放射性基础知识
放射性活度旧的专用单位是居里(Ci),它表示放射性 核素在1秒钟发生3.7×1010次核衰变即:
1居里(Ci)=3.7×1010秒-1(S-1)
活度常用kBq( k=103)、MBq(M=106)、GBq(G= 109)、TBq(T=1012)、PBq(P=1015)和mCi(毫居 里)、Ci(微居里)等由词头和贝可或居里构成的十进 位数或分数单位表示。它们之间的关系:
内容
第一部分:核与辐射技术应用概况 第二部分:放射性基础知识 第三部分:辐射量及其单位
第一部分 核与辐射技术应用概况
应用范围广泛,遍及国民经济各部门。
核电站、医疗卫生、工业探伤、油田测井、地
质勘探、辐照加工、计量仪表(核子秤、料位
计、密度计、水分计等)、辐照育种、同位素
示踪、教育科研等。
一、民用电离辐射源
子核在单位时间内发生衰变的概率。
每一种放射性核素都有其固定的衰变常量, λ值越 大,表示放射性核素衰变的快。
半衰期T½
定义:放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。
物理意义:表示核衰变快慢的物理量。 各种放射性核素都有一定的半衰期,如碘-131的半衰期是8天, 铯-137是30年,钴-60的半衰期是5.26年,铱-192的半衰期是74.3 天,硒-75的半衰期是118天碳-14是5730年,钚-239是24000年,铀 -238是4 470 000 000年,等等。
三、放射性衰变规律
衰变定律
母体原子核的数目随时间呈指数规律减少 N=N0e-λt 式中:N0是当t=0时刻放射核素母体的原子核数目。 母体总核数N的值随时间t的增加按指数规律衰减;λ为
一比例常数,称为衰变常数。
衰变常数λ
定义:特定能态的放射性核素在dt时间内发生自发
核跃迁的概率除以dt。
物理意义:表示在放射性核素衰变过程中,每个原
1 Ci=3.7×1010 Bq = 37 GBq 1 Ci = 103 mCi = 106 Ci
放射性活度计算
放射性活度A随时间t按指数规律衰减。
设放射性核素t时刻的活度A则 A=A0 e-(0.693/T1/2)
式中: A0 —t = 0时的活度; T1/2 — 半衰期,即活度减少一半时所需要的时
t
间(计算时应与t的单位统一)。
五、辐射来源
辐射包括电离辐射和非电离辐射(如电磁波、紫外线、可见光及红 外辐射等),故广义的辐射源应包括电离辐射源和非电离辐射源。
一般辐射源指可以通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射 照射的一切物质或实体。例如,钴 -60 是发射β射线和γ射线的辐 射源,医用加速器是放射治疗实践中的辐射源,核电厂是核动力发 电实践中的辐射源。
正电子的称为β+衰变;俘获轨道电子的称为轨道电子俘获(EC) 。β衰变的三种类型可分别用下式表示:
无论哪种形式的β衰变,子核与母核的质量数相同,只是电荷数相差1。
β-衰变后原子核中的一个中子变成了质子。 β+衰变和轨道电子俘获后原子核的一个质子变成了中子。
有些β衰变的放射性核素只放射β粒子,而没有伴随γ射线,如14C、32P
核辐射:第二次世界大战末期,美国
在日本广岛和长崎投下的两颗原 子弹造成30余万人员伤亡中,其 中有1/3是由辐射损伤造成
第二部分 放射性基础知识
一、放射性核素
是指不稳定的原子核,能自发地放出射线(如α射线、β 射线等),通过衰变形成稳定的核素。
衰变时放出的能量称为衰变能。
衰变到原始数目一半所需要的时间称为半衰期,其范围很
医疗、工业、农业、地质调查、科学研究和教学等领域中
的使用。
2.放射源以潜在危害程度分类
分类原则
参照国际原子能机构的有关规定,按照放射源对人体 健康和环境的潜在危害程度,从高到低将放射源分为 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类,V类源的下限活度值为该种核 素的豁免活度。
Ⅰ类放射源为极高危险源。没有防护情况下,接触这 类源几分钟到1小时就可致人死亡; Ⅱ类放射源为高危险源。没有防护情况下,接触这类 源几小时至几天可致人死亡;
(5)安全检测
(6)放射诊断与治疗
CT
DSA
胃肠机 CR DR 口腔全景机
SPECT
PET-CT 钴-60治疗机 后装治疗机 加速器:直线、回旋
X刀
γ刀 粒子植入治疗 质子治疗装置 核医学(核素治疗等)
……
伽玛辐照装置 湿式贮源辐照装置全景图
固定核子测量--料位计
密度测量仪(核子秤)
传送带称重仪器 Belt weighing gauge
海阳核电站:电规划建设6台百万千瓦压水堆机组,留有2台扩建余 地,6台机组总投资约1200—1300亿元,于2009年9月开工。一期工
程两台单机125万千瓦机组预计2016年投产。3、4号机组项目申请报
