第12章 放射性污染监测

第12章放射性污染监测

△本章教学目的、要求

1．了解环境放射性的来源及危害；

2．熟悉放射性测量实验室；

3．掌握放射性监测方法；

4．了解电磁辐射污染监测。

△本章重点

放射性危害、放射性监测

△本章难点

放射性监测方法

△本章教学目录

12.1概述

12.2 放射性监测方法

12.3电磁辐射污染监测

12.1 概述

12.1.1放射性

有些原子核是不稳定的，它能自发地有规律地改变其结构转变为另一种原子核，这种现象称为核衰变。在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子，即α、β和γ射线，这种性质称为放射性。

凡具有自发地放出射线特征的物质称作放射性物质。

12.1.2放射性的来源

放射性污染物质来源于自然界和人工制造两个方面。

12.1.2.1天然放射性来源

⑴宇宙射线由初级宇宙射线和次级宇宙射线组成。初级宇宙射线是指从外层空间

射到地球大气的高能辐射，主要成分为质子(83%～89%)、α粒子(10%～15%)及原子序Z≥3的轻核和高能电子(1%～2%)，这种射线能量很高，可达1020MeV以上。初级宇宙射线与地球大气层中的原子核相互作用，产生的次级粒子和电磁辐射称为次级宇宙射线。

⑵天然放射性同位素

自然界中天然放射性核素主要包括以下三个方面：

①宇宙射线产生的放射线核素。如14N(n,T)12C反应产生的氚，14N(n,P)12C反应产生的14C；

②天然系列放射性核素。这种系列有三个，即铀系，其母体是238U；锕系，其母体是235U；钍系，其母体是232Th。

③自然界中单独存在的核素。这类核素约有20种，如40K、87Rb、209Bi等。

12.1.2.2 人为放射性核素的来源

a. 核试验及航天事故

b. 核工业

c. 工农业、医学科研等部门对放射性核素的应用

d. 放射性矿的开采和利用

12.1.3放射性核素对人体的危害

途径：呼吸道吸入、消化道摄入、皮肤或粘膜侵入。

其对人体的危害主要是辐射损伤，辐射引起的电子激发作用和电离作用使机体分子不稳定，导致蛋白质分子键断裂和畸变，破坏对人类新陈代谢有重要意义的酶。辐射不仅可扰乱和破坏机体细胞组织的正常代谢活动，而且可以直接破坏细胞和组织的结构，对人体产生躯体损伤效应(如白血病、恶性肿瘤、生育力降低、寿命缩短等)和遗传损伤效应(流产、遗传性死亡和先天畸形等)。

12.2 放射性监测方法

12.2.1 监测对象和内容

监测对象：

①现场监测，即对放射性物质生产或应用单位内部工作区域所作的监测；

②个人剂量监测，即对放射性专业工作人员或公众作内照射和外照射的剂量监测；

③环境监测，即对放射性物质生产和应用单位外部环境，包括空气、水体、土壤、生物、固体废物等所作的监测。

在环境监测中，主要测定的放射性核素为：

①α放射性核素，即239Pu、226Ra、222Rn、210Po、222Th、234U、235U等；

②β放射性核素，即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137Cs、131I和60Co等。这些核素在环境中出现的可能性较大，其毒性也较大。

对放射性核素具体测量的内容有：①放射源强度、半衰期、射线种类及能量；②环境和人体中放射性物质含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量。

12.2.2 放射性测量实验室

放射性测量实验室分为两个部分，一是放射化学实验室；二是放射性计测实验室。

12.2.2.1 放射化学实验室

放射性样品的处理一般应在放射化学实验室内进行。为得到准确的监测结果和考虑操作安全问题，该实验室内应符合要求。

12.2.2.2放射性计测实验室

放射性计测实验室装备有灵敏度高、选择性和稳定性好的放射性计量仪器和装置。设计实验室时，特别要考虑放射性本底问题。

12.2.3放射性检测仪器

放射性测量仪器检测放射性的基本原理是基于射线与物质间相互作用所产生的各种效应，包括电离、发光、热效应、化学效应和能产生次级粒子的核反应等。最常用的检测器有三类，即电离型检测器、闪烁型检测器和半导体检测器。见表12-1。

表12-1 各种常用放射性检测器

12.2.3.1电离型检测器

电离型检测器是利用射线通过气体介质时，使气体发生电离的原理制成的探测器。

该种检测器有电流电离室、正比计数管和盖革计数管(GM管)三种。电流电离室是测量由于电离作用而产生的电离电流，适用于测量强放射性；正比计数管和盖革计数管则是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，适于测量弱放射性。以上三种检测器之所以有不同的工作状态和不同的功能，主要是因为对它们施加的工作电压不同，从而引起电离过程不同。

12.2.3.2闪烁检测器

闪烁检测器是利用射线与物质作用发生闪光的仪器。它具有一个受带电粒子作用后其内部原子或分子被激发而发射光子的闪烁体。当射线照在闪光体上时，便发射出荧光光子，并且利用光导和反光材料等将大部分光子收集在光电倍增管的光阴极上。光子在灵敏阴极上打出光电子，经过倍增放大后在阳极上产生电压脉冲，此脉冲还是很小的，需再经电子线路放大和处理后记录下来。

闪烁体的材料可用ZnS、NaI、蒽、芪等无机和有机物质。探测α粒子时，通常用ZnS粉末；探测γ射线时，可选用密度大、能量转化率高、可做成体积较大且透明的NaI(TI)晶体；蒽等有机材料发光持续时间短，可用于高速计数和测量寿命短的核素的半衰期。

闪烁检测器具有高灵敏度和高计数率的优点。被广泛应用于测量α、β、γ辐射强度。

12.2.3.3半导体检测器

半导体检测器的工作原理与电离型检测器相似，但其检测元件是固态半导体。当放射性粒子射入这种元件后，产生电子—空穴对，电子和空穴受外加电场的作用，分别向两极运动，并被电极所收集，从而产生脉冲电流，再经放大后，由多道分析器或计数器记录。