核技术利用辐射安全与防护考核电离辐射安全与防护基础主讲人：吉俊时间：2020第一章 原子与辐射第二章 辐射剂量与生物效应第三章 辐射来源及其影响第四章 辐射防护第五章 辐射监测第六章 辐射事故应急第一节电离辐射的发现Ø1895年，德国物理学家威廉·康拉德·伦琴做电子管实验发现X射线 1901 年伦琴获得第一届诺贝尔物理学奖。

Ø1896年，法国科学家亨利·贝克勒尔在研究铀矿荧光现象的过程中，铀矿物能发射出穿透力很强并能使照相底片感光的不可见的射线。

这种现象被称为放射性，放射性活度单位用贝克（Bq）表示，是以亨利·贝克勒尔的名字命名的。

Ø1898年，居里夫妇发现镭元素，镭元素衰变成钋（以居里夫人祖国名字命名），玛丽·思克多夫斯卡·居里做了进一步研究，第一个提出了放射性术语。

第一章原子与辐射第二节电离辐射与非电离辐射辐射，是以波或粒子的形式向周围空间传播能量的统称。

换句话说，也就是携带能量的波或者粒子。

电离辐射的全称是致电离辐射，是指其携带的能量足以使物质原子或分子中的电子成为自由态，从而使这些原子或分子发生电离现象的辐射。

电离辐射概念：凡是波或者粒子能量大于12.4eV（教材是10eV或者波长＜100nm）的都是电离辐射，这个能量阈值足以使物质原子或分子中的电子成为自由电子，从而使这些原子或分子发生电离现象的辐射。

非电离辐射：很简单能量小于12.4eV的波或者粒子，不能使原子和分子发生电离第一章原子与辐射第二节电离辐射与非电离辐射电离辐射和电磁辐射的异同，有助于大家深入理解，理解了就记住了，死记硬背不现实。

Ø首先电磁辐射里面有非电离辐射，也有电离辐射（除了x和γ射线，其他电磁辐射都是非电离辐射）。

Ø电离辐射里面的x和γ射线本质属于高频电磁波，如下图所示。

但是电离辐射还有其他不属于电磁辐射的比如α粒子，β射线，中子等。

Ø常见的电离辐射和非电离辐射电离辐射： 能量大于12.4eV，如x和γ射线、中子、质子，α粒子、β粒子等非电离辐射：能量小于12.4eV，如紫外线、可见光、红外线和射频信号，超声波，电子伏eV的概念下面会详细讲。

带电粒子 α β 质子 属于直接电离不带电粒子 x γ 中子 属于间接电离 α粒子本质：　氦气原子核，质量数４,２个单位正电荷，包含２个质子２个中子β射线本质：高速电子流（自由态电子），可带一个单位正电，或者一个单位负电，绝大多数情况是负电，只有特殊核素才会发出正电子比如Ｆ１８。

ｘ和γ射线本质：高频电磁波，没有质量，速度真空中是光速单选 凡能引起物质电离的各种辐射称为电离辐射， 下列选项中属于直接电离辐射的粒子为（）。

A　α 、β粒子 B　γ光子、中子C　α 粒子、中子 D γ 光子，α、β粒子，中子单：（）发现了放射性现象，A　贝克勒尔B　居里夫人C　门捷列夫　D　伦琴单：非电离辐射是指能量低，不能从原子、分子或其他束缚释放出（）的辐射。

A 质子B 原子C 中子D 电子第三节原子与原子核Ø玻尔（NeilsBohr）的原子模型，原子核（质子和中子组成）以及核外电子 两部分组成Ø核外电子也称为轨道电子，自里向外分为K、L、M、N、……等壳层，或者称为第一、二、三、四、……等壳层。

每个壳层里最多可以容纳的电子数为 2n2个电子K层 最多容纳2*12=2个电子 L层 最多容纳2*22=8个电子 M层 最多容纳2*32=18个电子每个原子包含一个原子核以及若干个电子。

