第八章__放射性物品的运输

第八章放射性物品第一节有关放射性物品的基础知识放射性物品是危险物品中较为特殊的一类，它是指比活度大于70 kBq／kg（0.002 μCi／g）的任何物品或物质。

它的危险性在于能自发地和连续地放射出某种类型的辐射，这种辐射不仅对人体有害，还能使照相底片或未显影的X光胶片感光。

对放射性物品的安全运输，各种运输方式都有特殊的规定。

国际原子能机构（International Atomic Energy Agency），简称IAEA，在同联合国、有关专门机构及其成员国协商的基础上制订了《放射性物质运输规程》。

各种运输方式的国内、国际放射性物品安全运输法规都是以此为基础制定的。

我国于1990年7月1日实施GB11806一89《放射性物质安全运输规定》，该标准对各种运输方式的放射性物品运输都有规范作用。

在本章中，我们将具体介绍放射性物品的定义、分类、包装、标志、所需运输文件的填写、装载规定以及发生事故时应采取的应急措施等方面内容。

为了帮助大家理解，我们首先介绍有关放射性物品的基础知识。

一. 原子结构和放射性同位素物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由居于原子中心带正电的原子核和在核外不停运动的带负电的电子组成。

原子核又是由一定数目的带正电的质子和一定数目不带电的中子组成。

原子核内的质子数等于核外电子数，因此整个原子呈电中性。

元素周期表中的原子序数“Z”就表示了该元素的原子核内的质子数。

一个中子的质量等于一个质子的质量，而核外的电子质量很小，可以忽略不计，所以一个原子的质量就等于该原子核内的质子和中子的质量之和。

原子的质量数（A）等于该原子核内的质子数与中子数之和。

每一元素的原子序数是固定不变的，但可能存在一些原子量有细微差别的原子（一些是自然形成的，一些是人造的），它们之间在化学特性或物理状态上没有什么差别。

我们把这些具有相同的原子序数而质量数不同的原子，也即质子数相同而中子数不同的原子，称为该元素的同位素。

如氢元素，就有三个不同质量数的原子：氕（１１H）、氘（２１H）、氚（３１H）（左上角的数字表示质量数，左下角的数字表示原子序数）。

同一种元素的同位素有的是稳定的，称为稳定性同位素，如１１H和２１H；而有的是不稳定的，这种同位素的原子核会在不受外界任何条件影响下自发地放出射线，称为放射性同位素，如３１H。

现代科学的发展，可以用人工的方法，使稳定的同位素变为不稳定的具有放射性的原子，这类同位素称为“人工放射性同位素”。

我们常用的放射性同位素，大部分是人工生产的，从天然的放射性矿石中提炼出来的很少。

二. 射线的种类一些元素的原子和它们的化合物能够自原子核内部自行放出穿透力很强而人的感觉器官不能察觉的粒子流（射线），我们把具有这种放射性的物质，称为放射性物品。

放射性物品所放出的射线对人体健康有害，也能对其它物质（尤其对未暴光的照相底片和透视的X射线胶片）产生影响。

射线通常有四种：α射线、β射线、γ射线和中子流。

各种不同的放射性元素或化合物，有的只能放出一种射线，有的可以同时放出几种射线。

每种射线的性质和对人体的危害性都不同。

1. α射线α射线，又称甲种射线，是由α衰变产生的，带正电的粒子流。

α粒子带有两个正电荷，其质量是质子的4倍，与氦的原子核（４２He ）相同。

α衰变的表达式为： ＡＺX → ４２He + Ａ－４Ｚ－２Y + Q 或 ＡＺX → α + Ａ－４Ｚ－２Y + Q 其中 ＡＺX 为某种放射性同位素（X 为元素符号，A 为该同位素的质量数，Z 为该同位素的原子序数）；Ａ－４Ｚ－２Y 为衰变后生成的新原子核（Y 为元素符号，A-4为该同位素的质量数，Z-2为该同位素的原子序数）；Q 为衰变能。

