第一章 辐射防护基础

3.2 吸收剂量和吸收剂量率
3.2.1 吸收剂量（D）
定义：对于任何一种电离辐射，授予某一受照物质的
能量（E）除以该受照物质的质量（m），即：
D = d E /d m
国际专用名——戈瑞，Gy
3.2.2 吸收剂量率（D’）
• 定义：是指单位时间内的吸收剂量 • 国际单位——戈瑞 ·秒-１Gy/s
2.3.1 α衰变:
α射线:
氦核 24 He 的粒子流，质量为氢原子质量的四倍，带 两个单位的正电荷，电离能力为104 衰变通式：
A X Z A X Z
→ A-4Z-2Y+ α +Q
A-4 Z-2Y
→ 母核
→ 子核
α → 出射粒子
例：22688Ra → 22286Rn + （镭 → 氡）
组织权重因子（WT）
组织或器官 红骨髓 结肠 肺 胃 膀胱 乳腺 旰 食道 甲状腺 皮肤 骨表面 睾丸 其余组织或器官 组织权重因子WT 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.01 0.01 0.20 0.05
例：
甲骨表面接受0.3Sv的剂量当量，而乙骨表面受0.2Sv 的照射，同时肝脏又受到0.1Sv的照射，哪个人危险更 大些？
T
ln 2


0.693

T与成反比
半衰期差别很大，短的不到1s，长的达到1015y
2) 半衰期T
衰变常量、半衰期T 之间的关系：任何一个都 可以作为放射性核素的特征量。
实验表明，原子核的放射性是原子核自身性质的 反映，其特征量以及所遵从的规律不受外界条件(如 温度、压强和磁场等)的影响，也不会由于核是处于 单质中或是处于化合物中而有所变化。
～ eV
移动电话
量级
800-1800 MHz
﹤0.01 eV (没有电离作用）
直接或间接使介质发生电离效 应的带电或不带电的射线或 粒子 (能量 ﹥keV ) α、β、γ、 x、 n、p、裂变碎片 等 来 源 1)放射性物质 (人造 天然） 2)加速器 3)反应堆 4)宇宙射线 5)地球环境
1.2 辐射防护
3.3当量剂量和当量剂量率
相同的吸收剂量未必产生同等程度的生物效应，因为生
物效应受到辐射类型、剂量与剂量率大小、受照条件及 个体差异等因素的影响。
即使受到相同数量的吸收剂量的照射，因为射线种类和
辐照条件不同，其所致的生物效应无论其严重程度还是
其发生几率皆不相同。
为了用同一尺度表示不同射线对机体所产生的生物效应
反应堆一回路水中的稳定同位素16O（氧）吸收中子，
同时发射出质子，产生出放射性核素16N（氮），
16N原
子再进行β衰变，并发出γ射线，变成稳定的16O原子 ，即：
16O ＋ｎ
－→16N ＋Ｐ
－→ 16O ＋β＋ γ
16N是活化产物，它们衰变产生的β、
γ射线即为感生放射性。
反应堆中易被活化：冷却剂、腐蚀产物、部分结构材
Q → 能量
43; + + + +
从母核中射出 的4He原子核
238U4He
+ 234Th
放射性母核!!
+ +
粒子得到大部分衰变能
2.3.2 β衰变：
β射线:
高速飞行的电子流，称为β粒子，电离能力 102
衰变通式：
A
X→ AZ+1Y+β-+Q Z
例：3215P→3216S+β
2.4 放射性衰变的规律
指数衰减规律
N = N0e-t
N0: （t = 0）时放射性原子核的 数目。 N: 经过t时间后未发生衰变的放 射性原子核数目。 :放射性原子核衰变常数，大小 只与原子核本身性质有关，与 外界条件无关; 数值越大衰变 越快。
放射性核素的衰变规律
1) 衰变常数:λ
意义：单位时间内每个核衰变的几率。 单位：秒-1 或 天-1
料（Mn、Fe、Co等）
反应堆运行期间，系统周围的辐射水平主要由N16贡献
，停堆后则由活化腐蚀产物引起。
《核安全公约》国家报告
腐蚀产物由冷却剂携带，在通过堆芯时被活化，是核
电厂的一种主要辐射源。为减少腐蚀产物的产生和控 制其在回路的分布和沉积，在设备设计时应该考虑：
与反应堆冷却剂接触的材料具有抗腐蚀性，并且钴的含量尽可
三种铀同位素的混合物，这三种铀的天然同位素是234U 、235U和238U
同位素的天然丰度
自然界中有许多元素含有多种核素，如16O、17O、
18O；40Ca、42Ca、43Ca、44Ca、46Ca、48Ca等
一种核素在它所属的天然元素中所占的原子百分
数
234U、235U和238U 在天然铀中的含量百分比分别

