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環(huán)境輻射源

10.1.2.1 宇宙射線

在0.8萬(wàn)～5萬(wàn)km高空由地球磁場(chǎng)捕集使之繞地球運(yùn)動(dòng)，形成電子和質(zhì)子輻射帶，在2萬(wàn)km以內(nèi)稱內(nèi)輻射帶，主要由幾個(gè)到幾百個(gè)MeV質(zhì)子構(gòu)成，主要注量率集中在50 MeV，還有100～400keV的低能質(zhì)子，分布在2萬(wàn)km外，稱外輻射帶，主要為高能電子以及少量低能質(zhì)子。這一空間輻射帶，并不對(duì)地面構(gòu)成危險(xiǎn)。而主要是對(duì)空間飛行的人和生物構(gòu)成危害。

宇宙射線主要是高能質(zhì)子（83%～89%），能量在1～1014 MeV，以及少量重離子、粒子等組成，進(jìn)入大氣層后，與空氣中氮、氧等物質(zhì)作用，產(chǎn)生宇生放射性核素（3H、7Be、14C等）。此外，在對(duì)流層范圍內(nèi)與大氣中的原子核碰撞而產(chǎn)生次級(jí)宇宙射線，主要成分是中子，質(zhì)子，介子，介子和K介子。介子和K介子壽命很短，介子與大氣原子核作用截面很小，是到達(dá)海平面的主要成分。

太陽(yáng)爆發(fā)有大量輻射粒子產(chǎn)生，但由于能量較低（1～100 MeV），大部分不能穿過地球磁場(chǎng)，對(duì)地球表面的影響很小。

宇宙射線對(duì)人群造成的劑量與高度，緯度和屏蔽條件有關(guān)，全球人口平均劑量約為380 Sv。建筑物對(duì)宇宙射線的屏蔽作用和結(jié)構(gòu)、材質(zhì)有關(guān)，對(duì)電離成分的屏蔽作用，小木屋的屏蔽因子為0.96；混凝土建筑為0.42；建筑物對(duì)中子的屏蔽作用不明顯。

宇宙射線與大氣層、巖石層、生物圈的原子核作用，產(chǎn)生的放射性核素3H、7Be、14C、22Na等經(jīng)食入途徑進(jìn)入人體的有效劑量是很少的，3H是0.01Sv，7Be是0.03Sv，14C是12Sv，22Na是0.15Sv。

10.1.2.2 巖石和土壤的天然放射性核素

地球環(huán)境放射性輻射主要決定于地殼巖石和礦物中放射性元素的含量。與地球形成同時(shí)的放射性元素，現(xiàn)在僅余有長(zhǎng)壽命的核素，主要是三個(gè)天然放射性系列，如圖10.1.2所示，鈾系、釷系和錒鈾系，以及一些不成系列的天然放射性元素。三個(gè)天然放射性核素的起始元素分別為238U、232Th和235U，每個(gè)天然放射性系列中都有一個(gè)氣態(tài)放射性核素，是氡的同位素（222Rn、220Rn和219Rn）。由于鈾-235豐度較低，219Rn半衰期很短，人們通常只考慮222Rn和220Rn。氡的衰變子體是鈾系和釷系主要的和輻射體。如鈾系中鐳以后的核素放出的射線占系列的68.2%；射線占將近98%。而且射線的能量也比較高。

圖10.1.2 放射性系列衰變圖

天然放射性核素引起的外照射主要與地殼表層放射性核素的比活度有關(guān)，及其所引起的1 m高處空氣吸收劑量率，如表10.1.1所示。對(duì)于每個(gè)人接受外照射的劑量，主要與活動(dòng)和居住地區(qū)有關(guān)，主要是一些232Th、238U和40K含量高的地區(qū)，如廣東的陽(yáng)江地區(qū)，印度的喀拉拉邦沿海地區(qū)（空氣吸收劑量率達(dá)200～400 Gy/h）。

表10.1.1 氡的輻射性質(zhì)

在測(cè)定地表的環(huán)境輻射水平時(shí)，可以把地表看成是2無(wú)窮大均勻分布源，可用土壤中天然放射性核素的比活度計(jì)算該處（1 m高處）外照射劑量率

環(huán)境地球物理學(xué)概論

式中：ARa、ATh、Ak分別為土壤中226Ra、232Th、40K的比活度；KRa=0.0430；KTh=0.0665；Kk=0.00423；R為1 m高處輻射劑量率，單位為nGy/h。

