核安全工程师综合知识第二章

1核安全综合知识周志伟注册核安全工程师考试复习2012年7月[e-mail];Cell:135216578152《核安全综合知识》第二章核能和核技术应用考试要求1.熟悉辐射源的种类2.了解放射性同位素的基本特性。3.了解反应堆和加速器生产同位素的基本知识。4.了解放射性同位素在医学、农业、工业、食品加工等行业的应用。5.熟悉放射性同位素在行业的应用中的辐射安全问题。6.了解辐射产生器/设施的应用。7.熟悉辐射产生器/设施在应用中的核与辐射安全问题。8.了解与核燃料循环设施有关的基本知识。9.熟悉核燃料循环设施在选址、设计、建造、运行、退役等阶段核与辐射安全方面的主要问题。3《核安全综合知识》第二章核能和核技术应用复习内容2.1辐射源种类2.2反应堆和加速器生产放射性同位素基本知识2.3放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用2.4放射性同位素应用中的辐射安全问题2.5射线装置在医学、工业、农业等行业的应用2.6射线装置应用中的辐射安全问题2.7核燃料循环设施2.8核动力厂和其他反应堆2.9核动力厂和其他反应堆的安全问题4《核安全综合知识》2.1辐射源种类一、天然辐射源宇宙射线：中子、质子、电子、各种介子等高能粒子；宇生放射性核素：宇宙射线与大气层多种元素相互作用产生的放射性核素原生放射性核素：自地球形成就在地壳内存在的放射性核素，钍、铀、锕铀系二、人工辐射源核设施：核动力厂和其他反应堆；核燃料生产、加工、储存和后处理设施；放射性废物处理和处置设施。反应堆辐射源γ辐射源：瞬发、缓发、其他(俘获、n非弹散激发)γ射线中子源：瞬发(2-3/fi,2MeV,峰值约0.8MeV，1012-1015n/s.cm2)、缓发中子(0.0158/fi，能量较低)核燃料循环设施：核燃料循环设施包括核燃料生产、加工、贮存和后处理设施等。后处理主要内容有：（1）除掉裂变产物；（2）回收未燃烧的燃料；（3）回收生成的可裂变物质（如钚）等。5《核安全综合知识》核技术应用密封源：密封在包壳里或紧密固结在覆盖层里并呈固体形态的放射性物质α放射源：α放射源主要用于烟雾报警器、静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器。常用的α放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。β放射源：3H、14C低能光子源：125I，244Cmγ放射源：60Co，137Cs，各种用途源的特性见表2-1中子源：（α，n），（γ，n），见表2-26《核安全综合知识》非密封源：不符合密封源定义的开放源工作场所分级：甲、乙、丙三个等级（表2-3）放射性核素毒性分组：放射性核素毒性分组，极毒、高毒、中毒、低毒；表2-4，表2-5。射线装置：χ射线机、加速器、中子产生器χ射线机：χ射线机的种类很多，如诊断χ射线机、治疗χ射线机、工业探伤χ射线机、χ射线分析仪等。加速器：利用电磁场使带电粒子（如电子、质子、氘核及重离子等）获得高能量的装置。按能量区分，有高能、中能和低能加速器。主要讨论低能加速器辐射源。韧致辐射、中子、感生放射性。产生的辐射有瞬发辐射和缓发辐射。加速器类型见表2-6中子发生器：利用直流电压，能量在1MeV以下，通过（d，n）反应产生快中子的小型加速器。中子发生器加速离子的能量不高，多数在400KeV以下，也有的到600KeV。它的电源电流容量较大，一般能达到毫安数量级，高的可达数十毫安。利用D（d，n）3He和T（d，n）4He反应获得2.5MeV和14MeV能量的单能中子，110keV出现共振截面峰值达5b。一般产额109―1010n/s；强流中子发生器的中子产额可达到1012―1014n/s。