辐照技术应用

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1、第九章辐照技术应用第一节辐射源第二节60Co辐射装置第三节辐射化学效应第四节辐射生物学效应第五节辐照技术应用第一节辐射源目前在辐射加工、辐射消毒、辐射育种、辐射治疗等应用中常用的辐射源是电子加速器、钴-60、铯-137。一、放射性衰变与辐射功率P=5.93×10-3·E·C（MeV/s）其中，C是放射性活度Ci,E是每次所释放出的可以被利用的粒子能量（MeV），5.93×10-3是单位转换系数。表1.核素辐射源的特性核素半衰期辐射类型与能量（MeV）60Co5.27aEγ1=1.33,Eγ2=1.17137Cs30.2aEγ=0.6660Co和137Cs的衰变纲图举例

2、：求10万居里的60Co的辐射功率是多少？解：P=5.93×10-3×(1.33+1.17)×105=1,480(MeV/s)二、60Coγ源是目前使用最广泛的核素γ源，有如下特点：1.每次衰变发射两个能量相近，穿透力强的光子，从而可以较均匀地照射厚的或有包装（容器）的物品。2.半衰期较长，每年活度下降12.6%，可以稳定地长时间照射。3.供应源充分，成本较低：目前大反应堆每年作为副产品可生产数百万居里的60Co；4.源体为金属固体，可根据需要组装成各种形状；5.装置简单，操作与维护方便。三、137Csγ源137Cs是一种极为重要的裂变产物，来源极为丰富，2000年的

3、供应量约为2000MCi。但其分离较麻烦、设备昂贵，以辐射功率计算费用较大。137Cs的显著特点是：半衰期长可长时间稳定照射，发射出的γ光子能量较低，容易防护。但射线的穿透力弱，自吸收严重，能量利用率低。四、电子加速器是用电磁场使电子获得高能量的装置，包括电子静电加速器、高频高压发生器、微波电子直流加速器等。其特点是：成本低、随时开关（没有放射性衰变的限制）。第二节60Coγ源照射装置根据使用目的的不同，可把核素源组合成各种形状，常用的有棒源、园筒形源和板面源。多数工业用照射装置采用由许多棒源排列成长方形的板状源。下面以广东省辐照中心的辐照装置为例来说明。辐照场的主要

4、组成部分及其要求总的要求是：安全、可靠、好用、经济、力求简单先进。1.辐照室地下式，园形（直径6米），高3.6米。辐照室周围防护墙以一定厚度钢筋混凝土外，还有4米泥土作复盖防护层。辐照室顶以厚1.2米，直径为8米的钢筋混凝土结构，再加3米泥土复盖防护层。辐照室内顶横架一条能承重5吨的工字钢梁，作倒装放射源时吊铅容器之用。2.贮源及倒源水井辐照室内有一水井，作为倒装放射源及贮存放射源之用。水井规格为2×1.5×6m,水井中心点偏离辐照室中心点2.5m，以便倒装放射源工作。井内外不能相互渗透，井壁在混凝土层中间设有0.5~0.6cm钢板，钢板焊接处不能留有渗水隙缝。井内壁

5、全部贴耐酸白瓷砖。3.迷宫道是人和辐照产品进出辐照室的必经之道，其必须有几个转弯（？）。全长15米，宽1.3米，高2.5米，采用S字形，开始于操纵室，经四处转弯进入辐照室。4.放射源升降机械装置要求辐照场每点位置的剂量率重复率良好，同时要求使用安全，装置或供长期使用，万一出现故障亦可安全排除。第三节辐射化学效应一、辐射化学基本反应过程电离辐射在物质中主要通过次级电子引起化学效应。具有高能量的次级电子沿着径迹与所遇分子发生非弹性碰撞，使分子电离或激发。这些初级产生出现后又继发多种次级反应，最终生成一系列稳定产物。作为中间粒子，除了激发分子、离子外，还有自由基、溶剂化电子

6、和陷落电子等。1.激发分子及其反应过程包括单分子途径和双分子途径。单分子途径又包括发射荧光，分子内转移，单分子解离等过程。单分子解离激发分子解离成自由基或分子碎片需要的能量往往大于键的解离能，多余的能量作为碎片的动能。AB*→A·+B·激发双分子反应：抽氢反应：A*+RH→AH·+R·加成反应：A*+B→AB猝灭反应：A*+C→A+C（或E+D）激发分子的衰变过程一般在10-8秒内完成。2.离子及反应过程阳离子能与分子发生一系列反应，包括电子、质子，氢原子和氢化物离子等的转移。这类离子-分子的反应速度非常快，是辐射化学反应中最重要的反应之一，通式为：A++B→C++D

7、例如电子转移：H2++H2O→H2O++H2氢原子转移：H2O++H2O→H3O++OH·3.自由基及其反应过程自由基在辐射化学中具有特别重要的意义，因为它是多数辐射化学初级过程的主要产物，又是次级反应中最活跃的因素。其反应过程有：电子转移：OH·+Fe2+→Fe3++OH-氢原子转移：H·+C2H6→H2+C2H5·4.溶剂化电子与陷落电子在极性介质中，热电子的存在引起围绕在它周围的极性分子偶极子取向。偶极子的正极端朝着电子、负极端远离电子，因而电子就落在此极化位阱中。如果此位阱在晶格空穴内，则这样的电子称为陷落电子；若在极性溶剂中，则称为溶剂化电