环境中放射性的来源.pptx

第二章第二章 环境中放射性起源环境中放射性起源环境中放射性的来源第1页2.1天然辐射源(一一)天然源天然源 (1)宇宙射线宇宙射线 初级宇宙线初级宇宙线质子（质子（87）、）、粒子（粒子（10）、重带电粒子、电子、）、重带电粒子、电子、中子等。中子等。高能辐射，穿透力很强高能辐射，穿透力很强;次级宇宙线次级宇宙线初级宇宙射线与大气作用产物。初级宇宙射线与大气作用产物。比初级弱比初级弱 放射性核素放射性核素 原生放射性核素：原生放射性核素：以以238U、232Th和和235U为起始核素三个天然放射系，以及独立长寿为起始核素三个天然放射系，以及独立长寿命放射性核素如命放射性核素如40K等。等。宇生放射性核素：宇生放射性核素：对公众剂量有显著贡献核素，对公众剂量有显著贡献核素，14C、3H、22Na、7Be。环境中放射性的来源第2页(2)陆地陆地 辐射辐射(外照射外照射)本底辐射：天然放射性物质产生辐射本底辐射：天然放射性物质产生辐射+宇宙射线宇宙射线 起源：起源：原始存在（原生原始存在（原生)、宇宙射线产生系列放射性核素、宇宙射线产生系列放射性核素、非系列放射性核素非系列放射性核素 自发裂变核素自发裂变核素铀系（铀系（U-238系系)钍系（钍系（Th-232系）系）锕系（锕系（U-235系）系）U Pa Tu Ac Ra Fr Rn At Po Bi Pb Tl 铀铀 镤镤 釷釷 锕锕 镭镭 钫钫 氡氡 砹砹 钋钋 铋铋 铅铅 铊铊我国全国本底调查表明我国全国本底调查表明:(土壤中含量土壤中含量)40k:580 200 Bq/kg 232Th系列系列:49 28 Bq/kg 72nGy/h 238U系列系列:40 34 Bq/kg 美国调查结果平均值与我国类似美国调查结果平均值与我国类似,但钍和钾略低一些但钍和钾略低一些,平均剂平均剂量率量率:55 nGy/h 剂量率剂量率:室内室内/室外室外=0.8 2.0 全世界人口加权平均值全世界人口加权平均值:0.46 mSv环境中放射性的来源第3页(3)陆地辐射陆地辐射(内照射内照射,氡除外氡除外):长寿命天然放射性核素摄入长寿命天然放射性核素摄入:40k:丰度丰度 0.118%;比活度比活度 55 Bq/kg 年有效剂量年有效剂量(成年成年)0.165 mSv 232Th系列和系列和238U系列系列:年有效剂量年有效剂量 0.06 mSv 照射量改变与饮食结构和习惯相关照射量改变与饮食结构和习惯相关环境中放射性的来源第4页(4)陆地辐射陆地辐射(氡及其衰变产物内照射氡及其衰变产物内照射)氡是人体受天然照射最有意义要素氡是人体受天然照射最有意义要素 氡在天然放射性核素中三个同位素氡在天然放射性核素中三个同位素:锕系列锕系列(235U系系)219Rn(锕射气锕射气)钍系列钍系列(232Th系系)220Rn(钍射气钍射气)铀系列铀系列(238U系系)222Rn(氡射气氡射气)222Rn是最有意义同位素是最有意义同位素:T1/2=3.825天天 220Rn只有在只有在232Th含量高地域才主要含量高地域才主要:T1/2=55.6秒秒室内室内222Rn水平水平:与房屋下土壤、建材、结构、通风等原因相关与房屋下土壤、建材、结构、通风等原因相关 220Rn与与222Rn产生产生:取决取决228Ra与与226Ra Ra 比活度比活度:花岗岩花岗岩 沉积岩、变质岩沉积岩、变质岩 玄武岩玄武岩室内室内222Rn水平水平:我国我国 24Bq/m3(Max:378 Bq/m3)美国美国 42Bq/m3(Max:1420Bq/m3)世界平均世界平均 42Bq/m3产生年平都有效剂量：产生年平都有效剂量：1.2 mSv环境中放射性的来源第5页天然电离辐射源所致成年人年平都有效剂量天然电离辐射源所致成年人年平都有效剂量 照照 射射 年有效剂量年有效剂量(mSv)成成 份份 正常本底地域正常本底地域 剂量高值地域剂量高值地域 宇宙射线宇宙射线 0.38 2.0 宇生放射性核素宇生放射性核素 0.01 0.01 陆地辐射陆地辐射:外照射外照射 0.46 4.3 陆地辐射陆地辐射:内照射内照射(氡除外氡除外)0.23 0.6 陆地辐射陆地辐射:氡及子体内照射氡及子体内照射 吸入吸入222Rn 1.2 10 吸入吸入220Rn 0.07 0.1 食入食入222Rn 