基本粒子带电：

质子带有１个单位的正电荷，电子带有１个单位的负电荷，而 中子不带电荷

e为电子的电荷量（1e=(1.602189±0.0000046) × 10-19库仑 核外电子总带电量为Ze
原子序数和原子质量数
原子序数（Z）＝ 质子数
原子质量数（A）＝ 质子数＋中子数 通常用下列符号表示不同元素的原子核：
能地低；
制定反应堆冷却剂的化学规格；
关注材料表面状况和表面清洁度。

3. 辐射测量中常用的物理量
3.1 放射性活度
3.1.1 定义
放射性核素在单位时间内发生核衰变的数目（即 衰变率），称为放射性活度，用符号A表示。
A=dN/dt
3.1.2 单位
国际制单位——贝可（Bq），1Bq = 1次衰变/秒 旧专用单位——居里（Ci）， 1Ci = 3.7×1010次衰变/秒
• 在实践中强化理念，规范行为
第一章
辐射防护基础知识
1.辐射防护概念、目的与任务
辐射
以电磁波或粒子的形式向外传递能量的
过程
辐射分为电离辐射和非电离辐射
1.1 辐射
电离作用示意图
电离
• • 不带电的粒子在高能射线等的作用下，变成了带 或者从一个原子、分子或其他束缚状态释放一个 电的粒子的过程。 或多个电子的过程。
凡是在核电站控制区内工作的人员（包括承包商工
作人员）都必须接受辐射防护课程的授权培训。
2
原子、原子核及放射性
2.1
原子
原子核
（1）原子

构成物质的基本单位是原子 直径：10-8cm左右

质量：微小，最轻的元素氢原子的质量1H1.6733× 1024g，一个铀原子 238U的质量3.951
其中，X为元素符号，Z为原子序数，A为原子质量数。 由于每一种元素的所有原子都有确定的质子数，所以Z有时 可以不标出来，只标出A，简写成AＸ，如： 3H、16O、32Ｐ、
60Co、131I
A Z
X
、235U
2.2 同位素 核素
同位素——
定义：

具有相同质子数和不同中子数的同一类元素称为
同位素。
衰变
2.3.3γ衰变：
γ射线：波长极短的电磁波，电离能力为1。
衰变通式：AZXm→AZX+γ
例
60
Co→6028Ni+ +γ+γ 27 钴 铟
113m In→113 In+γ 49 49
衰变
+ + +
光子
+ +
+ +
+ +
中子辐射
中子辐射主要由核反应产生，而不是核衰变产生。 中子不带电，与物质相互作用与其他射线不同。
非电离辐射与电离辐射
非电离辐射——
有些辐射如红外线、微波等，由于能量低，不能引
起物质电离。
电离辐射（又称核辐射）—— 由于放射性物质发出的射线与物质作用，会直接地
或间接地使物质的原子发生电离，因此，人们把这 种能产生电离的辐射称为电离辐射。
非电离辐射与电离辐射
非电离辐射 紫外线、红外线、微波等 这些粒子虽能够同物质发 生作用但都不能使物质发 生电离效应 电离辐射
平均品质因子 1 10
中子、α粒子和多电荷粒子
20
3.3.2 剂量当量率（H’）
单位时间内剂量当量的增量，称之为剂量当量率。
H’ = H/t
3.4 有效当量剂量（HE）
有效当量剂量是考虑人体组织或器官发生的辐射效应为随机
效应时，全身受到非均匀照射的情况下，人体各器官或组织 所接受的平均剂量当量与相应的权重因子的乘积之总和，即
大小，在辐射防护中，使用了当量剂量概念。
3.3.1当量剂量（H）
定义：在要研究的组织或器官中某一点处的剂量当量H为
H=D*Q
D：诱发损伤位置上的吸收计量（戈）；
Q：与该位置相对应的辐射品质因数； H：剂量当量，SI单位为焦耳每千克，单位的专门名称为希弗，用符号Sv
表示。
电离辐射种类 X射线、 γ射线、β粒子（电子） 质子和静止质量大于1个原子质量 单位的单电荷粒子
例： 32P λ=5.6×10-7秒-1 60Co λ=4.169×10-9秒-1
λ越大，该核素越不稳定，因此，32P比60Co活跃些
2) 半衰期T
— 母核数目衰变掉一半所需时间，或放射性活度减弱一半所 需时间。T 也是放射性核素特征量，也表示放射性随时间衰减 的快慢。
1 t=T时,N=N0/2 ∴ N 0 N 0 e T 2
核电站辐射防护基础
核电培训部 张贝瑶
zhangbeiyao2006@
讲师介绍
教育背景：