1、第第 六六 章章环环 境境 辐辐 射射 源源 地球上每一个人都受到各种天然辐射和人工辐射的照射。来自天然辐射源的电离辐射称为天然辐射；来自人工辐射源的电离辐射称为人工辐射；对人类群体造成照射的各种天然及人工辐射源称为环境辐射源。当我们进行一下活动时，会吸收辐射吗？吃饭吃饭观看电视节目观看电视节目在一在一单位单位內居住內居住吸烟吸烟使用使用无线电话无线电话在郊外在郊外远足远足会会不不会会天然天然辐射辐射源：源：人人体体本身及各本身及各种饮料种饮料和食物和食物 天然辐射天然辐射 宇宙射线宇宙射线 宇生放射性核素宇生放射性核素 原生放射性核素原生放射性核素 一般场所：一般场所： 天然本底为天然本底为
2、 2.4mSv/a, 2.4mSv/a, 多为内照射多为内照射 ( (222222Rn, 60%)Rn, 60%)2.1 天然辐射源天然辐射源人类活动引起的人类活动引起的天然辐射的增加天然辐射的增加 2.1.1宇宙射线宇宙射线 宇宙射线按其来源可分为捕获粒子辐射、银河宇宙辐射和太阳粒子辐射三类。1）捕获粒子辐射）捕获粒子辐射 绕地球运行的电子和质子被地球磁场捕集而形成了捕获粒子辐射。 内辐射带主要由能量为几到几百MeV质子构成；外辐射带主要由高能电子和少量粒子构成。一般情况下，内外辐射带内的捕获粒子辐射在地平面上不产生任何辐射剂量，捕获质子对低地球轨道中空中旅行者产生危害。2）银河宇宙辐射）银
3、河宇宙辐射 产生于太阳系外，主要由高能质子构成，另外还有氦-4及少量原子序数3的重粒子、电子、光子和中微子。 初级宇宙射线宇生放射性核素（3H、7Be、14C、22Na）、次级粒子（中子、质子、介子、介子、介子）。 介子是海平面处宇宙射线中的主要部分。3）太阳粒子辐射）太阳粒子辐射 太阳能持续产生能量非常低的粒子，在磁扰时则会发射更多的能量更高的粒子。太阳黑子出现，有一定的周期性，其周期为11年，期间有时会发生与太阳耀斑有关的大发射，能量为1-100MeV或更高。因大部分不能穿过磁场对大气层中的辐射照射贡献较少。与剂量有关的几个概念：与剂量有关的几个概念：照射量：照射量： 表示辐射场强度的量，
4、用X或射线在一定量空气中产生的电离作用来衡量，单位是仑琴，用符号R表示，国际单位为：库仑/千克；吸收剂量：吸收剂量： 射线传给单位质量吸收物质的能量，用符号D表示，国际单位为：焦耳/千克，写作Gy；剂量当量：剂量当量： 其定义为H=DQN，D是吸收剂量，Q是品质因子，它反映不同射线的不同的比电离，即不同的射线的品质，Q的近似值对于X射线、射线和射线都是1，对于射线是20。N是其他修正因子，目前N定为1，H的单位与D相同，但意义不同，故另起一个名字叫做雷姆，现在国际单位为：焦耳/千克，写作Sv。4）宇宙射线的剂量估计）宇宙射线的剂量估计 为估计宇宙射线对人造成的剂量，必须考虑高度、纬度和屏高度、
5、纬度和屏蔽蔽的影响。 估算宇宙射线中电离成分所致年有效剂量与高度估算宇宙射线中电离成分所致年有效剂量与高度比间的关系式：比间的关系式： E1(Z)=E1(0)a1exp(-1Z)+b1exp(1Z) 中子所致年有效剂量与高度的关系中子所致年有效剂量与高度的关系: EN(Z)=EN(0) exp(NZ), Z2km; EN(Z)=EN(0) bNexp(NZ), Z2km; 宇宙射线所致全球人口平均年有效剂量为380Sv,其中直接电离成分和中子的贡献分别为300Sv、 80Sv。2.1.2 宇生放射性核素：宇生放射性核素：对公众剂量有明显贡献的核素，对公众剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22