0.005 0.1 合合 计计(摄入值摄入值)2.4环境中放射性的来源第6页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 （UNSCEAR UNSCEAR UNSCEAR UNSCEAR）辐辐 射射 源源年年有有效效剂剂量量mSv平平均均值值经典范围值 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0.28（0.30）a 中子成份0.10（0.08）宇生核素宇生核素0.01（0.01）宇宙射线与宇生核素小计宇宙射线与宇生核素小计0.390.31.0b 陆地外照射陆地外照射 室外室外0.07（0.07）室内室内0.41（0.39）陆地外照射小计陆地外照射小计0.480.30.6c 外照射外照射合合计计0.870.61.6环境中放射性的来源第7页 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）辐辐射射源源 年年有有效效剂剂量量 mSv平平均均值值经典范围值 内照射内照射 吸入内照射吸入内照射 铀、钍系列铀、钍系列0.006（0.01）氡（氡（222Rn）1.15（1.2）钍（钍（220Rn）0.10（0.07）吸入内照射小计吸入内照射小计1.260.210d 食入内照射食入内照射40K0.17（0.17）铀和钍系铀和钍系0.12（0.06）食入内照射小计食入内照射小计0.290.20.8e 内照射 累计 1.55 总总计计2.4110环境中放射性的来源第8页 正常本底地域天然辐射源正常本底地域天然辐射源 致人体年有效剂量致人体年有效剂量辐射起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 外照射外照射0.48陆地放射性核素内照射(不包含氡)0.29氡及其子体氡及其子体1.25总总计计2.4环境中放射性的来源第9页 部分岩石放射性部分岩石放射性岩石名称 Ra/(10-4%)U/(10-4%)Th(10-4%)火成岩 花岗岩类（酸性）1.4413 基 性 0.471.24 超基性 0.200.72.0沉积岩 4.30.5 石灰岩 0.51.51.3 粘 土 1.34-砂 岩 0-1.53.0-粘土质页岩 1.0-环境中放射性的来源第10页部分国家天然本底水平部分国家天然本底水平环境中放射性的来源第11页世界天然辐射高本底地域世界天然辐射高本底地域（UNSCEAR UNSCEAR）国家国家 地地 区区 区区 域域 特特 证证 近似近似人口人口 空气吸收剂量率空气吸收剂量率a a （nGynGyh h-1-1）巴西巴西Guarapari Mineas Guarapari Mineas Gerais and Goias Gerais and Goias Pocosde Caldas Pocosde Caldas AraxaAraxa独居石砂，沿海地域火山侵入岩 7300073000350 350 9090170170（街道）（街道）90909000090000（海滩）（海滩）11011013001300平均平均340340平均平均28002800中国中国 广东阳江广东阳江 独居石微粒独居石微粒 80000 80000 平均平均370 370 埃及埃及 尼罗河三角洲尼罗河三角洲 独居石砂独居石砂 20400 20400 法国法国 中央区中央区西南西南 花岗岩花岗岩,石石砂铀矿砂铀矿 7000000 7000000 2020400400101010000 10000 印度印度 克拉拉和马德拉斯克拉拉和马德拉斯恒河三角洲恒河三角洲 独居石砂，沿海地域200Km长，0.5Km宽 1000000 1000000 20020040004000平均平均18001800260260440 440 环境中放射性的来源第12页 世界天然辐射高本底地域（续）世界天然辐射高本底地域（续）国家国家地地区区区区域域特征特征近似近似人口人口空气吸收剂空气吸收剂量率量率a（nGyh-1）伊朗伊朗腊姆萨尔腊姆萨尔马哈拉马哈拉泉水泉水 70170008004000意大利意大利拉齐奥拉齐奥坎帕尼亚坎帕尼亚奥维多城奥维多城 