放射性同位素与射线装置安全和防护

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国家环境保护总局辐射环境监测技术中心 2007年

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“事实上，在人体身体里就可以找

到天然放射性核素。我们的身体平均每分钟要经历几十万次的核 衰变。”诺贝尔奖获得者-西博格 《人与原子》

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不要害怕辐射然而必须重视

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原子与原子核

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原子

自然界中的一切物质都是由原子构成的，任何原子都是由带正电的原子核和核外 围绕原子核旋转的带负电的电子构成的。

原子核一般是由带正电的质子和不带电的中子构成的。

最简单的原子是氢原子，氢原子核只有一个质子，核外只有一个电子。

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原子结构示意图

电子 质子

中子原子核

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元素

原子-分子论认为，化学元素被定义为具有相同化学性质的一类原子的总称。 学性质主要由原子核内的质子数(核电 荷数)决定，化学过程的本质是核外电 子的电磁相互作用。 原子所属的元素种类，以及在化学元素 周期表上所处的位置。质子数和中子数 之和称为该原子的质量数。

现代物理学和化学研究揭示：元素的化 原子核的质子数(原子序数)决定了该

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同位素

质子数相同而中子数不同的一些原子，或者说原子序数相同而原子质量数不同 的一些原子，它们在化学元素周期表上 占据同一个位置，而称为同位素。 原子，它们具有相同的化学性质。

“同位素”是用来确指某种元素的各种

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核素

核素是指同一种同位素的具有不同核性质的原子核。它们的质子数和中子数相 同，但核结构方式不同，因而表现出不 同的核性质，如衰变方式、半衰期、能 量等。 一类是不稳定核素。目前，已经知道的 107种元素的1900多种同位素中，大约 有300种是稳定核素，其余约1600种是 不稳定核素(放射性核素),其中的大

核素分为两大类，一类是稳定核素，另

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放射性

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放射性的基本概念

原子核的放射性：由于原子核自发的变化而放射出各种射线的现象。能自发地 放射各种射线的核素叫放射性核素。

放射性衰变：原子核自发地放射出射线后，原子核本身从一种核素转变成另一 种核素，这个过程叫做原子核的衰变， 也叫放射性衰变。

放射性是某些物质固有的物理特性，表

明物质的基本组成-原子核的不稳定性。 放射性物质的最主要特点是在衰变时放

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放射性衰变的种类

在放射性衰变中，发生衰变的原子核叫母核，衰变后所产生的原子核叫子核。

放射性核素的衰变主要有三种类型： α衰变 β衰变 γ衰变(γ跃迁) 在放射性衰变中，原子核有发射α粒子、β粒子和γ光子。此外，原子核还有发

射

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α衰变：原子核自发地放射出α粒子而发

生的转变，叫做α衰变。经过α衰变后， 子核的质量数比母核减少4,原子序数减 少2。 (氦原子核，4He)。

α粒子(α射线)是带正电的高能粒子 α衰变的表达式：

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β衰变：原子核的β衰变有三种形式，分

别是β+衰变、β-衰变、电子俘获。经过β 衰变后，子核与母核的质量数相同，原 子序数相差1,它们是相邻的同量异位素。

β衰变的表达式：

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γ衰变：原子核通过放射γ射线由高能态

自发地向低能态跃迁，叫做γ跃迁，也叫 γ衰变。γ跃迁不会导致原子核质量数和 原子序数的变化，只是原子核内部能量 状态发生了变化。 同质异能态的原子核向基态退激时发射γ 射线的情形。 可用于发射核外电子，这个过程叫内转

γ射线一般是伴随α或β衰变产生的，也有 原子核发生能级跃迁所释放出的能量也

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放射性活度

放射性活度是指处于某一特定能态下的放射性核素在单位时间内发生放射性衰 变的数目，通常用A表示。

在国际单位制中，放射性活度的单位是贝可勒尔，简称贝可，符号Bq。

1Ci=3.7×1010Bq 早期的放射性活度单位叫居里，符号Ci。 1mCi=0.001Ci=3.7×107Bq 1μCi=0.001mCi=3.7×104Bq

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放射性核素的衰变规律

衰变常数是指放射性核素在单位时间内发生衰变的几率，它的大小反映了放射 性核素衰变的快慢，它只与核素的种类 有关。

符号为λ。 国际单位为1/s(1/秒)。 衰变常数是放射性核素的特征量，是由放射性核素本身的性质决定的，与放射 性核素有确定的对应关系。

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对于具有同一种衰变方式的原子核，其衰变的时刻也是各不相同的，是独立地 随机发生的，

某种原子核在时刻t的数量与其起始时刻的数量之间存在着指数衰减关系，即这 种原子核的数量由于衰变而按指数规律 减少，这就是放射性核素的指数衰减规 律。

数学表达式为：

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