6、Na、7Be。核素年摄入量（Bqa-1）有效剂量（Sva-1）3H7Be14C22Na500100020000500.010.03120.15成人经食入途径对主要宇生放射性核素的成人经食入途径对主要宇生放射性核素的 年摄入量及有效剂量年摄入量及有效剂量宇宙射线宇宙射线大气层大气层地面地面O2N2H2O3H14C7Be22Na2.1.3 原生放射性核素原生放射性核素 以以238U、232Th和和235U为起始核素的三个单为起始核素的三个单独存在天然放射系，以及独立的长寿命放射性独存在天然放射系，以及独立的长寿命放射性核素如核素如40K等。等。人会受到来自原生放射性核素的各种不同能量的、辐射的外照
7、射和内照射。表表2-1 天然辐射源照射世界平均辐射剂量值天然辐射源照射世界平均辐射剂量值辐辐 射射 源源 年年 有有 效效 剂剂 量量 mSv 平平 均均 值值 典型范围值典型范围值 外照射外照射 宇宙辐射宇宙辐射 直接电离辐射和光子直接电离辐射和光子 中子成分中子成分 宇生核素宇生核素 宇宙射线与宇生核素小计宇宙射线与宇生核素小计 陆地外照射陆地外照射 室外室外 室内室内 陆地外照射小计陆地外照射小计 外照射外照射 合合 计计0.28（0.30）a0.10（0.08）0.01（0.01） 0.390.07（0.07）0.41（0.39） 0.48 0.87 0.31.0 b 0.30.6 c
8、0.61.6（UNSCEAR 2000UNSCEAR 2000）内照射内照射 吸入内照射吸入内照射 铀、钍系列铀、钍系列 铀（铀（222Rn） 钍（钍（220Rn） 吸入内照射吸入内照射 小计小计 食入内照射食入内照射 40K 铀和钍系铀和钍系 食入内照射食入内照射 小计小计 内照射内照射 合合 计计 0.006（0.01）1.15（1.2）0.10（0.07） 1.26 0.17（0.17） 0.12（0.06） 0.29 1.55 0.21.0d 0.20.8e 0.41.8 总总 计计 2.4 2.4 1 110 10 辐辐 射射 源源 年年 有有 效效 剂剂 量量 mSv 平平 均均
9、值值 典型范围值典型范围值 天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）a.括号内是括号内是UNSCEAR1993年给出的估计值。年给出的估计值。b.从海平面到高海拔的地区的整个范围。从海平面到高海拔的地区的整个范围。c.与土壤和建材中放射性核素的组成有关。与土壤和建材中放射性核素的组成有关。d.与氡气在室内的积累有关。与氡气在室内的积累有关。e.与食品和饮水中放射性核素的组成有关。与食品和饮水中放射性核素的组成有关。在任何一个大的群体中，约在任何一个大的群体中，约6565的人预期年的人预期年有效剂量在有效剂量在1-3mSv1-3mSv之间，约之间，约2525的
10、人预期年的人预期年有效剂量小于有效剂量小于1mSv1mSv，而其余，而其余1010的人年有效的人年有效剂量大于剂量大于3mSv3mSv。个人剂量变化范围很大。个人剂量变化范围很大。 表表2-2 正常本底地区天然辐射源正常本底地区天然辐射源 致人体的年有效剂量致人体的年有效剂量辐射来源辐射来源年有效剂量年有效剂量, mSv, mSv 宇宙射线宇宙射线0.38宇生核素宇生核素0.01陆地陆地g g外照射外照射0.48陆地放射性核素内照射陆地放射性核素内照射 (不包括氡不包括氡)0.29氡及其子体氡及其子体1.25总总 计计2.42.1.4 氡氡 地球上三个原生放射系(钍系, 232Th, ;铀系,
11、 238U,;锕系, 235U, ) 中，产生氡的三个同位素，它们是222Rn、T1/2=3.82d； 220Rn 、T1/2=55.6s； 219Rn、T1/2=3.96 s。 氡的析出率：含氡物质(射气介质)表面上单位时间内单位面积氡的析出活度。1、氡及其短寿命子体核素的内照射剂量 产生内照射的主要贡献者是222Rn、 220Rn短寿命子体，空气中的222Rn、 220Rn短寿命子体的浓度除用Bqm-3表示外，还常用单位体积空气中所含子体全部衰变完了(222Rn 210Pb铅， 220Rn 208Pb)所释出的粒子总能量(潜能浓度,单位为 MeVm-3)表示。 平衡因子(F)：表示空气中实
