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放射性核素基本常识


 

    一、放射性


    1、 放射性核素

    核素可以分为两大类,一类是稳定的,另一类是不稳定的。不稳定核素可以自发地蜕变为另外元素的核素,这个过程叫做放射性衰变。在放射性衰变过程中,会从核内放出 α 粒子、β粒子 、γ光子以及其它射线。这种不稳定核素放出射线的特性叫放射性。例如,考古鉴定文物年代使用的碳-14(写作14C),它就衰变成氮-14(写作 14N)。氮-14是稳定核素。现在已经知道的107种元素的1900多种同位素中,大约有300种是稳定核素;其余1600种是放射性核素,其中的大约60种是天然放射性核素,其它是人工制造的。放射性核素又叫放射源。

    2、 放射性活度和单位

    据《中国环境报》权威资料,全国现有放射源用户上万家,“密封放射源”大约5万枚,总活度约1350万居里。那么,什么叫放射性活度?所谓放射性活度是指一定量的放射性核素在单位时间内的衰变数;单位是“贝可勒尔”,简称贝可,符号为Bq ;1Bq =1个衰变/秒。所谓居里(符号Ci ),是以前用的或者说习惯用的单位,居里与贝可的关系是:1居里=3.7×1010贝可。

    3、 电离辐射

    α粒子、β粒子、质子等带电荷,可以直接引起物质电离;X射线、γ光子和中子等不带电荷,但是在与物质作用时产生“次级粒子”从而使物质电离。所有这些现象,统称电离辐射,习惯简称辐射。另外,红外线、紫外线、微波、激光等也称辐射,但不是“电离辐射”。

    4、 电离辐射剂量和单位

    电离辐射作用于人体,会引起人体的某些变化。人们为了研究这种影响,借用了医药中“剂量”一词,称电离辐射剂量,用以度量电离辐射的程度。随着辐射防护科学的发展,“剂量”一词的含义语来愈丰富。这里介绍几种常用的概念。

    1)、照射(剂)量,指X射线 、γ射线在空气中产生电离作用的能力大小。以前的或者说人们习惯的专用单位是伦琴,简称伦,符号为R 。

    2)、照射(剂)量率,是指单位时间里的照射(剂)量,常常以伦/小时、微伦/秒表示,符号分别为R/h 与 μR/S,或者写作Rh-1 与μRS–1 。

    现在现场使用的测量“照射量率”的仪表,其单位是 μGy h-1 读作“微戈瑞每小时”。

    照射(剂)量率通常是指场所X射线 、γ射线的辐射强度,而不是人体受照射剂量。

    3)、吸收剂量,这可以指人体受到电离辐射后吸收了多少能量。其专用单位是“戈瑞”,简称戈,符号为Gy;或毫戈瑞、微戈瑞。

    4)、当量剂量。人体吸收剂量产生的效应,除了与剂量多少有关外,还与其它因素(比如辐射类型、射线能量大小和照射条件)有关,因此要根据其它因素进行修正,修正后的吸收剂量叫“当量剂量”。

    5)、有效剂量。人体受到照射时,常常是多个器官受到照射。器官不同,产生的效应也不同,所以,要进一步细化为“有效剂量”。当量剂量和有效剂量的单位都叫“希沃特”,简称希,符号为Sv,常常用毫希:mSv。

    6)、待积当量剂量和待积有效剂量。这是为了计算放射性物质进入人体内后长时间(一般地说,成人取50年,儿童取70年)对人体组织和器官造成的当量剂量和有效剂量。

    二、电离辐射对人体的效应

    电离辐射对人体的作用,是一个非常复杂的过程。它通过直接的或间接的电离作用,使人体的分子发生电离或者激发。对人体的水分子,会使其产生多种自由基和活化分子;严重的,导致细胞或机体损伤甚至死亡。

    当然,电离辐射对人体的作用过程是“可逆转”的,人体自身具有修复功能,这种修复能力的大小与个体素质的差异有关,与原始损伤程度有关。所以,一定要控制人所受剂量的大小。

    1、 外照射

    对X射线 、γ射线,吸收剂量在0.25戈瑞以下时,人体一般不会有明显效应;但是,剂量再增加,就可能出现损伤。当达到几个戈瑞时,就可能使部分人死亡。接受同样数量的“吸收剂量”,受照射时间越短,损伤越大;反之,则轻。吸收同样数量剂量,分几次照射,比一次照射损伤要轻。

    α粒子穿透能力弱(一张纸就可以阻挡),不会引起外照射损伤。β粒子穿透能力也较弱,外照射时只能引起皮肤损伤。γ射线穿透能力强,人体局部受到它照射,吸收2~3戈瑞剂量时不会出现全身症状,即使有人出现也很轻微。但是,全身照射就可能会引起放射病。

    不同组织和器官对电离辐射敏感性也不同。

    2、 内照射

    不同放射性核素进入人体内,沉积在不同的器官,叫做内照射,对人体产生不同程度的影响。例如,镭和钚都是亲骨性核素,但镭大多沉积在骨的无机质中,而钚主要沉积在骨小梁中,会照射骨髓细胞而出现很强的辐射毒性。

    内照射主要是α粒子和β粒子。α 粒子能量大,对人体细胞损伤较为严重。

    三、 辐射防护

    1、外照射辐射防护。X射线 、γ射线和中子等在人体外对人照射时,其防护措施有:1)、保持距离,距放射源愈远,人体吸收剂量就愈少。2)、减少受照射时间。3)、用屏蔽物质防护。射线通过与物质接触,能量被减弱,所以,在放射源与人体之间加装屏蔽物就能起到防护作用。铅的屏蔽作用最好,水、铁、水泥、砖、石头、铅玻璃也常用。

    2、内照射防护。戴口罩防止经呼吸道吸入α粒子和β粒子。食物、水被怀疑受到污染时,应当检测,不合要求不饮用。穿戴工作服防止皮肤吸收,尤其要注意防止通过伤口进入人体内。

    四、 密封放射源

    放射性核素已经在工业、农业、医学、考古、国防和科学研究等领域得到越来越广泛的应用。把放射性核素(即放射源)制成密封好的“东西”(简称密封源),使用方便。

    密封源是被密封在特殊的包壳里的,或者用特殊方法覆盖的。包壳有足够的强度,能够使人不受放射性照射或污染。

    密封源种类很多,按射线类别分,有α源、β源、γ源、中子源、低能光子源等;按几何形状分,可以分为点源、线源、平面源、圆柱源、圆环源等;按活度的不确定度分,可以分为检查源、工作源、参考源、标准源等;按用途分,可以分为医疗用、工业照相用、辐射式仪表用、离子发生器用、γ辐照用、放射性测井用、放射性测量和仪表刻度用等等。

    工业、农业、医疗、科研等部门大量使用强γ放射源,如钴-60,而且活度大多数在1×105~6×105居里之间。工农业生产中经辐照过的物品没有放射性。

    五、X射线

    高速电子轰击靶物资时,会产生X射线。利用此原理,人们制造了X光机。X光机种类好多,如诊断用、治疗用、探伤用光机,X线定向仪,测厚仪等。

    X光机的核心部分是X线管,通常由安装在真空玻璃壳内的阴极和阳极组成。阴极为钨丝,阳极则根据不同需要由不同材料制成多种形状。

    也就是说,X光机里没有“密封源”。

    现代科学仪器,有许多利用高速电子流的设备或器件,例如电子显微镜、电子轰击炉、阴极射线管、高压整流管、真空开关、高频发射管、电视显像管等等,都会产生X射线。

 
 

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