7《核安全综合知识》2.2反应堆和加速器生产放射性同位素基本知识知识要点：一、反应堆生产放射性同位素基本原理：主要由反应堆产生，包括制靶、照射、活度测量、分装反应堆生产放射性同位素的产额，C=σφmPNA(1-e-λt)/A辐照同位素过程中的辐射防护辐照同位素操作过程中必须采取一系列安全措施。其中包括：(1)必须使用远距离操作系统（如机械手）从反应堆的辐照管道（或辐照室）提取同位素的样品盒，操作系统必须安全、可靠；(2)不管是用机械的、气动的还是用液压的方法，从辐照管道（或辐照室）内提取辐照样品时，都不应损坏样品盒，使放射性物质逸出；(3)从堆内提取的样品盒，在运输过程中应有监测仪器进行监测；(4)样品盒应严格密封，特别是对于那些容易泄漏的气态或挥发性的同位素，如3H和131I的样品盒，对其密封性必须进行严格的检查，必要时要采用双层密封；(5)对于有腐蚀性的靶材，必须选用耐腐蚀性的样品盒。如生产203Hg时，由于汞能腐蚀金属，它的泄漏会直接影响反应堆的安全，必须予以充分重视；(6)选择靶材时，必须全面考虑在受辐照后，其物理、化学性能的变化。如由于辐照分解、气体析出等引起样品盒内温度、压力的变化。在辐照时样品盒的爆炸将直接影响反应堆的安全；(7)样品盒的结构形式及机械强度应便于提取和运输；(8)在辐照管道（或辐照室）的排风管或其它适当的位置上应设置连续工作的放射性气体或微尘的监测装置，以便能及时发现样品盒的泄漏，并采取适当的安全措施。8《核安全综合知识》二、加速器生产放射性同位素基本原理：带电粒子轰击靶料产生核反应得到放射性同位素放射性药物生产过程：制靶-轰靶-化学分离-配制（表2-7，医用）加速器生产放射性同位素的特点（1）反应堆中主要用（n，γ）反应生产同位素，生成的同位素与靶材料是同一元素。加速器用（p，n）、（d，n）、（α，n）等反应生产同位素，所生产的放射性同位素与靶材料元素一般不相同，故易于化学分离，可进行无载体同位素的生产，从而获得高纯度、高比度放射性同位素。（2）加速器生产的同位素都是缺中子同位素，衰变时大多是电子俘获（EC）或发射正电子（β+），不发射其它带电粒子（α、β等），所以可用γ相机或正电子发射计算机断层扫描（PET）进行医学诊断，病人所受的剂量小。例如甲状腺诊断采用加速器生产的I23I，病人所受的剂量只有用反应堆生产的131I的1%。（3）构成生物机体的主要元素C、N、O的（n，γ）反应截面很小，用反应堆不能有效地生产临床诊断上很需要的这类同位素，而用小型回旋加速器很容易制备11C、13N、15O等短寿命同位素，并可设置在医院内就近使用，十分方便。（4）加速器操作简单，可以随时启动或停机，工作安全，检查维修方便，工作中放射性污染的危险性小。9《核安全综合知识》2.3放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用知识要点：一、放射性同位素在医学上的应用放射性药物影像诊断γ照相机单光子发射计算机断层扫描仪（SPECT）正电子发射计算机断层扫描仪（PET）骨密度仪放射源治疗近距离治疗：分表浅和腔内治疗远距治疗：γ、射线照射体外放射免疫分析10《核安全综合知识》二、放射性同位素在工业上的应用核仪表核子秤料位计测厚仪核子湿度密度仪：137Csγ源，测密度和Am-Be中子源，测水分放射性测井γ射线照相（探伤）机其它应用通过辐射接枝交联技术进行改性，得到新的高分子化合物；利用放射性同位素210Po、238Pu等制作的放射性静电消除器，具有结构简单、安装容易、使用方便和不用电等优点；利用放射性同位素发出的α射线使空气电离，中和静电而达到消除静电的目的，可清除唱片、幻灯片、照相底片、摄影镜头等上的灰尘。11《核安全综合知识》三、放射性同位素在农业上的应用辐射育种进行辐射育种的辐射可以是χ射线、γ射线和中子，用得最多的是60Coγ源。χ射线和γ射线辐照时，一般使用的剂量范围为1.3×102―3.5×102Gy；对于中子辐照，一般使用的剂量范围为1010―1013n/cm2。农药、化肥示踪农副产品的辐照保鲜辐照保鲜用源主要为60Co，活度3.7×1014Bq（1万Ci）以上。