12、际的氡子体总潜能浓度与和空气中氡浓度达到平衡时氡子体总潜能浓度之间的比值。 平衡当量浓度(EEC)：表示空气中实际存在的氡子体总潜能浓度所相应的与之平衡的氡浓度。 一般情况下，室外大气中222Rn子体的平衡因子为0.8，室内为0.4。氡的健康危害氡的健康危害 表表2-3 我国居室中氡浓度我国居室中氡浓度 居室类型和范围居室类型和范围测量测量点数点数氡浓度氡浓度 Bq m-3备备 注注算术平均值算术平均值最大值最大值一般居室一般居室 大陆大陆* * 香港香港* * * 全世界全世界* * *6708 24 41 30140 1200 地下室地下室* * 836 5824900包括地下商场包括地下
13、商场和旅店等和旅店等 窑洞窑洞* * * * 62 144 698 煤渣（灰）砖煤渣（灰）砖150 174 * * 潘自强，辐射防护的现状和未来，原子能出版社潘自强，辐射防护的现状和未来，原子能出版社 1997.1997. * * * UNSCEAR2000 UNSCEAR2000。 * * * * 尚兵尚兵 王作元王作元 高印平等，中国甘肃东部地区居民窑洞中的氡浓度高印平等，中国甘肃东部地区居民窑洞中的氡浓度 辐射防护辐射防护 15(6) 46115(6) 461，1995.1995.使用空调对室内氡浓度的影响使用空调对室内氡浓度的影响 随着人们生活水平的不断提高，有些因素随着人们生活水平的
14、不断提高，有些因素可导致居室中氡浓度的升高，现代化的建筑以可导致居室中氡浓度的升高，现代化的建筑以及居室，现在普遍使用空调，使用空调就可能及居室，现在普遍使用空调，使用空调就可能导致居室中氡浓度明显增高，有的调查结果表导致居室中氡浓度明显增高，有的调查结果表明：使用空调的房间为明：使用空调的房间为35.9Bq/m3，而没有使，而没有使用空调的房间为用空调的房间为15.7Bq/m3，二者相差约，二者相差约1倍。倍。花岗岩与大理石花岗岩与大理石天然辐射源 2.1.5人类活动引起的天然辐射的增加 矿物的开采和应用矿物的开采和应用1、煤 由于煤的开采，每年估计释放氡量为30 800TBq，人均年有效剂
15、量为0.22nSv。2、其它能源生产 全球由于燃气及地热发电厂产生的归一化总集体有效剂量各为3人Sv(GWa)-1，相应的人均年有效剂量各为1nSv。3、磷酸盐矿物应用、矿砂的开采、选、冶都会产生一些剂量。表表2-4 不同航线机舱内宇宙辐射有效剂量不同航线机舱内宇宙辐射有效剂量(软件计算结果软件计算结果)注：假设短航线的巡航高度为注：假设短航线的巡航高度为11.0km,爬升到巡航高度的时间爬升到巡航高度的时间为为20分钟，降落分钟，降落20分钟。飞行时间取自公布的时刻表。表中分钟。飞行时间取自公布的时刻表。表中各航线的剂量是各航线的剂量是1999年的平均值年的平均值,剂量估算的误差约为剂量估算
16、的误差约为 20%。 （a）某些短航线）某些短航线 航线航线（单程）（单程）飞行时间飞行时间 （min）航线有效剂量航线有效剂量 ( Sv)千小时有效剂量千小时有效剂量（mSv/1000h）北京北京 广州广州1806.82.3北京北京 上海上海1154.12.2北京北京 东京东京2058.92.6广州广州 上海上海1203.81.9上海上海 成都成都1404.82.1上海上海 昆明昆明1856.52.1（b）某些长航线）某些长航线 注：假设长航线注：假设长航线50%飞行时间的巡航高度为飞行时间的巡航高度为11.0km,另另50%飞行时间的巡航高度为飞行时间的巡航高度为12.5 km。爬。爬升到
