7.2防治放射性污染

2018-04-15 作者： 王麟生；戴立益

7.2防治放射性污染

放射性现象的发现、核能的开发带来核技术在科研、教育、医疗、工业、农业等许多领域中的广泛应用。Www.Pinwenba.Com 吧但是这种应用也伴随着现实的或潜在的放射性污染。而且从污染物对人和生物的危害程度看，放射性物质的污染要比其他污染严重得多。正因为如此，从核技术开发应用以来，人类就对放射性污染的防治极其重视，采取了一系列严格的措施，并将这些措施以法律的形式确定下来。

7.2.1核衰变和放射性

原子是由原子核和核外电子所组成的。原子核由一定数目的质子和中子所组成，组成核的质子和中子总称核子，其总数等于原子核的质量数。我们将质子数、中子数相同的一类原子称为核素，常用符号AZX表示，其中X为元素符号，左上角A表示核质量数，左下角Z为原子序数，核内质子数等于元素的原子序数。原子序数(即核内质子数)相同，质量数(即中子数)不同的核素互称为同位素，它们在元素周期表中占据同一位置，如氢有三种核素1H、2H和3H，它们互称为同位素，氧也有3种同位素，即16O、17O和18O，而氮有4种同位素。同位素的原子序数相同、核电荷数相同，核内质子数相同、核外电子书相同，但核内中子数不同，质量不同，物理化学性质相近，但原子核性质的差别可能很大，如3H能发射馍湎撸 1H和2H却很稳定。

迄今为止，已发现的核素有2000多种，其中绝大多数是不稳定核素。不稳定核素的原子核能自发地发射出射线而转变成另一种原子核，这种过程称为核衰变，这种原子核能自发地发射出射线的性质称为放射性，具有放射性的核素称为放射性核素，不具有放射性的核素称为稳定核素。核衰变是放射性核素的特征核性质，在一般情况下，不受外界条件，如温度、压力、电磁场等的影响。

核衰变可根据其发射出的射线性质进行分类，常见的有崴ケ洹⑩衰变和闼ケ洹?

崴ケ涫欠派湫院怂胤⑸溽粒子变为另一种核素的过程，如：

22688Ra(镭)22286Rn(氡)+ (42He)实际上崃Ｗ泳褪呛 (He)原子核。

馑ケ涫侵负说绾筛谋涠柿渴槐涞暮怂ケ洌纾?

21083Bi(铋)21084Po(钋)+ -(0-1e)实际上饬Ｗ泳褪堑缱印?

由激发态原子核通过发射闵湎 (亦叫愎庾 )跃迁到低能态(或基态)的过程称为闼ケ浠蜚跃迁，如：

6027Co*(钴)6027Co+阍阢衰变时，核素的原子核的质量和电荷都保持不变，只是能量状态改变而已。因此闼ケ洳⒚挥斜涑闪硪恢趾怂亍Ｕ馐怯脶衰变和馑ケ洳灰谎摹ＭǔＴ卺衰变和馑ケ涔讨校捎谠雍舜τ诩し⑻酝樗孀陪射线放射。

核衰变是一个随机过程，我们一般可以用半衰期来衡量放射性核素核衰变的快慢程度。半衰期T1/2是指单一的放射性核素衰变过程中，放射性核的数目减少到原数目一半所需的时间。T1/2=0.693/耄街须为原子核的衰变常数。半衰期与原子核的衰变常数成反比关系，衰变常数胧怯稍雍说奶卣骼淳龆ǖ模煌姆派湫院怂仄浒胨テ谙嗖詈艽螅痰目尚∮ 1秒，长的可达到1015年以上。

7.2.2环境中放射性污染的来源

铀、钍、镭、铯等放射性物质发射出来的射线会造成放射性污染。自然环境中放射性的辐射源，有天然的和人工的两大类。天然辐射源所产生的总辐射水平称为天然放射性本底，它是判断环境是否受到放射性污染的基准。

天然放射性来源

1.宇宙射线

宇宙射线是一种从宇宙空间射向地球的高能粒子流，其中尚未与地球大气圈、岩石圈和水圈中的物质发生相互作用的叫初级宇宙射线，主要成分包括约85％的质子，约14％的崃Ｗ右约吧儆 1％的重核。由初级宇宙射线与物质相互作用形成的次级宇宙射线，主要由鸾樽樱介子和电子等亚原子粒子组成。初级宇宙射线具有极大的动能，穿透能力很强。

宇宙射线的迁移分布受纬度和海拔高度的影响。由于地球上层大气对宇宙射线有强烈的吸收作用，宇宙射线的强度随着高度的下降而急剧下降。在不同的纬度地区，宇宙射线的强度也不相同。此外，宇宙射线的强度与太阳活动和星际间的磁场有一定的关系，随时间发生变化，有一定的周期性。

2.宇生放射性核素

宇宙射线与大气圈中的物质相互作用，产生了大量的放射性核素，这些核素中大部分是以散裂形式产生的碎片，也有一些是稳定原子与中子或旖樽酉嗷プ饔貌幕罨铩Ｋ堑姆植际芎０胃叨群臀扯鹊挠跋欤淝慷扔胗钪嫔湎呦嗨啤?

3.原生放射性核素

我们把在地球形成期间出现的放射性核素称为“原生放射性核素”。与地球同时形成的放射性核素有很多，但具有足够长半衰期，以致一直存在至今的却为数不多，意义最重大的有40K，238U和232Th。它们通过放射性衰变，产生一系列的放射性子体，广泛地分布于地球环境中，主要贮存于岩石圈中，且在不同的地区浓度差异较大，主要受基岩类型、成因、矿物化学组成、土壤及植被发育程度和类型的影响。

地球环境中的原生放射性污染，主要是指那些原子序数大于83的元素。这些放射性元素一般分为铀系、钍系和锕系三个系列。它们主要贮存在水域和矿床中，通过放射性衰变，产生大量的帷 夂豌射线，对地球环境产生强烈的影响。

此外，由于土—气、水—气的相互作用，大气中的原生放射性核素污染也较普遍，主要有氡及其子体污染。空气中氡的浓度受多种因素的影响，同一地点，氡的浓度可能会相差10倍。一般来说，空气中氡的浓度常常受地面岩石、建筑材料、空气通风状况的影响。