刺激生物体生长四、放射性同位素在食品加工中的应用放射性同位素在食品加工中主要用于灭菌保鲜。辐照过的酒可提高醇香度，相当于放置几年或几十年。用放射性同位素辐照过的猪肉，保鲜期延长而味道不变。12《核安全综合知识》2.4放射性同位素应用中的辐射安全问题一、放射性同位素在医学应用中的辐射安全问题放射源和辐照剂量的选择、控制在使用放射性同位素和放射源进行医学诊断和治疗时，要选择合适的放射源，制定合理的照射方案，仔细计算所需的照射剂量，防止病人接受过量照射。对注射放射性药物的病人的管理设立注射放射性药物后的病人专用候诊室，病人必须在专用候诊室候诊，不得随意走动，病人家属和慰问者尽量远离患者，避免不必要的照射。也还应避免病人之间相互影响。对接受了131I治疗的患者，其体内的放射性活度降至低于400MBq之前不得出院。放射源使用和贮存的安全辐射还要考虑韧致辐射；防止卡源、掉源和源不到位；用后要仔细清查放射源，防止丢失源和源被病人带走。13《核安全综合知识》放射性废物（源）的处理处置放射性废水除了操作工艺中可能产生少量放射性废水外，还有清洗器皿、工具等的废水，以及病人排泄物，一般采用衰变池或容器贮存衰变方法，经检测达标后排放。放射性药物的制备、分装等，在密闭的手套箱或通风柜中进行操作。通风柜操作口的风速和通风管道的高度等应满足规定要求，必要时通风系统加高效过滤器。固体废物主要有手套、口罩、工作服、注射器、针头、塑料管、原料瓶、棉签等。放射性废物分类存放在暂存间，集中送城市放射性废物库。对工作人员、患者和公众的防护敷贴时尽量缩短时间，戴防护手套、有机玻璃罩，减少射线对工作人员的照射。临时加足够的屏蔽，避免病人和其他人员受到不必要的照射。使用密封源的病人、病床和病室应有标记。γ射线远距治疗机对病人进行照射时，除接受治疗的患者外，治疗室内不应有其他人员。治疗室必须与控制室分开。设计屏蔽厚度时应使相邻及附近地区的工作人员和居民所受的照射低于规定的限值。辐射监测源检查、源返回储存、定期测量计量对放射性工作人员应进行个人剂量监测并建立个人剂量档案。每次照射完后，应用剂量仪检查治疗室内的辐射水平，以判断源是否回到安全贮存位置，以免发生意外提供辐照音响报警相连的装置。14《核安全综合知识》二、放射性同位素在工业应用中的辐射安全问题辐射防护容器的设计和防护性能检验生产线核仪表安装、使用、维修和储存中的辐射安全野外和施工现场作业时的辐射安全•根据射线的辐射范围，划出一定范围的警戒区域，并设置警戒线和标志，必要时须有专人负责警戒，以防无关人员进入辐射现场。•在离道路、居民区和办公区较近地点进行辐照工作时，要尽量选择夜间或人员较少的时间进行工作，必要时，可与有关部门联系疏散人员后再开始工作。•工作结束，放射源使用完毕后，一定要检查放射源是否已收回防护容器，经监测确认放射源已收回防护容器后，才能离开现场。废放射源的安全处置•对已不能满足使用或不再使用的闲置源，不得自行处理，特别是不能任意丢弃、掩埋和挪做他用，应妥善保管，及时返回厂家或送城市放射性废物库。对关并停转的企业和单位，要有专人负责放射源的安全保卫工作，直至将放射源进行了安全处置。15《核安全综合知识》三、放射性同位素在农业和食品工业应用中的辐射安全外照射的防护主要针对γ辐射装置。γ辐照装置的装源量比较大，活度从1012Bq（102Ci）量级至1016Bq（106Ci）量级不等。为了防止人员受到大剂量的射线照射，应该加强外照射的防护。设计屏蔽时，保证工作人员和周围公众所接受的剂量不超过规定的限值。要设置安全可靠的安全联锁和警告、报警装置，防止人员误照射。为了保证工作人员和附近居民的安全，可在有用的照射区外划出控制区，设有醒目的辐射危险标志，控制区外边界上的剂量应低于对公众的剂量限值。防止贮源井水污染倒源、装源、换源等操作，均在水下操作。源上方有足够厚的水屏蔽层。应选用符合国家标准要求的密封源；贮源井应使用去离子水；要加强贮源井水的监