17、巡航高度的时间为升到巡航高度的时间为30min，降落时间，降落时间 30min。飞行时间取自公布的时刻表，因此包括停。飞行时间取自公布的时刻表，因此包括停在地面上的时间。表中国外航线是太阳活动最小情况下的计算结果，而起点在中国的航线是在地面上的时间。表中国外航线是太阳活动最小情况下的计算结果，而起点在中国的航线是1999年的平均值年的平均值,计算结果的误差约为计算结果的误差约为 20%。 航线航线（单程）（单程）飞行时间飞行时间(min)航线有效剂量航线有效剂量( Sv)千小时有效剂量千小时有效剂量（mSv/1000h）北京北京 旧金山旧金山460435.6北京北京 哥本哈根哥本哈根53540
18、6.0北京北京 布鲁塞尔布鲁塞尔665686.2北京北京 巴黎巴黎650666.2上海上海 温哥华温哥华650666.2上海上海 布鲁塞尔布鲁塞尔845825.8广州广州 墨尔本墨尔本550273.0广州广州 阿姆斯特丹阿姆斯特丹860765.3斯得哥尔摩斯得哥尔摩 东京东京605515.0法兰克福法兰克福 曼谷曼谷630302.9阿姆斯特丹阿姆斯特丹 温哥华温哥华645706.6布鲁塞尔布鲁塞尔 新加坡新加坡675302.7“事实上，在人类身体里就可以事实上，在人类身体里就可以找到天然放射性核素。我们的身找到天然放射性核素。我们的身体平均每分钟要经历几十万次的体平均每分钟要经历几十万次的核衰
19、变。核衰变。”诺贝尔奖获得者诺贝尔奖获得者西博格西博格人与原子人与原子 医疗辐射是最大的人工辐射来源，一般地医疗辐射是最大的人工辐射来源，一般地 区医疗辐射为天然辐射的区医疗辐射为天然辐射的20；各种人工；各种人工 放射性核素，大约放射性核素，大约80用于医学目的。用于医学目的。2.2人工辐射人工辐射 1. 医疗辐射医疗辐射 放射诊断放射诊断 放射治疗放射治疗 核医学核医学表表2-5 全世界医用全世界医用X射线检查的频率、有射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（效剂量和集体剂量（1991-1996） 检检 查查 每每1000人口人口检查次数检查次数 每次检查的有每次检查的有效剂量，效剂量，mSv
20、年集体剂年集体剂量，人量，人Sv 胸部胸部X射线摄影射线摄影 87 0.14 71200 胸部胸部X射线透视射线透视 37 1.1 234700 腰椎腰椎 15 1.8 159000 胸椎胸椎 4.1 1.4 33400 骨盆和腹部骨盆和腹部 11 0.83 53300 上胃肠道上胃肠道 13 3.7 274000 （UNSCEAR 2000UNSCEAR 2000）全世界医用全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（剂量（1991-1996）（续）（续） 检检 查查 每每1000人口人口检查次数检查次数 每次检查的有每次检查的有效剂量，效剂量，mSv 年集
21、体剂年集体剂量，人量，人Sv 下胃肠道下胃肠道 3.4 6.4 127000 尿路造影尿路造影 3.8 3.7 81300 CT 16 8.6 785000 血管造影血管造影 2.1 12 143000 介入程序介入程序 0.84 20 98000 总总 计计 330 2330000 反应堆运行反应堆运行：大气，大气，Kr（氪）、（氪）、Xe（氙）、（氙）、I、3H、14C、16N、35S、41Ar；水中，；水中，3H和裂变产物。和裂变产物。长寿命核素，长寿命核素，3H、14C、90Sr(锶）等，以及锶）等，以及（镎、钚、镅等）超铀元素的同位素。（镎、钚、镅等）超铀元素的同位素。后处理后处理：
22、核能生产所致居民人均核能生产所致居民人均年剂量当量，美国、加年剂量当量，美国、加拿大为拿大为 3 10-8Sv，英国，英国为为 2.5 10-6Sv2.2人工辐射人工辐射 2. 核电站核电站核核 裂裂 变变 及及 链链 式式 裂裂 变变 反反 应应秦山核电站外景秦山核电站外景 大亚湾核电站外景大亚湾核电站外景 田湾核电站田湾核电站在福建宁德核电站建设工地，工人们开始浇注第一罐混凝土。在福建宁德核电站建设工地，工人们开始浇注第一罐混凝土。 浙江三门核电项目一期工程前期准备性施工情景浙江三门核电项目一期工程前期准备性施工情景 放射性落下灰放射性落下灰局部沉降局部沉降带状沉降带状沉降全球性沉降全球性
