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放射源安全防護的幾個問題

發布時間:2020-07-24人氣:


一、序

放射性基本知識

常用放射源分類

放射源的應用

放射源管理現狀

對放射源的防護

放射源防護計算的幾個問題

二、放射性基本知識

1.原子的基本結構

 

1 原子結構

 

圖片1.png


 

圖片2.png 

 

 

 

2.元素

圖2 元素周期表

 

圖片3.png 

 

3.符號

X:元素符號

Z:質子數(=原子序數)

A:質子數和中子數總數(又叫質量數)

如:

 

3.同位素      表1.同位素

 

圖片8.png 

4.放射性衰變

3 放射性衰變圖

 

圖片9.png

5.電離

 

 

 

4.電離過程圖

 

圖片10.png 

6.輻射類型

 

5.外照射穿透能力:α,β,γ

圖片11.png 

三、放射源分類

1、按來源分類

1.1、天然輻射源

40K,238U(226Ra),232Th等

1.2、人工輻射源(1850多種)

a、利用235U,239Pu在核反應堆內進行核裂變反應產生的大量中子流轟擊原子核,引起核反應,產生放射性核素;

b、利用加速器產生的高能帶電粒子轟擊原子核,引起核反應;

2、按防護管理分類

第一類:極度危險;

第二類:非常危險;

第三類:危險;

第四類:輕微危險;

第五類:沒有損傷危險。

3、放射源分類的歸一化

因子--D值對每種放射性核素,計算了其D值,按源的活度A與D值比值,把放射源分為5類。

Ⅰ類     A/D≥1000

Ⅱ類     1000>A/D≥10

Ⅲ類     10>A/D≥1

Ⅳ類     1>A/D≥0.01

Ⅴ類     0.01>A/D>豁免水平/D

4、上述分類推測排除了下列因素

1)排除了放射事故和惡意使用造成的社會經濟后果;

2)排除了輻射的隨機效應;

3)排除了醫療原因的故意照射。

5、放射源分類的歸一化因子-- D值

危險源分類

定義:如果失去控制,產生的照射風險足以導致產生嚴重的確定性效應的放射源稱為危險源。

情景描述

5.1. 1個裸源,徒手攜帶1小時,衣兜攜帶10小時,或者放置在室內幾天到幾周。

5.2. 火災、爆炸或人為活動使源散布,由吸入、食入和/或皮膚污染產生照射。

6、劑量準則

6.1. 低LET   2天內  骨髓1Gy,或肺6Gy;

6.2. 高LET  吸入   1年內  肺25Gy;

6.3. 2天內,甲狀腺5Gy;

7、與組織接觸

a)2cm  深部劑量   25Gy(衣兜內源)

b)1cm  對手         25Gy 壞疽;

源體積大不能攜帶 室內距離1m  100小時 骨髓劑量1Gy。

8、放射源分類

核素

D值

核素

D值

241Am

 6×10-2TBq

125I

 2×10-1 TBq

252Cf

 2×10-2 TBq

131I

 2×10-1 TBq

60Co

 3×10-2 TBq

192Ir

 8×10-2 TBq

137Cs

 1×10-1 TBq

63Ni

 6×101 TBq

226Ra

4×10-2 TBq



9、常見的人工核素?源


某核素的照射量率常數:

當核素發射不止一種能量光子:

圖片16.png

10、常見的人工核素中子源

圖片17.png

四、放射源的應用

應用領域

典型應用和放射源

醫用、衛生        農林牧漁業

食品和飲料        卷煙輕紡

紙和紙制品生產    冶金

木材加工          印刷和出版

橡膠生產          探礦和采礦

石油和煤炭加工業  化工

玻璃、水泥及其它非金屬礦物加工業

機械制造          運輸設備

建筑              水文

公共工程、環保   電力

遠距離輻照治療腫瘤,接觸和植入輻照治療,骨質密度分析,甲狀腺吸碘測量(低能光子);

輻照育種、殺蟲、保鮮;

測密度,厚度,料位,水分,磨損,消除靜電,輻射加工;分析元素;應用α、β、?、中子源;

五、放射源管理現狀

全國目前廢棄和使用的放射源共有142773枚,其中包括:西北處置場廢源庫已收貯的核工業系統8788枚廢棄放射源,專項行動前全國城市放射性廢物庫收貯的14110枚廢棄放射源,歷史上北京市舊廢物庫和吉林省舊廢物庫已分別收貯的10595枚、1900枚廢棄放射源,剩余的107380枚放射源分布在12412家涉源單位,其中在用源76767枚,閑置廢棄源30613枚。

12412家涉源單位中僅有6746家持有衛生部門頒發的《放射性同位素工作許可證》,占全國涉源單位總數的54.4%。與2002年環保系統掌握的8300家涉源單位、86815枚廢棄和使用的放射源相比,分別增加了4112家涉源單位和55958枚放射源。