原子核位于中央，体积非常小，带正电荷。

电子绕原子核运动，带负电荷，其“轨迹”就是所谓的电子云或电子层。

电子云没有固定的边界，约为 10-10m 数量级。

原子核的大小取决于核内核子的数量。

其半径大约为 R=r0A1/3×10-15m，电子本身则更要小得多。

这就是说，原子内部基本上是“空的”。

12C原子质量的十二分之一定义为一个原子质量单位（amu 或 u）。

质子的质量=1.007276amu≈1amu中子的质量=1.008665amu≈1amu 中子稍微重一点电子的质量=0.000549amu（只相当于 1H 原子质量的 1/1837）原子的质量应当等于原子核和核外电子质量的总和，原子电性－－电中性的，电子电荷（e）=1.602×10-19C原子结合能根据爱因斯坦的相对论理论，质量和能量都是物质的属性。

任何具有一定质量 m 的物体，它相应的能量公式表示为：E= mc2 (式中 c 是真空中的光速，此式称为质能方程，能量国际单位为焦耳。

核物理中常用电子伏特（简记为 eV）作为能量单位。

1eV 表示一个电子在 1V 电位差下所获得的能量，约相当于 1.6x10-19J。

裂变，聚变都是结合能的体现，通常所说的原子能是指原子裂变或聚变时所释放的能量。

同位素--相同位置的元素。

位置--元素周期表当中的位置。

同位素的化学，生物性质不变。

Ø核素：具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种原子核或原子。

核素分为稳定态核素和放射性核素两大类。

Z＝P A＝P＋N 原子质量数（A）＝质子数（P）＋中子数（N）Ø核素符号X与质子数Z具有唯一、确定的关系， 当元素X确定时，这个X就是Z放射性Ø什么是放射性？ 当原子核内的质子和中子数失去一定比例时，就处于不稳定状态，核素可以自发地发生核衰变，变成一种新的核素，同时放出一条或多条射线，这种特性称为放射性 (radioactivity)。

人类已经发现了 2000 多种核素，有近 300 种核素是稳定的，其余都是不稳定核素。

如果原子核中的中子过多，它就会把多余的中子转变成质子，发射一个带负电荷的称为β粒子的电子，从而使它的结构比较稳定，这个过程被称为β衰变。

如果原子核中的质子过多，它就会以不同于β衰变的另一种方式把多余的质子转变成中子，即此类质子通过发射带正电荷的电子（称作正电子）失去正电荷。

放射性核素在衰变时，主要发射出这些类型的电离辐射，α粒子、β粒子，γ射线和中子。

N A Z X 简化成X A放射性核素经过放射性衰变转变为另一种核素或另一种状态，从而使原来放射性核素原子的数量减少，在衰变的过程中发射一个或多个辐射粒子。

一个放射源，在单位时间内自发地发生放射性衰变的原子数，或者由于自发放射性衰变而减少的原子数，称为这个放射源的活度，它是放射性核素多少的量度。

活度的单位是单位时间的衰变数，即 s-1，其专用名为贝克[勒尔]（Bq）。

　1Bq 表示每秒发生一次衰变。

最早的活度单位是居里（Ci），1Ci 定义为 1g 镭-226 每秒发生衰变的原子数。

1Ci=3.7×1010Bq（或 37GBq） 1mCi=3.7×107BqØ放射性衰变常数λ，表示单位时间（如 1s 或 1a）内原子发生衰变的概率大小。

不论核素发生任何化学或物理变化，衰变常数对于某一种放射性核素来说是固定的。

Ø放射性核素的衰变都有自己固有的衰变速度（半衰期的概念）。

衰变后产生的子体核素，有的是稳定的，有的仍是不稳定的，并继续衰变，直至衰变到稳定为止。

Ø放射性核素的活度减少至原有值的一半所需的时间，称为半衰期，符号为 T1/2Ø 半衰期只针对大量放射性核素，单个核素原子无法讨论半衰期，只有大量放射性核素在一起才服从衰变规律。

