核反应堆安全--放射性物质释放及其危害分析

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1、第四章 放射性物质释放及其危害分析第一节 基本概念1. 放射性衰变放射性衰变 放射性：不稳定核素经过自发地发射射线而蜕变成其它核素的现 象。 主要类型： 活度：单位时间原子核衰变的数目，单位Bq ，Ci2. 粒子和物质相互作用粒子和物质相互作用 还包括中子、质子、X射线 能量范围几 kev 十几Mev 辐射剂量：单位质量物质吸收的辐射能，单位Gy（J/kg） 1）重带电粒子与物质的相互作用（如质子、）重带电粒子与物质的相互作用（如质子、 ）：）：n 重带电粒子与核外电子作用方式： 弹性碰撞 非弹性碰撞：电离 激发n 电离： 能量范围 10kev10Mev 穿透能力：气体 几厘米 固体、液体 几

2、十微米 时间： 气体 109s 固体、液体 1012s 1011s 电离： 1Mev重带电粒子产生 104个离子对 基本不改变方向 2）电子与物质的相互作用：）电子与物质的相互作用：n 电子的静止质量为 的1/1700n 与核外电子作用方式： 非弹性碰撞：电离 激发 特点：损失大部分甚至全部能量n 与原子核作用方式： 非弹性碰撞：轫致辐射 特点：损失大部分甚至全部能量n 电离： 1Mev电子在水中每微米产生 5个离子对 散射严重 距离：空气中 几米 3） 射线与物质的相互作用：射线与物质的相互作用：n 电磁波n 与物质作用方式： 光电效应:全部能量传递给电子，本身不再存在 康普顿效应：部分能量

3、传递给电子，本身发生散射 电子对效应：成为正负电子对n 特点 穿透力强 3. 辐射生物学效应辐射生物学效应n 急性效应和潜伏效应急性效应和潜伏效应 1）急性（早期）效应 特点： 组织器官受损 在一定剂量下可恢复 损伤程度随辐射剂量增强而提高 例：红肿，放射性治疗 2）潜伏（晚期）效应 特点： 改变遗传密码 发生的概率随辐射剂量的增大而提高 损伤程度与辐射剂量无关 例：辐射育种，白血病 n随机效应和随机效应和非随机效应非随机效应n躯体效应和躯体效应和遗传效应遗传效应 按效应发生的个体按效应发生的个体按效应表现情况按效应表现情况按剂量 - 效应关系按剂量 - 效应关系躯体效应躯体效应遗传效应遗传效

4、应大剂量照射的大剂量照射的急性效应 急性放射病急性效应 急性放射病低剂量率长期低剂量率长期照射的效应 慢性放射病(?)照射的效应 慢性放射病(?)受照射远期发生的效应受照射远期发生的效应白血病白血病癌症癌症非特异性寿命缩短(?)非特异性寿命缩短(?)不育不育白内障白内障特殊的躯体效应特殊的躯体效应室内受照后室内受照后胚胎和胎儿的效应：胚胎和胎儿的效应：先天性畸形先天性畸形生长发育缺陷生长发育缺陷远期恶性疾病的诱发远期恶性疾病的诱发染色体畸变染色体畸变发生在体细胞：肿病(?)，免疫异常发生在体细胞：肿病(?)，免疫异常发生在性细胞：发生在性细胞：遗传性疾病遗传性疾病先天性畸形先天性畸形生长发育障

5、碍生长发育障碍基因突变基因突变非随机性效应非随机性效应随机性效应随机性效应致死性效应致死性效应一些确定性效应阈值一些确定性效应阈值n内照射和外照射内照射和外照射 1）外照射 是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包括均匀全身照射、局部受照。 2）内照射 存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射作用于敏感器官。当量因子当量因子辐射类型和能量范围辐射类型和能量范围 WR所有能量的光子所有能量的光子1所有能量的电子、所有能量的电子、 子子1中子中子 （能量（能量10keV） 5 （能量（能量10100keV ）10 （能量（能量100keV2MeV ）20 （能量（能量220MeV ）10

6、20MeV 5质子质子 （能量（能量2MeV ）5 粒子粒子 20组织权重因子组织权重因子组织或器官组织或器官WT睾丸睾丸红骨髓红骨髓结肠结肠肺肺胃胃膀胱膀胱乳腺乳腺肝肝食道食道甲状腺甲状腺皮肤皮肤骨表面骨表面其余组织或器官其余组织或器官0.200.120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.05第二节 放射性物质的产生1. 裂变产物裂变产物n 40中不同元素，近200中核素n质量数为85105和130150左右的核素具有较高份额n释放到环境的核素主要是 高裂变产额 中等半衰期 气态或易挥发物质n主要有： 惰性气体，不被吸附，主要危害外照射 易挥发物

7、质，如碘，易于内照 2. 锕系元素锕系元素n 发射射线n 不产生外部剂量n 半衰期较长，对长期群体剂量产生影响n 占乏燃料放射性活度的主要部分n 对健康的主要危害是由于吸入了地面沉积的非悬浮物引起的 n 主要核素：Pu Cm3. 活化产物活化产物n 活化产物的形成： 一回路冷却剂和结构材料 腐蚀产物n 活化产物的利用 :N-16n 腐蚀产物的去除4. 裂变产物的性能裂变产物的性能第三节 事故情况下放射性的释放 1. 放射性释放机理放射性释放机理n气隙释放：燃料包壳与芯块气隙出现喷放性气体释放n熔化释放：燃料熔化n汽化释放：熔融堆芯穿压力容器和安全壳底部与混凝土作用n蒸汽爆炸释放：熔融堆芯与压力

8、容器中残存的水作用2. 裂变产物特性裂变产物特性类别分组主要核素气体惰性气体Xe、Kr易挥发卤素I、Br碱金属Cs、Rb碲Te、Se、Sb难挥发碱土金属Ba、Sr贵金属Ru、Rb、Pd等稀土金属Y、La、Ce、Pr等难熔氧化物Zr、Nb第四节 放射性物质在大气中的扩散第五节 放射性释放物的健康效应1. 核事故下主要辐射的途径核事故下主要辐射的途径 1) 放射性烟云的外照射 2）烟云地面沉积放射性的外照射 3）吸入空气中放射性的内照射 4）摄取食物造成的内照射2. 核事故下主要辐射核事故下主要辐射 1) 放射性烟云的外照射 2）烟云地面沉积放射性的外照射 3）吸入空气中放射性的内照射 4）摄取食