23、沉降（含（含200多种放射性物质）多种放射性物质）外照射外照射：137137CsCs（铯）、（铯）、9595ZrZr（锆）、（锆）、106106RuRu（钌）、（钌）、140140BaBa（钡）等；（钡）等；内照射内照射：1414C C、137137CsCs（铯）、（铯）、3 3H H、131131I I、239-241239-241PuPu（钚）等。（钚）等。食物链转移问题食物链转移问题2.2人工辐射人工辐射 3. 核爆炸核爆炸表表2-6 各国大气层核爆炸次数各国大气层核爆炸次数和核爆炸当量和核爆炸当量年年 份份国国 家家试验次数试验次数爆炸当量，爆炸当量，Mt194519621949196
24、2195219581960197419641980美美 国国苏苏 联联英英 国国法法 国国中中 国国193142214522138.6357.516.711.920.7合合 计计423545.4表表2-7 大气层核试验产生的放射性核素的大气层核试验产生的放射性核素的平均年有效剂量平均年有效剂量 Sv年年 度度 北北 半半 球球 南南 半半 球球 外照射外照射 食入食入1 吸入吸入 总和总和 外照射外照射 食入食入1 吸入吸入总和总和 1945-1999 382 531 164 1076 115 17835 3282000-2099 124 141 264 31 126 1572100-2199
25、 12 51 63 3.1 50 532000- 1.4 2180 2181 0.3218021801945- 520 2900 164 3580 14925303527201.包括在全球扩散的包括在全球扩散的3H和和14C的贡献。的贡献。人类首次使用的核武：“小男孩”1945年投下在长崎的核武器，引起高达公里的蘑菇云日本广岛在原爆之后 2.2人工辐射人工辐射 4放射性同位素的生产和应用放射性同位素的生产和应用 放射性同位素的生产及其在工业、医疗、教学等领域的应用，这些放射性核素也会给公众带来不定期的剂量，这些核素主要有14C、125I、3H、131I等核素。 5核事故核事故 到目前为止，世界
26、上发生二次大的核事故，它们是美国的三里岛事故和前苏联的切尔诺贝利核事故，它们发生的原因不同，造成的破坏也不同，释放出的核素也不尽相同。 另外，军用核设施、核武器运输等也会对公众产生辐射剂量。人工辐射的组成人工辐射的组成类类 型型剂量水平剂量水平(mSv)看电视每天看电视每天2小时小时1.71.74 41 12 210103 30.360.3618181 11201202.32.336360.180.181601600.20.231310.140.1440400.10.18 81 110102.882.8810104 49.69.610102 22 22.22.210102 23 31010 我
27、国天然辐射及职业照射水平我国天然辐射及职业照射水平 大亚湾核电站大亚湾核电站1994-2002年个人外照射年个人外照射剂量监测结果（含承包商）剂量监测结果（含承包商）年年份份 被监被监测人测人数数N N年集体剂年集体剂量量S S（人（人SvSv）年人均年人均剂量剂量（mSvmSv）年最大个年最大个人剂量人剂量（mSvmSv）大修集体剂量（人大修集体剂量（人SvSv）及占总集体剂量的百分及占总集体剂量的百分比（）比（）19941994323432340.4270.4270.130.134.734.730.1810.181（42.442.4）19951995249924991.9871.9870.