天然放射性核素進(jìn)入人體引起的內(nèi)照射最重要是空氣中222Rn、220Rn及其短壽衰變子體（見表10.1.1）。氣體222Rn（220Rn）經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體，并沉積在呼吸道內(nèi)，其衰變子體主要是輻射體及其短壽衰變子體（見表10.1.2），根據(jù)計(jì)算：1 Bq222Rn與衰變子體達(dá)到放射平衡時(shí)，其子體釋放的粒子總能量為3.5104 MeV；1 Bq 220 Rn為4.7105 MeV。

表10.1.2 氡的短壽子體的性質(zhì)

10.1.2.3 礦產(chǎn)開采和選冶

包括建筑材料在內(nèi)的大量礦產(chǎn)開采，選冶和搬運(yùn)，破壞了放射性元素的自然循環(huán)和遷移，加大了人和生物的輻射劑量。

鈾礦開采剝離了覆蓋巖石，排除了含量不高的表外礦石，分選中的尾礦、廢水、廢渣，使礦井中的氡大量析出，造成地表輻射污染。鈾礦石地浸雖然免除了礦石外露，其最大污染是注入浸液和溶解的放射性物質(zhì)進(jìn)入地下水。

建筑材料中放射性核素含量較高的花崗巖及其蝕變粘土制成的陶瓷磚等大量進(jìn)入城市，進(jìn)入家庭，改變了輻射環(huán)境，可能造成局部輻射污染。

其他金屬、非金屬礦產(chǎn)和能源礦產(chǎn)（煤、石油、天然氣、地?zé)幔╅_采，加工都會(huì)把地下的放射性核素，大量遷移至地表，如磷肥原料的磷酸鹽礦物中238U、232Th和40K含量都很高，是地面、水體和空氣的重要污染來源。

煤的開采量很大，而且主要用于燃燒，堆放的爐渣和飛灰中放射性核素濃縮3～10倍，因此，在飛灰污染地區(qū)，也是輻射污染地區(qū)。

以上天然輻射所造成的每年平均輻射劑量如表10.1.3所示。

表10.1.3 天然輻射源所致平均輻射劑量

10.1.2.4 人工放射性污染源

人工放射性核素污染來源于核武器試驗(yàn)、核能生產(chǎn)反應(yīng)堆運(yùn)行、固體核廢物處置和放射性同位素應(yīng)用與核事故等。

核爆炸試驗(yàn)的能量主要是235U和239Pu的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)以及氘、氚的聚合反應(yīng)，大氣核爆炸后的裂變產(chǎn)物經(jīng)高溫氣化，上升擴(kuò)散，其中的氣態(tài)物質(zhì)迅速冷凝成各種氣溶膠顆粒，具有很高的放射性比活度。大顆粒在幾百千米范圍內(nèi)沉降，較小顆粒在空中停留較長(zhǎng)時(shí)間后在更大范圍沉降，更小的顆粒進(jìn)入對(duì)流層在同一半球同一緯度范圍沉降，微小的顆粒在世界范圍沉降。

放射性核素在平流層停留時(shí)間可能很長(zhǎng)，90Sr可以停留1年，14C更長(zhǎng)。

在爆炸區(qū)之外造成公眾外照射的主要是中長(zhǎng)壽命核素。造成內(nèi)照射的包括吸入大氣中的微粒和食入放射性污染的食物和水。美國(guó)內(nèi)華達(dá)試驗(yàn)場(chǎng)1951～1956年進(jìn)行過百次核爆炸，場(chǎng)址周圍兒童甲狀腺劑量高達(dá)1 Gy。

固體放射廢物處置前的氣態(tài)或液態(tài)流出物中3H、14C、85Kr和131I易于遷移和彌散。甚至在幾千萬(wàn)年內(nèi)對(duì)公眾造成照射。埋入地下的固體廢物（深層或淺層）主要危險(xiǎn)是被地下水浸出而遷移。

1964年以238Pu為動(dòng)力的SNAP-9A衛(wèi)星重返大氣層時(shí)炸毀，約600 TBq的放射性核素散入平流層中。

表10.1.4所列為各類人工輻射源的釋放核素造成公眾集體有效劑量的估計(jì)量。

表10.1.4 人工輻射源放射性核素釋放量及所致集體有效劑量

宇生放射性核素約20多種,為什么我們特別關(guān)心3H和14C？

百科上說有3H、7Be、14C、22Na

你說的20多種其余16多種分別是什么？得說出來才能分析為什么不是特別關(guān)心的啊！

特別關(guān)心3H和14C可能就是他們是十分常見的元素的關(guān)系。

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