涉源單位數多的前三位省為山東、河北、江蘇,分別為1066、798、776家;放射源總數多的前三位?。ㄖ陛犑校楸本?、四川、江蘇,分別為17303、10135、7344枚

全世界有1000個以上60Co 醫療放射源,每個源活度約2000Ci;大工業用源300個,源活度約1×104~1×106Ci,工業照相用源數萬個,80%為192Ir, 單個源活度為50~100 Ci;工業檢測源,約有數百萬個,大多為60Co,241Am,137Cs,失控源達數百~幾千。全世界有30000個核武器,軍民用239Pu450t,HEU1700t。

六、對放射源的防護
6.1、內照射防護

圍封;

保持清潔和對被污染的空氣、水和物體表面采取去污措施;

制定適宜的管理規定和操作程序盡量減少吸入或攝入放射性物質;

采用合適的個人防護器具;

妥善儲存放射性物品。

外照射防護

時間防護;

距離防護;

屏蔽防護

6.2、對已知源的防護中的幾個注意事項

針對源項選擇監測儀器

    按射線類型(α、β、?、中子)、源類型(固體、液體、氣體)、放射性活度大小,探測器的能量探測限、強度探測限,以及選擇對相關源項靈敏度高的儀器 ;

警惕大劑量造成的儀表堵塞

    監測儀表在工作狀態無計數的一種情況是大劑量造成計數堆積使儀表堵塞,要特別警惕。

建立定期監測及連續監測系統

配備專業應急響應系統

6.3、搜尋、防護失控放射源
          (未知源)

用航空實時測量系統進行大面積搜索,快速發現高強度失控源、大面積污染(可發現0.1mCi的60Co源);

用車載實時測量系統進行搜索,能快速有效發現失控源,放射性異常(可發現0.1mCi的60Co源),并能進行現場應急處置;

用便攜式儀器對有放射性源的工作場所及附近區域的定期監測,能有效發現放射性異常(可發現10μCi的226Co源) ;

在放射性源生產、應用單位出入口、海關、機場、車站出入口安裝連續監測儀器,能有效發現放射源的流失、流入。

6.3、主要國家的航空伽瑪譜儀系統裝備與探測能力

圖片18.png

6.4、主要國家的航空伽瑪譜儀系統裝備與探測能力

圖片19.png

6.5、車載實時測量系統搜尋、防護失控放射源

車載實時測量系統是搜尋、防護失控放射源的最有效的方法之一,其優勢如下:

能完成大范圍近距離快速搜尋,在道路發達的城市更具優勢;

車內可裝載探測效率較高的大晶體NaI閃爍能譜儀,進行實時能譜測量—快速搜尋的同時判斷放射源種類;

車內配備GPS導航,并有無線通訊設備與應急指揮中心聯系;

車內配備應急響應的必備設備,可完成事故現場緊急處理;

車內還可配備多種輻射探測儀器,完成對α、β、?、n的綜合測量。

七、放射源防護計算的幾個問題

介紹一種在屏蔽計算中較實用的蒙特卡洛程序—MCNP4B

     MCNP(Monte Carlo N-Particles)是一個大型科學計算程序,用于處理連續能量,時間相關,三維幾何,中子-光子-電子輻射輸運問題,自1977年至今MCNP每2-3年便有一次大的升級,MCNP4B是1997年產品,所具有的功能如下:

可處理三維復雜系統的輸運問題,幾何界面除任意平面和二階曲面外,也可包括四階橢環面;

粒子輸運方式:N、P、E、N-P、N-P-E、P-E、E-P;

可處理的中子的能量范圍是10-11-20Mev, 光子和電子的能量范圍是0.001-1000Mev;

有多種物理量的選擇;

MCNP4B的用戶只需填寫輸入卡,完成幾何描述、源描述、輸出物理量描述,很快便可得到準確度很高的粒子輸運模擬結果,這種方法在屏蔽計算中有準確、高效、簡單的優勢。

(外照射劑量計算)

α源的劑量計算

α粒子在空氣中的射程R=0.323E3/2(cm)

β源的劑量計算

中子的劑量計算

?源的劑量計算

無防護屏蔽時?劑量率

 有防護屏蔽時?劑量率

 


(內照射劑量計算)

    放射性源一般都是密封源,正常使用不會造成內污染,由于放射性源密封損壞造成吸入、食入、皮膚滲透、傷口進入人體時造成內照射。如果知道吸入、食入、皮膚滲透、傷口進入人體的量,可查表估算出,在一般情況下,內照射劑量計算是通過建立各種計算模型完成的,一般遵循下列步驟:

                      H=A(DF)

根據估算的目的確定模式;

繪制方框圖;

選擇轉移參數;

進行計算;

對計算結果進行評價。


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