第四章 放射性物质释放及其危害分析
第一节 基本概念
1. 放射性衰变
放射性：不稳定核素经过自发地发射射线而蜕变成其它核素的现 象。 主要类型： 活度：单位时间原子核衰变的数目，单位Bq ，Ci
2. 粒子和物质相互作用
还包括中子、质子、X射线 能量范围几 kev ～ 十几Mev 辐射剂量：单位质量物质吸收的辐射能，单位Gy（J/kg）
1）重带电粒子与物质的相互作用（如质子、


）：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
重带电粒子与核外电子作用方式： 弹性碰撞 非弹性碰撞：电离 激发 电离： 能量范围 10kev－10Mev 穿透能力：气体 几厘米 固体、液体 几十微米 时间： 气体 10－9s 固体、液体 10－12s－ 10－11s 电离： 1Mev重带电粒子产生 104个离子对 基本不改变方向
第三节 事故情况下放射性的释放
1. 放射性释放机理 气隙释放：燃料包壳与芯块气隙出现喷放性气体释放 熔化释放：燃料熔化 汽化释放：熔融堆芯穿压力容器和安全壳底部与混凝 土作用 蒸汽爆炸释放：熔融堆芯与压力容器中残存的水作用
2. 裂变产物特性
类别
气体
分组
惰性气体 卤素
主要核素
Xe、Kr I、Br Cs、Rb Te、Se、Sb Ba、Sr Ru、Rb、Pd等 Y、La、Ce、Pr等 Zr、Nb
辐射类型和能量范围 所有能量的光子 所有能量的电子、子 中子 （能量＜10keV） （能量10－100keV ） （能量100keV－2MeV ） （能量2－20MeV ） ＞20MeV 质子 （能量＞2MeV ） 粒子 WR 1 1 5 10 20 10 5 5 20
组织权重因子
组织或器官 睾丸 红骨髓 结肠 肺 胃 膀胱 乳腺 肝 食道 甲状腺 皮肤 骨表面 其余组织或器官 WT 0.20 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.01 0.01 0.05
2. 保健限值
国家标准规定：职业照射年有效剂量限值为50mSv，公众照射年有效 剂量限值为1mSv。 每座核电厂释放的放射性物质对公众的有效剂量每年小于0.25mSv。 应用 职业人员 20 mSv· a-1 连续5年内平均 有效剂量 50 mSv· a-1在任一年 年当量剂量 眼睛 150mSv 15mSv 1 mSv· a-1 剂量限值 公众
医学检查
0.4
大气核试 验
0.005
2000年天然和人工源所致年均个人有效剂量
源 切尔诺贝利 事故 核能生产
世界范围个人年均 有效剂量（mSv） 0.002
世界范围个人年均有效剂量（mSv） 已从最大的1986年的0.04mSv（北半球 的平均值）逐渐降低，事故现场附近较高 随着核能计划的发展而增加，但又随着技 术的完善而降低 包括核燃料循环、辐射工业应用、国防活 动、辐射医学应用、教育等的均值
易挥发
碱金属 碲 碱土金属
难挥发
贵金属 稀土金属 难熔氧化物
第四节 放射性物质在大气中的扩散
第五节 放射性释放物的健康效应
1. 核事故下主要辐射的途径
1) 放射性烟云的外照射
2）烟云地面沉积放射性的外照射
3）吸入空气中放射性的内照射
4）摄取食物造成的内照射
2. 核事故下主要辐射
1) 放射性烟云的外照射
0.0002 0.6
职业照射
3. 合理可行尽量低的原则
1) 合理可行尽量低的原则在设计中的应用 中国核电厂的辐射防护设计贯彻厂内外的辐射照射在运行状态下限 制于规定限值和事故工况下限制于可接受限值以内的要求，以及贯彻辐 射防护最优化原则。 采取合适的措施设计和布置核电厂，以尽量减少来自各种放射源的 照射和污染，这类措施包括在维护和检查期间降低辐射照射、屏蔽直接 照射、采用技术规格适当的材料降低腐蚀产物的活度、监测手段、核电 厂出入口的控制、按辐射和污染程度分区以及合适的去污设施等方面的 系统和部件的恰当设计。
2）电子与物质的相互作用：



电子的静止质量为 的1/1700 与核外电子作用方式： 非弹性碰撞：电离 激发 特点：损失大部分甚至全部能量 与原子核作用方式： 非弹性碰撞：轫致辐射 特点：损失大部分甚至全部能量 电离： 1Mev电子在水中每微米产生 5个离子对 散射严重 距离：空气中 几米


发射射线 不产生外部剂量 半衰期较长，对长期群体剂量产生影响 占乏燃料放射性活度的主要部分 对健康的主要危害是由于吸入了地面沉积的非悬浮物引起的 主要核素：Pu Cm
3. 活化产物



活化产物的形成： 一回路冷却剂和结构材料 腐蚀产物 活化产物的利用 :N-16 腐蚀产物的去除
4. 裂变产物的性能
3） 射线与物质的相互作用： 电磁波 与物质作用方式： 光电效应:全部能量传递给电子，本身不再存在 康普顿效应：部分能量传递给电子，本身发生散射 电子对效应：成为正负电子对 特点 穿透力强
3. 辐射生物学效应