铀、镭等放射性同位素衰变时会放出α粒子。

即：２３８ ９２U (铀) → ４２He(α) + ２３４ ９０Th(钍) + Q ２２６ ８８Ra(镭) → ４２He(α) + ２２２ ８６Rn(氡) + Q α射线穿过物质时，由于与物质原子中的电子相互作用，使这些原子电离成为离子。

因此，当α粒子穿过某物质时，沿途发生电离作用而损耗能量，前进速度随之减慢，直至停止。

粒子在物质中穿行的距离叫射程。

射程的大小主要取决于电离作用，电离作用越强，粒于每前进一步损失的能量就越大，因而射程也就越短。

带电粒子在物质中电离作用的强弱，主要取决于粒子的种类、能量及被穿透物质的性质。

射线对人体的危害分为外照射和内照射两种。

外照射是指射线透过皮肤杀死人体组织细胞，使人体生理作用失调引起病状。

当射线作用后，体内不存在放射性物质。

相对应的，射线源进入人体内即留在体内，由于电离作用而杀死人体组织细胞，使人的生理作用失调，这种损伤机体的方式称为内部辐射危害，简称内照射。

α粒于在物质中的电离能力很强，射程很短，穿透能力很弱。

如铀-238（238U ）衰变时放出的α射线，在空气中只能前进2.7厘米，在生物体中只能穿透0.35毫米，在金属铝中走0.017毫米。

衣服、纸张等即可挡住α射线。

因此α射线对人体不存在外照射危害。

但由于它电离作用很强，一旦进入人体内，大量损耗能量，穿不透人体而留在体内，因此，内照射危害大。

要特别注意防止放射α射线的物质进入人体内。

2.β射线β射线，又称乙种射线，是由β衰变产生的，带负电的粒子流。

β粒子带有一个负电荷即是电子，β射线即是电子流。

其衰变表达式为：ＡＺX → ０ –１e + Ａ Ｚ＋１Y + Q 或 ＡＺX → β- + Ａ Ｚ＋１Y + Q 氢、钠、钍等放射性同位素衰变时会放出β粒子。

即：３１H （氢） → ０ –１e(β) + ３２He （氦） + Q ２４１１Na （钠） → ０ –１e(β) + ２４１２Mg （镁） + Q ２３４ ９０Th （钍） → ０ –１e(β) + ２３４ ９１Pa （镤） + Qβ射线有很快的速度，通常达到每秒20万公里。

速度越高，能量越大，从而穿透能力也就越大。

如磷-32（32P ）衰变时放出的β射线，在空气中能走7米，在生物体中能走8毫米，在金属铝中走3.5毫米。

β射线的穿透能力比α射线强，对人体可以造成外照射危害。

但它很易被有机玻璃、塑料、薄铝片等材料屏蔽。

同时，因β粒子比α粒子质量小，速度快，电荷少，因而电离作用也就比α射线小得多，约是α射线的百分之一，因此，β射线对人体组织的内照射比α射线小。

3. γ射线γ射线，又称丙种射线，是放射性原子核发生α或β衰变后产生的子核放出的一种波长很短（波长λ在10-12 厘米至10-9 厘米之间）的电磁波，也可以说是光波。

γ粒子也就是光子（h ν）。

由于它不带电，且速度极快（为光速，每秒30万公里），能量大，故不易被其他物质吸收，通过障碍物时，能量的损失只是它的数目的减少，而剩余光子的速度不变。

所以，γ射线的穿透能力很强，是β射线的50-100倍，是α射线的1万倍，要完全阻挡或吸收γ射线是很困难的，例如，要把钴-60（60Co）的γ射线减弱到原来的十分之一，阻隔它的铅板厚度须达5厘米，混凝土层须厚达20-30厘米，泥土层须达50-60厘米。

