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核辐射(一)
【来源/作者】周世红 【更新日期】2017-09-02

一、核辐射的性质及危害

(一)原子核与放射性

(1)原子与原子核。原子核由质子和中子组成。质子数Z相同的原子具有相同的化学性质。但从核的性质来说,它是由质子数与中子数共同决定的。有相同的质子数和相同的中子数以及相同能量状态的一类原子核,称为一种核素。到目前为止,人类在实验中已经发现了超过2000种的核素。

核素用符号AZXN来表示,其中X是元素符号,A是质量数,Z是质子数,N是中子数。

(2)放射性及其种类。研究表明,原子核自发地放射出的射线,在磁场中有三种偏转方向,人们分别以希腊字母a,β,γ命名它们,如图6一l所示。

① a射线。在磁场或者电场中发生偏转,能量一般为4~6 MeV,速度接近光速的1/lO穿透能力很小,用一张普通的纸就能把它挡住,在空气中也只能穿行几厘米就被吸收了。但是它的电离能力很强,在穿过空气时就可以把空气电离。研究发现,a射线是原子核放射出的高速运动的氦原子核42He(也称为a粒子)。

②β射线。β射线是高速运动的电子流,目前发现有两种:一种带负电荷,记为β;另一种带正电荷,记为β+。无论是β还是β+,β粒子的质量都是电子的质量,约为a粒子的1/7300。β射线的能量是连续分布的,从低能(接近0)到其最高能量都有。β射线的穿透能力比a射线强,可穿过几毫米厚的铝板,电离作用比a射线弱,但也能使空气电离。

③γ射线。在电磁场中不发生偏转,说明它是一种不带电的中性粒子。研究表明,γ射线是一种波长短、能量大的电磁波。它从原子核里面发射出来,不带电,以光速运动。γ射线的能量一般在几十keV至几MeV,穿透能力很强。MeV的γ射线能穿过几十厘米厚的铝板。

④其他射线。除了上述的三种射线外,在辐射防护实践中还有X射线、中子以及β射线与物质作用时可能放出的轫致辐射(一种穿透力强的电磁辐射)等。

(3)放射性衰变规律。放射性衰变是一个随机的过程,我们无法预知在某个时刻某个原子核将发生衰变。大量的放射性原子核组成放射源,随着时间的流逝,组成放射源的放射性核素的数目将越来越少。

式中,N0为初始时刻放射源中放射性核素的数目,N为时刻t时放射源中放射性核素的数目,γ称为衰变常量,其量纲是时间的倒数。它的大小决定了衰变的快慢,只与放射性核素的种类有关。

(4)放射性活度及其单位。放射源单位时间衰变的次数称为放射源的放射性活度。放射性活度与放射性核素数目具有相同的指数衰变规律。

放射性单位的国际单位制(SI)为“贝可勒尔”(Becquerel),即每秒一次衰变,符号为Bq。即:

(二)辐射剂量及其单位简介

辐射剂量用于对电离辐射与物质相互作用时产生的真实的或潜在的效应提供一个相关的量度,用来描述辐射在物质内沉积的能量及辐射在物质内所产生效应的量度。

(1)照射量(X)。照射量是辐射防护中沿用最久,用以度量X射线或γ射线在空气中产生电离本领的大小的一个物理量。其定义:一束X射线或γ射线穿过单位质量空气时,与空气发生相互作用而产生次级电子,当这些次级电子损失其全部能量后,所产生的同一种符号的带电粒子(电子或正离子)的总电荷量的绝对值。照射量是一个可以直接测量的物理量。

照射量的专用单位是伦琴(R),它与SI单位的关系为:

(2)吸收剂量(D)。当电离辐射与物质相互作用时,单位质量的受照物质吸收电离辐射能量的大小,称为吸收剂量。吸收剂量的S1单位为焦耳每千克(J/kg),专用名称为戈瑞(Gy),旧单位(非法定计量单位)为拉德(rad),它们之间的关系为:

(3)当量剂量(H)。在相同的吸收剂量下,不同的辐射可能产生不同的生物效应。为描述这一特性,引入了辐射权重因子和当量剂量。组织或器官尹酊当量剂量HT为:

式中,D为辐射在某组织或器官的吸收剂量;叫一为辐射权重因子,表示不同种类、不同能量的射线对机体的相对危害,其值可查相关教材或手册。

参考资料:实验室安全与环境保护


【关键词】原子核,核辐射,a射线,β射线,国家标准物质网 

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