆贝克(MBq)来辅助。除贝克外，描述放射性活度还有一个常用单位叫做居里 (curie——符号为Ci)[注二]，它是贝克的370亿倍(3.7×1010 倍)。换句话说，一个放射性活度为1居里的辐射源平均每秒钟发生370亿次核裂变反应。有读者可能会问：“370亿”这一古怪数字是哪里来的？答案是：来自于一克镭(radium)同位素 226Ra每秒钟的大致衰

5、变次数。与贝克相反，居里是一个很大的单位，实际应用时常常要用毫居里(mCi)和微居里(μCi)来辅助。居里不是国际单位制中的单位，但应用广泛程度不在贝克之下。不同国家对这两个单位有不同的喜好，比如在澳大利亚，贝克用得较多；在美国，居里用得较多；而在欧洲，两个用得差不多多。由于放射性活度与辐射源的质量有关，又比质量更能准确反映辐射源的基本特征——辐射能力——的强弱，因此当人们谈论核事故中辐射源的泄漏时，常常会用放射性活度的单位，即贝克和居里，来描述泄漏数量。比如美国能源与环境研究所(InstituteforEnergyandEn

6、vironmentalResearch)近日发布的一份报告宣称震后前11天里福岛第一核电站的碘(iodine)同位素 131I的泄漏总量约为2400000居里(以放射性活度而论相当于2.4吨镭同位素 226Ra，不过由于 131I的半衰期很短，相应的质量要小得多，对环境的危害则主要是短期的)。当泄漏出的辐射源沾染到别处时，人们除了关心泄漏总量外，还常常要了解受沾染地区单位面积土地、单位体积空气、或单位质量土壤中的辐射源数量，描述那些数量的单位是贝克(或居里)每平方米、每立方米、或每千克等，我们在新闻中也能见到它们的身影。比如前

7、苏联切尔诺贝利(Chernobyl)核电站事故在芬兰和瑞典造成的铯(caesium)同位素 137Cs的沾染约为40千贝克每平方米。以上就是与辐射源有关的主要单位。接下来介绍一下与吸收体有关的单位。知道一个辐射源的放射性活度，只是知道了它的辐射能力，却不等于知道它所发射的辐射对吸收体的影响，因为后者明显与距离辐射源的远近、辐射源的类别、吸收体的类别等诸多因素有关。那么，怎样才能描述辐射对吸收体的影响呢？一种常用的手段，是利用电离辐射能对物质产生电离作用这一基本特性，通过测量它在标准状态下单位质量干燥空气中产生出的电离电荷的数量

8、，来衡量它对吸收体的影响。这种手段产生出了一个叫做伦琴(roentgen——符号为R)的单位[注三]，它被定义为在标准状态下1千克干燥空气中产生0.000258库仑(2.58×10-4 库仑)的电离电荷。读者想必要问：“0.000258”这一古怪数字是哪里来的？答案是：来自于