所以，γ射线的外部辐射会破坏人体的细胞，对有机体造成伤害。

γ射线的电离能力最弱，只有β射线的十分之一，α射线的千分之一，而且不会滞留在体内。

所以，γ射线对人体基本上不存在内照射危害，对于γ射线，主要是防护外照射。

γ射线能被高密度覆盖物（通常为铅）吸收使其减少到可接收的范围内，并且随距离的加长迅速减弱。

4. 中子流中子是原子核的组成部分，不带电。

中子不单独存在于自然界中。

只有在原子核分裂时，才会有中子从原子核中释放出来。

运输过程中常见的是中子源放出的中子流。

中子源是将某些放射性物质与非放射性物质放在一起时，放射性物质衰变时放出的α粒子轰击非放射性物质而放出中子。

中子按能量又分为快中子、慢中子和热中子。

快中子一般指能量大于0.5百万电子伏特的中子，这类中子射程大，穿透力强，一般中子源放出的中子都属于快中子。

慢中子是指能量在一千电子伏特以下的中子，几乎没有直接发射慢中子的中子源。

热中子即周围介质处于热平衡的中子，其能量在1电子伏特以下。

由于中子不带电，不能直接由电离作用而消耗能量，因而穿透力很强。

当中子通过物质时，损失能量，速度降低，快中子变为慢中子。

中子与轻的原子核碰撞时损耗的能量多，与重的原子核碰撞时损耗的能量小，因此，中子最容易被含有很多氢原子的物质和碳氢化合物所吸收，却能顺利地通过铁、铅等很重的物质。

人体是一个有机体，有大量的碳、氢轻质元素，这正是中子的良好减速剂。

中子流不带电，在人体内可长距离穿透，且与碳、氢的原子核撞击发生核反应，放出γ射线，对人体的危害极大。

所以，中子流对人体的伤害，不论是外照射，还是内照射都是极严重的。

而且，重质物挡不住中子流。

中子弹比原子弹更有杀伤力而且不毁建筑物，原因即在此。

通常用水、石蜡和其他碳氢化合物或水泥等比重较轻的物质吸收中子流。

三. 有关放射性的基本概念1、放射性衰变放射性物质的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化过程叫衰变。

衰变是自发地、连续不断地进行的，并且不受外界条件的影响，直至原子处于稳定状态才停止。

随着放射性原子的衰变，其活性也随之下降。

并不是所有的放射性元素的原子都在同一时间内发生衰变，因此不同元素完成这一衰变过程所需的时间就不同。

我们用“半衰期”来表示这种快慢程度。

放射性物质的原子数目因衰变而减少到原来一半所需要的时间，称为半衰期。

每种放射性物质的半衰期是恒定的，但不同种放射性物质的半衰期却差别很大，短的仅有几千万分之一，如钋—212的α衰变半衰期为3.0×10-7秒，而长的达几百亿年以上，如钍—232的α衰变半衰期为139亿年。

又如镭—226的半衰期是1620年，而硼—12的半衰期只有0.027秒。

放射性物质经过几个半衰期时间后就只剩下1/2n的原子还具有放射性。

对于运输储存来说，了解半衰期是十分重要的。

对于半衰期短的，称为短寿命的放射性物质，要优先运输，不能久储。

对于半衰期非常短的，可能会因衰变得太快，而不能运输，如上面提到的钋—212、硼—12等。

半衰期的长短是一个相对概念，对运输而言，它取决于速度和距离两个因素，因此对不同的运输方式的划定值就不同。

半衰期对于内照射防护也是十分重要的。

半衰期短的放射性物质如果滞留在人体内，过一段时间，其放射性会自行减弱直至消失；而半衰期长的放射性物质如果滞留在人体内，其内照射危害就是长期的。

2、放射性活度放射性活度是度量放射性物品放射性强弱程度的一个物理量。

它所描述的是单位时间里某指定样品中不稳定性核素的原子核衰变的个数。

也可以认为放射性活度是指单位时间内某放射性物品发生核衰变的次数。

单位时间内发生衰变的核子数目越多，即其射出的相应粒子的数目越多，那么这种物质的放射性活度就越大，其放射性就越强。