南托斯卡纳南托斯卡纳火山土壤火山土壤5100000560000021000100000平均平均180平均平均200平均平均560150200纽埃岛纽埃岛太平洋太平洋火山土壤火山土壤4500最大最大1100瑞士瑞士TessinAlps，Jura片磨岩土壤中片磨岩土壤中2 226Ra300000100200环境中放射性的来源第13页我国部分我国部分 辐射较高地域辐射较高地域地地点点面面积积km2陆陆地地辐辐射射剂剂量量率率nGyh-1土壤中天然放射性核素含量土壤中天然放射性核素含量Bqkg-1原原野野道道路路室室内内样样品品点数点数均值均值点数点数均值均值点数点数均值均值数数238U232Th226Ra40K河北河北驻马店驻马店约约2002209.22197.72279.3445.4174.244.3656.6福建福建鬼头山鬼头山232409.41432.113638693261253广东广东阳江阳江约约50048138.851138.057255.6广西花山广西花山-姑婆山姑婆山约约50017205.216278.2170211184766四川四川降札温泉降札温泉6053940最高点最高点6900最高点最高点8600（浴室）（浴室）30001.61041562.0104262环境中放射性的来源第14页2.2 人工辐射人工辐射源起源于放射性物质生产、使用人工辐射源起源于放射性物质生产、使用及核爆炸。它们在使用、生产放射性物质及核爆炸。它们在使用、生产放射性物质同时会排出放射性废物。同时会排出放射性废物。环境中放射性的来源第15页2.2.1 2.2.1 矿物开采和应用矿物开采和应用 1.1.煤煤燃煤对环境影响燃煤对环境影响化学物质污染化学物质污染放射性物质污染放射性物质污染煤散逸飞灰中放射性核素平均含量：煤散逸飞灰中放射性核素平均含量：40K为为265Bq/kg，238U为为200Bq/kg，210Pb为为930Bq/kg，210Po为为1700Bq/kg，232Th为为70Bq/kg，228Th为为为为110Bq/kg，228Ra为为130Bq/kg燃煤电站造成居民辐射剂量燃煤电站造成居民辐射剂量是核电站是核电站3倍！倍！环境中放射性的来源第16页2 2磷酸盐矿物应用磷酸盐矿物应用2.2.1 2.2.1 矿物开采和应用矿物开采和应用 磷肥中238U和226Ra比活度分别为4000和1000Bqkg-1（P2O5），全球每年消耗磷量相当于3000万吨P2O5，成为环境中可迁移226Ra最主要起源之一。环境中放射性的来源第17页2.2.22.2.2日常活动中辐射日常活动中辐射环境中放射性的来源第18页类型类型剂量水平剂量水平(mSv)看电视天天2小时0.01mSv/a夜光表夜光表0.02mSv/a乘飞机km0.005mSv/h眼镜（局部）眼镜（局部）0.010.04mSv/a家用天然气（局部）家用天然气（局部）0.060.09mSv/a假牙（局部）假牙（局部）1Sv/a吸烟天天20支（“钋弹”）0.51mSv/a诊疗X射线人均年有效剂量0.3CT人均单次有效剂量人均单次有效剂量8.6使用火力发电厂带来照射0.005核电站附近人均年有效剂量核电站附近人均年有效剂量0.001-0.02核设施附近人均年有效剂量核设施附近人均年有效剂量0.001-0.2环境中放射性的来源第19页 人工辐射人工辐射医疗辐射医疗辐射1.1.放射诊疗放射诊疗 2.2.放射治疗放射治疗 3.3.核医学核医学医疗辐射是最大人工辐射起源；各种人工医疗辐射是最大人工辐射起源；各种人工放射性核素，大约放射性核素，大约80用于医学目标。用于医学目标。环境中放射性的来源第20页全世界医用全世界医用X X射线检验频率、有效剂量和集射线检验频率、有效剂量和集体剂量（体剂量（1991-19961991-1996）检检 查查 每1000人口检验次数 每次检验有效剂量，mSv年集体剂量，年集体剂量，人人Sv Sv 胸部胸部X X射线摄影射线摄影 87 87 0.14 0.14 71200 71200 胸部胸部X X射线透视射线透视 37 37 1.1 1.1 234700 234700 腰椎腰椎 15 15 1.8 1.8 159000 159000 胸椎胸椎 4.1 4.1 1.4 1.4 33400 33400 骨盆和腹部骨盆和腹部 11 11 0.83 0.83 53300 53300 上胃肠道上胃肠道 13 13 3.7 3.7 274000 274000 