原子核数目减少一半的时间，核素衰变为其他核素的时间。

衰变常数与半衰期的关系：N＝ N0e－λt T1/ 2 = 0.693/λ每一个放射性核素的衰变特性都是由该放射性核素固有性质所决定的，即每个放射性核素的半衰期和衰变常数都是这个放射性核素特有的、固定不变的。

单：原子质量的大小与（）相关。

A 中子数B 核外电子数C 质子数D 原子核的核子数－－质子和中子统称核子单：衰变规律的特点是（）。

A 加压能加速衰变B 放射性核素结合成化合物后就不发生衰变了C 不受任何物理和化学因素的影响D 加热能加速衰变单：关于放射性活度，正确的是（）。

A 放射性核素一天内衰变的原子数B 放射性核素单位时间内发生衰变的原子数C 放射性核素一年内衰变的原子数D 放射性核素一周内衰变的原子数多：放射性衰变规律是（）A 不受化学或物理变化的影响B 放射性核素衰变时所遵从的统计规律C γ射线的衰变规律D 原子核的固有特性E 某个原子核衰变的时间辐射类型和特点大多数辐射是由放射性物质产生的，某些是通过射线装置产生的--特别强调我们的CT，DR，安检仪，加速器都是通过高速电子轰击高原子序数靶头（一般是钨靶），韧致辐射产生X射线。

X射线还有一个来源是放射性核素特定情况下核外电子跃迁会发出特征X射线。

α衰变－－原子核自发地放出α粒子而变为另一种原子核的过程称为α衰变。

产生α辐射（粒子）， 一张纸或者皮肤就可以阻挡α粒子，如果发射α粒子的核素被吸入或摄入体内，危险就比较大，因为这时的α粒 子会使人体的组织细胞受到较大的损伤。

特别注意防护内照射。

α 衰变—— 241Am→237Np 质量数减少４ 原子序数减少2β-衰变　β衰变− β— 衰变 β辐射，又称β粒子原子核内质子相对缺少时，一个中子转变为一个质子，同时从核内释放出的负电子的过程。

　β-衰变 ——3H→3He 质量数不变，原子序数加１β衰变——β+衰变 β辐射，原子核内中子相对缺少时，一个质子转变为一个中子，同时从核内释放出的正电子(positron)的过程。

F-18，核医学PECT。

β+衰变 ——22Na→22Ne 氖元素 质量数不变，原子序数减１γ衰变 －－发生 γ 衰变 的原子核只发生能量状态的改变，它的电荷数和质量数都不发生改变。

γ 射线特点1、光子是从原子核中发射的；2、常常伴随在 α 、 β 衰变之后；3、单能；4、γ 射线的能量与原子核相关。

核医学科 SPECTX射线一：我们的CT，DR，安检仪，加速器都是通过高速电子轰击高原子序数靶头（一般是钨靶），韧致辐射产生X射线。

又叫刹车辐射。

二：核外电子能级跃迁产生的特征 X 射线。

X 射线具有与γ辐射相似的穿透力，在没有高原子序数（一般我们采用铅块进行屏蔽X和γ射线）物质屏蔽的情况下，能给体内器官造成明显的损伤。

x和γ射线注意外照射防护。

中子(n)辐射是指由不稳定原子核发射出的中子，特别是在核裂变或核聚变过程中。

由于中子为电中性的粒子，因此穿透能力很强，当它们与物质或人体组织相互作用时，会引起物质或人体组织发射β和γ辐射。

中子辐射防护通常采用含氢材料将快中子慢化为热中子，再使用含硼或镉，锂的材料进行俘获。

屏蔽中子的同时，还要注意俘获反应产生的γ辐射的屏蔽。