急性效应和潜伏效应 1）急性（早期）效应 特点： 组织器官受损 在一定剂量下可恢复 损伤程度随辐射剂量增强而提高 例：红肿，放射性治疗 2）潜伏（晚期）效应 特点： 改变遗传密码 发生的概率随辐射剂量的增大而提高 损伤程度与辐射剂量无关 例：辐射育种，白血病


作业
1）简述辐射防护三原则 2）简述外放射防护的一般方法
2) 合理可行尽量低的原则在运行中的应用
中国核电厂营运单位有责任采用所有可能的和合 理的辐射防护措施。辐射防护部门独立于运行和维修等 部门，拥有一批经过培训合格的辐射防护人员，有能力 根据中国辐射防护法规和其他国家核电厂的运行经验制 定和实施辐射防护大纲。辐射防护大纲包括技术上和管 理上所采取的预防性措施，以保证涉及辐射照射的所有 活动按计划进行和受到监督。
随机性效应
发生在体细胞：肿病(?)，免疫异常 遗传性疾病 发生在性细胞： 先天性畸形 生长发育障碍
一些确定性效应阈值

内照射和外照射
1）外照射 是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包括均匀全 身照射、局部受照。 2）内照射 存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射作用于敏 感器官。
当量因子
2）烟云地面沉积放射性的外照射
3）吸入空气中放射性的内照射
4）摄取食物造成的内照射 谷物、蔬菜、牛奶、水
第六节 放射性辐射防护原则
1. 辐射防护基本原则 1）辐射实践的正当化原则：在进行涉及辐射的任何实践活动， 必须先权衡利弊，只有当这一实践活动对人群和环境可能产生 的危害性比起社会和个人从中获取得的利益很小时，才能认为 有值得进行的正当理由；如果某种实践不能带来超过代价的净 利益，则不应进行这一实践活动。 2）辐射防护的最优化原则：使辐射剂量合理达到尽可能低的水 平。首先应该把辐照降低到一定水平以下，然后应该在可能做 到的情况下把必要的辐射降到尽可能低的水平，直到降低单位 集体剂量当量所花费的代价抵不上因减少危害所带来的好处时 为止。 3）个人剂量的限制：个人所受的剂量不应超过规定的限值.
皮肤
四肢
500mSv
500mSv
50mSv
2000年天然和人工源所致年均个人有效剂量
源 天然本底 世界范围个人年均有效剂 量（mSv） 2.4 照射的范围和趋势 典型范围为1～10mSv，这与具体地点的 环境有关，也有相当多的人口所受剂量达 到10～20mSv 范围在0.04mSv（最低健康医疗水平） 和1.0mSv（最高健康医疗水平）之间 已从最大的1963年的0.15mSv逐渐降低， 北半球相对较高，南半球相对较低

内照射防护的一般方法是 “包容、隔离” “净化、稀释”， “遵守规章制度、做好个人防护”。 在控制区，工作人员本身应如何防止内污染？ 1）戴呼吸保护装置（面具、充气防护衣等） 2）严格遵守在防护区内不得吃、喝、吸烟的禁令。 3）不得在有伤口而没有进行密封保护措施的情况下进入 控制区。 4）建立通风或负压系统，以减少放射性气溶胶的浓度。
B=V-(P+X+Y)=(V-P)-(X+Y)
其中 B－净收益，V－毛利，P－生产成本 X－辐射防护成本，Y－辐射危害代价
4、辐射防护

外照射防护的一般方法：
1）控制受照时间。因为剂量等于剂量率乘以时间，工作人员在辐射 场停留的时间愈长，他所受的累积剂量就愈大。 2）增加与辐射源间的距离。照射量率是与离源的距离平方成正比的， 也就是距离增加一倍，照射量率则降为原来的四分之一。在非源 点时，照射量率虽然不再与距离成简单的平方反比，但总是与距 离的增加而减少的。 3）屏蔽。屏蔽防护是根据辐射通过物质被减弱的原理，在人与辐射 源之间设置一种或数种减弱辐射的材料构成的屏蔽物。
第二节 放射性物质的产生
1. 裂变产物


40中不同元素，近200中核素 质量数为85－105和130－150左右的核素具有较高份额 释放到环境的核素主要是 高裂变产额 中等半衰期 气态或易挥发物质 主要有： 惰性气体，不被吸附，主要危害外照射 易挥发物质，如碘，易于内照
2. 锕系元素

按效应发生的个体 躯体效应
按效应表现情况 大剂量照射的 急性效应 低剂量率长期 照射的效应
按剂量 - 效应关系
急性放射病 慢性放射病(?) 非随机性效应

随机效应和 非随机效应
受照射远期发生的效应 白血病 癌症 非特异性寿命缩短(?) 白内障 不育

躯体效应和 遗传效应
特殊的躯体效应
室内受照后
胚胎和胎儿的效应： 致死性效应 先天性畸形 生长发育缺陷 远期恶性疾病的诱发 遗传效应 染色体畸变 基因突变
外照射防护 三要素：
时间
距离
屏蔽


内照射： 放射性物质进入人体内的途径有三种，即放射性 核素经由： 1.食入 2.吸入 3.皮肤（完好的或伤口） 内照射有哪些明显不同于外照射的特征： 1）污染源出现在体内，从而导致所接受的剂量在体内 扩散。 2）与外照射情况相反，和发射体起重要作用。 3）难以在事先或工作过程中估计剂量。