28、800.8010.3410.341.6281.628（81.981.9）19961996203220321.6681.6680.820.8212.1012.101.5601.560（93.593.5）19971997215321531.5761.5760.740.7420.7420.741.4011.401（88.988.9）19981998205820581.3381.3380.650.658.308.301.1311.131（84.584.5）19991999224122411.3321.3320.590.5910.3510.351.1811.181（88.788.7）2000200021
29、2121211.1341.1340.530.538.158.150.9190.919（86.386.3）20012001224022401.3661.3660.610.6136.3036.301.2251.225（89.789.7）20022002193119310.7360.7360.380.386.526.520.5920.592（80.580.5）合计合计205092050911.56411.5640.560.5636.3036.309.8789.878（85.485.4）辐射防护辐射防护第第24卷卷3-4期期 2004年年5月月 樊治国等（大亚湾核电运营管理有限责任公司）樊治国等（大亚
30、湾核电运营管理有限责任公司） “大亚湾核电站大亚湾核电站1994-2002年职业性照射个人剂量监测和评价年职业性照射个人剂量监测和评价” 大亚湾核电站大亚湾核电站1994-2002年主要工种年主要工种工作人员的年人均剂量工作人员的年人均剂量工种工种运行运行机械机械服务服务仪表仪表电气电气辐射辐射防护防护技术技术支持、支持、管理管理机械检机械检修承包修承包商商现场服现场服务承包务承包商商在役检在役检查承包查承包商商其它其它19940.160.220.250.070.010.610.020.210.310.200.0419950.370.751.330.180.040.850.181.511.89
31、0.590.1319960.310.780.990.300.040.570.071.771.550.510.2319970.561.320.940.270.050.590.091.301.710.590.2619980.411.330.640.280.040.640.101.171.130.500.3019990.460.910.900.290.020.390.151.071.340.610.2220000.370.860.780.180.030.310.090.961.190.440.2420010.350.970.460.190.020.100.101.171.090.560.142002
32、0.340.420.410.070.020.090.090.720.850.360.16辐射防护辐射防护第第24卷卷3-4期期 2004年年5月月 樊治国等（大亚湾核电运营管理有限责任公司）樊治国等（大亚湾核电运营管理有限责任公司） “大亚湾核电站大亚湾核电站1994-2002年职业性照射个人剂量监测和评价年职业性照射个人剂量监测和评价” 同方威视同方威视2003200320072007年年个人外照射剂量监测情况个人外照射剂量监测情况年份年份受监测人受监测人数（人）数（人）年集体有效年集体有效剂量剂量（人（人.mSv.mSv）年平均有效年平均有效剂量（剂量（mSvmSv）年个人最大年个人最大剂量（剂量（mSvmSv）2003200331831839.58439.5840.1240.1240.9170.9172004200438638649.01849.0180.1270.1270.6470.6472005200547947983.2483.240.1740.1740.6060.6062006200659359360.97560.9750.1030.1030.4460.4462007200775775776.29176.2910.1010.1010.4400.440