告于2014年3月31日上报国家发展改革委,5、6号机组计划在3、4号 机组开工后梯次建设。
近距离放射治疗装置
Varian
Transfer catheters are locked into place during treatment - green light indicates the catheters that are in use
介入放射学透视设备
CT
医用直线加速器
Modern accelerators have a number of treatment options. e.g. • X-rays or electrons (dual mode)
核技术利用领域中的辐射源:放射性同位素(放射源)及射线装置。
辐射源主要产生的射线:α、β、γ、X、中子等。
六、放射源与射线装置分类
(一)放射源分类
1.按来源:分为天然和人工两大类。 2.以潜在危害程度:Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类。 3.按密封状况:密封源和非密封源。 4.按射线种类: α放射源、β放射源、γ放射源及中子源。
Linear Accelerator
•
•
2 X-ray energies
5 or more electron energies
伽玛刀
•
Gamma Knife
The Gamma Knife:uses numerous high activity 60Co sources positioned in a device so that the radiation beams converge at the specified point of treatment. is used to treat head tumors
等。
许多β衰变的放射性核素放射β粒子时往往伴有γ射线,如60Co。某些 放射性核素衰变时放出2组或2组以上能量的β粒子。
(三)γ衰变
处于激发态的原子核(高能态)向基态(低能态)跃 迁时,其能量以光子的方式释放出来,发射出 射线。 它是一种高能量的电磁波,波长较短。 核素的γ衰变往往是与α衰变、 β衰变一起发生的。
广,分布在1015 a~10-12 s之间。
目前已发现的放射性核素近2500种。
分类 :分为天然的和人工的2种,其中天然的有60多种, 绝大多数为人工放射性核素。
二、放射性核素的衰变类型
原子核自发地放射出射线转变成另一种 核素的过程
叫做衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的。如:
238 92U 234 90Th钍+ 42He
(3)放射性仪表
包括核子秤,厚度计,料位计,湿密度计等。 放射性计量仪表种类繁多,使用的核素主要有钴-60、 铯-137、锶-90等。 (4)油田测井 在石油勘探、开采中,用射线测量地质参数,探明 原油储量。 镅-铍中子源是油田测井中最常使用的放射源之一。 中子源在地质勘探和活化分析方面应用广泛。
Ⅲ类放射源为危险源。没有防护情况下,接触这类源几 小时就可对人造成永久性损伤,接触几天至几周也可致 人死亡; Ⅳ类放射源为低危险源。基本不会对人造成永久性损伤 ,但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可 恢复的临时性损伤; Ⅴ类放射源为极低危险源。不会对人造成永久性损伤。
荣成石岛湾核电站:2012年12月低调开工建设,1台20万千瓦的机组
计划于2017年底建成投产。
乳山核电站:是我省第三个最有可能上马的核电项目,但目前尚未 有实质性的进展,最新的消息是“乳山核电站还在进一步筹划”。
三、核武器
原子弹 氢弹
冲击波:使楼房等建筑物瞬间倒塌或
物体崩射,造成大量人员伤亡。 热辐射:是指核武器爆炸后产生的一 个温度高达几千万摄氏度的热球。 热球产生的热辐射足以点燃各种 物质,发出的强光使人暂时或永 久失明。
母体与子体:如果某一放射性核素A通过衰变产生B, 则称A为B的母体,B为A的子体。衰变后的子核有的稳 定,有的不稳定而继续进行衰变。 ……23492U
230 90Th 226 88Ra 222 86Rn……
常见的衰变类型为α衰变、β衰变、γ衰变。
(一)α衰变
原子核自发地放射出α粒子而发生的转变,叫做α衰变。
固定核子测量--厚度测量仪
钻井测量
同位素示踪
伽玛探伤装置
(发射型伽马探伤)
• • • •
源从容器中发射出来 采用遥控设备 源在曝光期间无屏蔽 可手动或自动操作
管道爬行探伤装置
• 特殊应用:陆 上管道 、海底 管道 • 采用外部辐射 源提供走/停的 信息 • 外部控制源一 般采用137Cs。
子核、母核:在α衰变中,衰变后的剩余核(子核)与衰 变前的原子核(母核)相比,电荷数少2,质量数减4。