辐射安全与防护物理基础

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1、辐射安全与防护物理基础四川大学核学院杨朝文2011年7月辐射安全与防护物理基础主要内容一、放射性二、射线与物质的相互作用三、辐射剂量常用单位四、辐射的生物学效应五、辐射来源六、核能与核电站事故辐射安全与防护物理基础一、放射性辐射安全与防护物理基础放射性•原子核自发地放射出某种粒子或射线的现象，称为放射性。•放射性不受物理、化学等环境条件的影响，是原子核的内在特征。1896年贝可勒尔（H.Bequerel）发现铀矿能发射出穿透力很强的不可见射线，并使照相底片感光。辐射安全与防护物理基础射线在电磁场中的偏转辐射安全与防护物理基础放

2、射性种类α：在电/磁场中偏转，与带正电荷离子流相同β：在电/磁场中偏转，与带负电荷粒子流相同γ：在电/磁场中不偏转，电中性。α：He原子核；22β：电子；γ：光子；n:中子，在电磁场中不偏转辐射安全与防护物理基础放射性来源于原子核的衰变：α衰变衰β－衰变变β衰变β＋衰变类轨道电子俘获EC型γ跃迁γ衰变内转换IC辐射安全与防护物理基础α衰变原子核自发地放出α粒子而发生的转变例：226Ra→222Rn+4He2辐射安全与防护物理基础α粒子特征能量：一般来说，α粒子能量4-8MeV8MeV，能量单一。穿透能力：在空气中的射程约几厘米

3、。在固体材料中的射程10-20微米。一张薄纸就能挡住。重核才具有α衰变：（A>150）辐射安全与防护物理基础常见的α衰变源源能量空气210Po：5.3MeV3.84cm238Pu：5.445,5.499MeV4.1cm241Am：5.443,5.486MeV4.1cm辐射安全与防护物理基础β衰变原子核自发地放射出电子或正电子或俘获一个轨道电子而发生的转变β衰变AA_β-衰变放射出电子：ZX→Z+1Y+e+νβ+衰变放射出正电子：AA+X→Y+e+νZZ-1俘获轨道电子：A−AX+e→Y+νZZ-1辐射安全与防护物理基础β衰变特

4、点电子：放出的射线是电子能量连续：从很低能量到接近衰变能穿透力不强：纸张，铝箔伴随粒子：中微子，穿透力极强！韧致辐射：屏蔽材料选择+e：对于正电子，存在电子对效应质量数守恒：衰变过程中，质量数A保持不变辐射安全与防护物理基础常用的β放射源低能源：55Fe(5.6keV),3H(18.5keV),63Ni(65.8keV)中能源：14C(156keV),147Pm(224keV),204Tl(763keV)高能源：32P(1710keV),89Sr(1460keV),106Ru-106Rh(3541keV)辐射安全与防护物理基础

5、γ跃迁原子核从高激发态到低激发态跃迁时，放出光子:EiγEfE=E−Eγif辐射安全与防护物理基础γ跃迁特点γ跃迁中,原子核能量状态转变γ跃迁前后，原子核的质量数和电荷数保持不变γ射线能量从几十keV到几个MeVΓ跃迁一般伴随着α、β衰变而产生。辐射安全与防护物理基础中子组成原子核的粒子不带电穿透力强，屏蔽困难生物损伤大辐射安全与防护物理基础137Cs衰变纲图7/2+030.17y137Cs5511/2−66166661.66β−511.694.6%9.62.55mβ−1173.25.4%12.1661.66keV3/2+01

6、37B(Ba(稳定)56辐射安全与防护物理基础60Co的衰变60Co5.3a1.17MeV1.33MeV60Ni辐射安全与防护物理基础放射性活度定义活度：一个放射源，在单位时间内衰变的原子核数目，用于衡量放射性的强弱。放射源的质量不能用于衡量放射性的强弱。比活度：放射源单位质量的活度，用于衡量放射源的纯度。强度：单位时间内放射出的某种射线的数目。辐射安全与防护物理基础活度单位放射性活度的国际单位为Bq(贝可勒尔)1贝可：1Bq=1次衰变/秒强度单位：1Bq=1个射线/秒常用旧单位：居里Ci1Ci=3.7×1010Bq1mCi=

7、3.7×107Bq1uCi=3.71uCi=3.7×104Bq比活度单位：Bq/kg,Ci/kg，Bq/ml辐射安全与防护物理基础活度衰变规律活度与源数目、衰变常数的关系−λt−λtA=λN=λNe=Ae00辐射安全与防护物理基础半衰期T1/2定义：放射性原子核衰减到原来数目的一半需要的时间。半衰期与衰变常数的关系：0.693T=1/2λ活度随时间的变化：A=N=Ne−λt=A2−t/T1/2AλNλNeA200辐射安全与防护物理基础二、射线与物质的相互作用1、射线分类2、重带电粒子与物质的作用3、电子与物质的作用4、光子与物

8、质的作用5、中子与物质的作用6、屏蔽材料的选择辐射安全与防护物理基础射线分类（1）带电粒子：p、α、d、e±轻带电粒子：e+、e-重带电粒子：α、p、重离子：Z>2（2）光子：γ、Χ（3）中子：n辐射安全与防护物理基础重带电粒子与物质相互作用重带电粒子是相对于电子质量而言的，