环境中放射性的来源第21页全世界医用全世界医用X X射线检验频率、有效剂量和集射线检验频率、有效剂量和集体剂量（体剂量（1991-19961991-1996）（续）（续）检检查查每1000人口检验次数 每次检验有效剂量，mSv 年集体剂量，年集体剂量，人人Sv下胃肠道下胃肠道3.46.4127000尿路造影尿路造影3.83.781300CT168.6785000血管造影血管造影2.112143000介入程序介入程序0.842098000总总计计3302330000环境中放射性的来源第22页2.2.3核试验自自1945年年7月月16日美国在新墨西哥进行第一次原子弹试验以来，大气层核日美国在新墨西哥进行第一次原子弹试验以来，大气层核武器试验不停发生，尤其在武器试验不停发生，尤其在1952 1954、1957 1958和和1961 1962年期间年期间美苏进行了大量大当量核试验美苏进行了大量大当量核试验,这期间（共这期间（共9年）核试验次数占年）核试验次数占19451980期间核试验总次数期间核试验总次数67.2%,爆炸总当量更超出爆炸总当量更超出87%。其中。其中1952 1954:试验试验45次，核爆炸总当量次，核爆炸总当量60.01Mt，1957 1958:试验了试验了137次，核爆炸总当量次，核爆炸总当量66.44Mt，1961 1962:试验了试验了177次，核爆炸总当量次，核爆炸总当量256.9Mt。迄今全球共在迄今全球共在27个核试验场进行了个核试验场进行了2419(2057,1834-1998)次核试验。次核试验。1964年年10月月16日日中国第一次核试验蘑菇云在罗布泊升起，我国在罗布泊试中国第一次核试验蘑菇云在罗布泊升起，我国在罗布泊试验场共进行了验场共进行了22次大气层核试验。次大气层核试验。环境中放射性的来源第23页环境中放射性的来源第24页塞米巴拉金斯克核试验塞米巴拉金斯克核试验场场环境中放射性的来源第25页核试验放射性核素沉积密度逐年改变核试验放射性核素沉积密度逐年改变 环境中放射性的来源第26页南、北半球南、北半球 Cs-137Cs-137沉积密度逐年改变沉积密度逐年改变环境中放射性的来源第27页 大气层核试验致我国居民平都有效剂量负担大气层核试验致我国居民平都有效剂量负担环境中放射性的来源第28页全球性核试验所致我国公众全球性核试验所致我国公众平都有效剂量负担平都有效剂量负担（Sv）（19541999）外照射路径：469（50.8%）食入路径：300（32.5%）吸入路径:154（16.7%）累计：923环境中放射性的来源第29页 核试验所致我国公众照射逐年改变情况核试验所致我国公众照射逐年改变情况 1959年和年和1963年年我国公众所受剂我国公众所受剂量最大，分别为量最大，分别为0.203mSv/a和和0.202mSv/a，1963年之后，公年之后，公众受照剂量逐步众受照剂量逐步降低，在降低，在1971年年前后又出现不太前后又出现不太显著小峰。显著小峰。环境中放射性的来源第30页2.2.4 核能生产1.铀矿开采和水冶铀矿开采和水冶 氡、铀、钍、镭等放射性核素氡、铀、钍、镭等放射性核素2.核电站核电站 反应堆运行：大气，反应堆运行：大气，Kr、Xe、I、3H、14C、16N、35S、41Ar；水中，；水中，3H和裂变产物。和裂变产物。乏燃料后处理：长寿命核素，乏燃料后处理：长寿命核素，3H、14C、85Kr、90Sr等，等，以及超铀元素同位素以及超铀元素同位素环境中放射性的来源第31页核电力生产连续到2500年时年人均当量剂量预计值项目项目年份年份198021002500年核发电预计值年核发电预计值GW(e)8010001000010000年集体有效剂量年集体有效剂量(人人Sv)500100000250000世界人口世界人口(109)4101010年人均当量剂量年人均当量剂量(Sv)0.112025占天然辐射源平均暴露量百分数()0.0050.0511环境中放射性的来源第32页2.2.5 核事故核事故1 1民用核反应堆事故民用核反应堆事故 1979年3月美国三里岛应堆事故和1986年4月前苏联切尔诺贝利反应堆事故。三里岛事故释放对工厂周围80km范围内公众造成人均剂虽为15人 Sv，最大个人外照射剂量预计为850人 Sv.80km内公众集体有效剂量为20人Sv，总局地和区域公众集体有效剂量为40人Sv。