培训课程-辐射安全与防护基础知识20150522PPT.pptx

辐射安全与防护基础知识南华大学 核科学技术学院国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用内 容 提 要国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用一. 原子核与放射性国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用原子核中子+++质子电子(电子云)现代原子结构一. 原子核与放射性电磁力原子核与电子结合核力质子与中子结合能级结构核与电子处于不同的能量状态原 子半径 10-10 m原子核半径 10-14 m 核力是短程强作用力 〉〉电磁力 电磁辐射与能级跃迁一. 原子核与放射性内层电子能级的跃迁x射线电磁辐射与能级跃迁原子和分子外层电子能级跃迁紫外光可见光核技术基础知识红外光分子振动和转动能级跃迁分子转动能级及电子自旋能级跃迁微波原子核自旋能级跃迁无线电波电磁辐射谱一. 原子核与放射性核技术基础知识放射性核素衰变基本规律一. 原子核与放射性N0: (t=0)时放射性原子核的数目N: 经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目?: 放射性原子核衰变常数。大小只与原子核本身性质有关，与外界条件无关;数值越大衰变越快T1/2 =(ln2)/ ?: 放射性原子核的半衰期指数衰减规律N = N0e-?tN = N0e-(ln2/T1/2)t查核素 看衰变纲图一. 原子核与放射性核技术基础知识镭核反应与能量释放一. 原子核与放射性核与核或粒子相互作用生成新核并放出能量和粒子中子引起 235U裂变 H 原子核聚变 H 的燃烧核技术基础知识核反应n + 14N → 14C + p 释放巨大能量: 一公斤铀-235相当于2万吨梯恩梯炸药原子核的贡献一. 原子核与放射性核技术基础知识核技术基础知识巨大的能量原子核的贡献强有力的射线核能工程核技术二. 核辐射与物质的相互作用国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用αβ种类符号电荷（e)静止质量 ( u )α 4He +24.00279β e± ±1 5.486×10-4 ? ? 0 0质 子 p +11.007276中 子 n 01.008665核 辐 射 粒 子 二. 核辐射与物质的相互作用常 见 的 核 辐 射 粒 子带电粒子：αβ p非带电粒子：xγ n核辐射粒子的能量传递 二. 核辐射与物质的相互作用直接电离辐射作用：带电粒子把能量传递给物质，引起物质的某些物理、化学、生物效应。间接电离辐射作用：非带电粒子最终也是通过它们在相互作用过程中产生的带电粒子来实现能量的传递。电离辐射带电粒子与物质的相互作用二. 核辐射与物质的相互作用带电粒子种类重带电粒子： α粒子、质子、?介子电子：β射线、电子带电粒子与物质的相互作用二. 核辐射与物质的相互作用 激发电离韧致辐射带电粒子与物质的相互作用二. 核辐射与物质的相互作用轫致辐射 高速带电粒子通过原子核附近时，受到原子核库仑电场的作用而急剧减速，一部分能量以光子的形式辐射出来，这种辐射称为韧致辐射。原子核带电粒子与物质的相互作用 γ二. 核辐射与物质的相互作用核反应 γ 正电子与负电子相遇发生湮灭 产生两个 0.511 MeV的 γ光子切伦科夫辐射 高速带电粒子在非真空的透明介质中穿行(粒子速度大于光在这种介质中的相速度) 激发出电磁波正电子湮灭钴60辐照装置中放出的切伦科夫辐射 e+ + e-→ γ + γ me++ me - = 0.511 + 0.511 MeV 质量转化为能量 转化效率(100 %) γ 射线与物质的相互作用二. 核辐射与物质的相互作用γ 射线与物质的作用过程分两步第 1 步初级作用三种作用效应 光电效应 康普顿效应 电子对效应 产生次级电子第 2 步次级作用γ射线电离效应次级电子使物质原子电离γ 射线与物质的相互作用核 辐 射 粒 子 二. 核辐射与物质的相互作用二. 核辐射与物质的相互作用光电效应自由电子原子受激原子作用机制光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失了。 γ + A? A* +e- （光电子）γ 射线与物质的相互作用二. 核辐射与物质的相互作用康普顿散射效应 当 ? 光子与物质原子中的一个电子发生弹性相撞时，将部分能量传给电子，电子获得能量后脱离原子而运动，而使物质电离，该电子称康普顿电子。光子本身能量减少又改变了运动方向。当光子的能量为0.5--1.0MeV时，该效应比较明显。γ 射线与物质的相互作用二. 核辐射与物质的相互作用电子对效应能量≥1.02 MeV 的γ射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。 能量转化成质量M = E /C2 M＋γ → M + e++ e- 1.02 MeV