切尔诺贝利事故中释放放射性核素总量预计为12EBq，主要放射性核素为131I(630PBq)、134Cs(35PBq)和137Cs(70PBq)，其中弥散到其它国家核素量131I为210PBq，137Cs为39.2PBq。环境中放射性的来源第33页2.2.5 核事故核事故2.军用核设施军用核设施19571957年年9 9月发生前苏联月发生前苏联车车尔尔雅雅宾宾斯克斯克钚钚生生产产中心事故和同年中心事故和同年1010月月发发生生英国温茨英国温茨凯凯尔尔反反应应堆事故堆事故。车尔雅宾斯克事故时放射性烟云上升到约车尔雅宾斯克事故时放射性烟云上升到约1000m高空，高空，11h内在厂区周围约内在厂区周围约300km范围内形成一个椭圆形放射性沉积区，其边界上范围内形成一个椭圆形放射性沉积区，其边界上90Sr地面沉降密度为地面沉降密度为4kBqm-2(为全球落下灰水平为全球落下灰水平2倍倍)。今后，己沉积核素在一定程度上又出现了再分。今后，己沉积核素在一定程度上又出现了再分布，布，la后污染区面积到达后污染区面积到达15000一一23000km2，包括人口约，包括人口约27万。万。温茨凯尔事故释放造成大范围牧区污染，对公众造成照射主要核素是温茨凯尔事故释放造成大范围牧区污染，对公众造成照射主要核素是131I，主要路，主要路径是经牧草一奶牛一牛奶路径摄入，场址附近公众中，成人甲状腺剂量约径是经牧草一奶牛一牛奶路径摄入，场址附近公众中，成人甲状腺剂量约10mGy，儿童可能高达儿童可能高达100mGy;事故在英国及其它欧洲国家造成总集体有效剂量预计为事故在英国及其它欧洲国家造成总集体有效剂量预计为人人Sv，其中地面沉积外照射占，其中地面沉积外照射占300人人Sv，吸入内照射占，吸入内照射占900人人Sv，食入内照射占，食入内照射占800人人Sv。主要贡献来自。主要贡献来自131I(37)、210Po(37)和和137Cs(15)。环境中放射性的来源第34页3 3核武器运输核武器运输19661966年年1 1月在西班牙地中海岸曾发生装运核武器飞机坠毁事故，未能及时月在西班牙地中海岸曾发生装运核武器飞机坠毁事故，未能及时打开降落伞核武器击地引发起爆炸药爆炸，易裂变物质释放，造成打开降落伞核武器击地引发起爆炸药爆炸，易裂变物质释放，造成2.26km2.26km2 2城镇地域受城镇地域受239239PuPu和和240240PuPu污污染。染。1968年年1月，美国携带核武器飞机坠毁于北苏格兰海岸附近，月，美国携带核武器飞机坠毁于北苏格兰海岸附近，使使239Pu污污染染1.2万平方米区域。万平方米区域。环境中放射性的来源第35页4.4.我国核事故情况我国核事故情况1988-1998年放射性事故年度分布年放射性事故年度分布环境中放射性的来源第36页事故发生领域统计环境中放射性的来源第37页密封放射源未被破坏事故密封放射源未被破坏事故位置年份装置受照主要原因人数照射健康后果安徽1963辐照装置60Co,2.91011Bq，装在400千克铅罐内，长久不用而放置在河塘边，农民将源从罐中取出带回家放了10天,全家6人和村民67人受照736人急性放射病,其中2人死亡北京1979在钢筋混凝土建筑物底座下发觉放射源（60Co,31010Bq）小剂量照射黑龙江1985辐照装置购源(137Cs,3.71011Bq)因不具备条件而没用,后被学生盗走卖给收废品人,然后裸源放家中达3个月93人急性放射病，其中1人照后22月个死亡山西1992辐照装置1973年建辐照室,1980年停用,1992年清理辐照室,误将1源(60Co,4.71011Bq)留水池底,施工时民工捡起放口袋内带回家,住院时带入医院1654人急性放射病,其中3人死亡吉林1996探伤机192Ir活度2.81012Bq，深夜探伤机锁坏源掉出，次日早8点1员工拾后放入右前裤袋，午后放床下，5时发觉移走源1中度骨髓型急性放射病，切除3肢广东1998探伤机密封192 Ir源丢失,废品收购店收，砸破源全露，多人受照，活度6.01012Bq 7全身照射最大者0.25Gy河南1999远距离治疗机收购经屡次非法转让带60Co源（2.141013Bq）治疗机,2人将两根源棒从铅罐中取出,轮番扶持击打源棒历时3 h72人急性放射病，剂量最大者5.61Gy环境中放射性的来源第38页