天然放射性

放射性根底知识

第一章放射源

1-1物质、原子和同位素

自然界中存在的各种各样的物体，大的如宇宙中的星球，小的如肌体的细

胞。都是由各种不同的物质组成的。

物质又是由无数的小颗粒所组成的。这种小颗粒叫做“原子〞由几个原子

还可以组成较复杂的粒子叫分子。如水，就是由二个氢原子和一个氧原子化合

成一个水分子。无穷多的水分子聚在一起。就是宏观的水。

原子虽然很小，它仍有着复杂的结构。原子由原子核和一定数量的电子组

成。原子核在中心，带正电。电子绕着原子核在特定的轨道上运动，带负电。

整个原子的正负电荷相等，是中性的。原子核内部的情况又是怎样的呢？简单

地讲，原子核是由一定数量的质子和中子组成。中子数比质子数稍多一些。两

者数目具有一定的比例。

一个原子所包含的质子数目与中子数目之和，称为该原子的质量数。它也

就是原子核的质量数。简单归纳一下：

质子〔带正电，数目与电子相等〕

原子核

原子中子〔不带电，数目=质量数-原子序数〕

电子(质量小，带负电，数目与质子相等，称为原子序数)

原子的化学性质仅仅取决于核外电子数目，也就是仅仅取决于它的原子序

数。我们把原子序数相同的原子称作元素。

有些原子，尽管它们的原子序数相同，可是中子数目不相同，这些原子的

化学性质完全相同。而原子核有着不同的特性。

例如：1

1

H、2

1

H、3

1

H，它们就是元素氢的三种同位素。又如：

59Co和60Co是元素钴的两种同位素。

235U和238U是元素铀的两种同位素

自然界中已发现107种元素，而同位素有4千余种。

原子核里的中子比质子稍多，确切地说，质子数与中子数应有一个适宜的

比例〔如轻核约为1：1，重核约为1：15〕。只有这样的原子核才是稳定的，

这种同位素就叫做稳定同位素。如果质子的数目过多或过少，也即中子数目过

少或过多。原子核往往是不稳定的，它能够自发地发生变化，同时放出射线和

能量。这种原子核就叫做放射性原子核。它组成的原子就叫做放射性同位素，

如59Co是稳定同位素，60Co是放射性同位素。

放射性同位素分为天然和人工两种。天然的就是自然界中容观存在的。如

铀、钍、镭及其子体；以及钾、钙等等。人工的就是通过人为的方法制造的。

如利用反响堆或加速器产生的粒子打在原子核上，发生核反响，使原子核内的

质子〔或中子〕数目发生变化。生成放射性同位素，60Co就是把59Co放在反

响堆里照射。吸收一个中子后变成的，所以60Co就孟庭苇个人资料简介 是人工放射性同位素。

1-2放射性衰变和三种射线

放射性原子核通过自发地变化，放出射线和能量，同时自己变成一个新的

原子核。这个过程叫做放射性衰变。

绝大多数放射性原子核衰变时主要放射三种射线〔或称粒子〕，一种叫做

射线，它就是由2个质子和2个中子组成的氦原子核。即1

2He，带有两个单

位的正电荷,质量数为4。另一种叫做射线，它是高速运动的电子。带1个

单位的负电荷，第三种叫射线，它是一种电磁波，不带电，放出哪种射线就

叫做哪种衰变。

某种放射性同位素发射什么射线，能量是多少，可查阅衰变图。亦可查阅

“核素常用数据表〞等书。我国常用的放射性同位素大局部是由原子能研究院

生产的，他们编有专门的产品手册。给出了多种数据。

1-3半衰期与衰变常数

一定数量的放射性原子核，在每一秒钟内都有一局部在发生衰变，变成

了新的原子核，也就是说，放射性原子核的数目不断减少，放射性原子核减少

到原来数目的一半所经过的时间叫做半衰期，记作T。单位是时间的单位，

如秒、小时、天、年等等。对每种放射性原子核来说，它是个常数。

例如：60Co的半衰期T=5.3年，其意思是说，如果现在有1000个60Co

原子核，由于放射性衰变,5.3年后只剩下500个了。另外500个变成了60N1

原子核，再过5.3年60Co原子核只剩下250个了。依此类推，放射原子核60Co

的数目越来越少。

放射性原子核数目随时间的减少服从指数规律，这是实验得到的结果。如

果我们某一时刻(t=0)的放射性核数为N0个,t时刻的核数为N(t)个，那么有

N(t)=N0e-t〔1-1〕

这里叫做衰变常数，单位1/秒或1/小时，1/年等:

e是自然对数的底，e=2.718……。

由此式，我们就可求出任意时刻所剩的放射性原子核数。

1-4放射性活度

放射性活度，以往常称为放射性强度。为习惯起见，这里仍用放射性强度

的提法。

放射性强度的意思是，每秒钟内有多少个原子核发生衰变，即衰变率。〔不

是放射性原子核的总数！〕理论和实验都证明了，放射性强度A随时间的变化

按指数规律减弱。

A(t)=A0e-t〔1-2〕

这里A0是初始(t=0)的放射性强度；A(t)是t时刻的放射性强度；是衰变常数。

对半衰期较短的放射源，谈及强度时，一定要标明时间，即放射性强度是什么

时候的强度，否那么没意义。

放射性强度的专用单位叫做居里

1居里=3.71010衰变/秒(Bq)〔1-3〕

〔国际制单位叫做贝可Bq〕

1贝可=1秒-1

1居里=3.71010贝可

即每秒发生3.71010次衰变,或者说,一秒钟内有3.71010个核发生衰变.其单杠练习 放射

性强度就叫做1居里。

1毫居里=1/1000居里=3.7107衰变/秒；

1微居里=1/108居里=3.7104衰变/秒。居里、毫居里也简称居、毫居。

1-5天然放射性和射线

放射性同位素有天然和人工的两种。天然的放射性原子核存在于什么地

方？放射什么射线？半衰期有多长？

天然放射性同位素，是和宇宙共生的。它们与地球年龄〔约109年〕相同

或更长。在地球的土壤和岩石中，含有铀、钍的多种放射性同位素及它们的一

系列放射性的子体。还有46K等等。它们的半衰期一般都很长,达108--109年。

它们放出ａ、、三种射线，这些放射性原子核在海水、地下水中也有微量

存在。

在空气中放射性的氡(222Rn,220Rn)气，它们是由钍的子体衰变成的，所以

只要地壳中的铀钍衰变不完，空气中就不断有氡气出现。

人体中除了含有少量上述的天然放射性同位素外，还有碳的放射性同位素

14C，这是通过食物进入体内的。

从太阳和其它恒星发射的各种射线〔俗称宇宙射线〕也会射到地球上来。

它们虽然被大气层吸收了一局部，也还有一局部进入人类的生活环境。

以上所说的天然放射性同位素和射线，统称天然本底。近年来，由于原子

能电站及核武器的开展，核爆炸的放射性沉降物及核反响堆排出的废气越来越

多，它们当中的放射性物质都有一局部进入人类生活的环境，我们把这些也归

到天然本底中。

天然放射性同位素有些是有用的。如铀，开采加工后可制成核燃料及核弹

材料239U。又如通过测定铀钍的放射性强度可确定地质年龄。利用14C可确定

化石及古生物的年代等等。

第二章射线的辐射防护

放射性和电一样，只要遵照有关的规那么和标准，采取一定的平安措施，

就可造福于人类，对健康没有影响。为了使大家对放射性平安问题有一个正确

的认识，本章将介绍射线防护知识及放射源的使用考前须知等。

2-1射线对人体的影响

一、描写射线剂量大小的物理量和单位

当射线照射物质时，一局部被物质吸收，另外一局部穿透物质。射线照

射人体时，同样也要被人体组织吸收掉一局部。这局部被人体吸收的射线，有

可能对人体造成一定的影响。为了建立一个统一的尺度来衡量射线对人体危

害的大小，沿用了医学上表示药量多少的“剂量〞一词。也就是说，根据人体

受到的射线剂量的大小，来描写人体可能受到的危害程度。

首先介绍描写与射线剂量大小有关的三种物理量和单位

1.射线照射量X

射线照射量描写的是空间某一点处的空气吸收射线的多少。照射量X

仅对空气而言。不管放射源附近空间某一点处有无人体或其它物质存在。该点

处的照射量是一确定的值。

照射量的专用单位为伦琴R定义为：

在一个大气压0℃的标准状态下，空间某一点处的1公斤空气中，由于射

线照射总共产生了电荷量各为2.5810-4库仑的正负离子，那么该点处的射线

照射量为1伦琴。

1伦琴(R)=103毫伦(mR)=106微伦(R)

同样受到1伦琴的照射，有的是1年中受到的，有的是一天或1秒钟受到

的对体的影响是不同的。因此引入照射量率X，它的单位是伦琴/小时，毫伦/

小时，微伦/秒等。

上面的伦琴叫做专用单位，是历史上沿用下来的，我们国家正在推广国际

制单位。1990年以前要完成向国际制单位的过渡。照射量的国际制单位为库

仑/千克〔CKg-1〕。没有专门的名称和符号，两种单位的关系为：

1伦琴R=2.5810-4库仑/千克(C/Kg)

2.射线的吸收剂量D

同样的照射量下，不同的物质吸收射线能量是不一样的。例如：肌肉和

骨胳都受了1伦琴的照射，骨胳吸收的能量要多些。因此，又引入了吸收剂量

的概念，它表示的是某种物质吸收射线能量的多少。

吸收剂量的专用单位叫做拉德(rad),定义为：

1克物质从射线中吸收了100尔格的能量。那么吸收剂量为1拉德。即：

1拉德(rad)=100尔格/克(erg/g)

吸收剂量率的单位是拉德/小时，毫拉德/小时等等。

吸收剂量的国际制单位叫戈瑞(Gy),定义为：

1戈瑞(Gy)=1焦耳/公斤(J/Kg)

两种单位的关系为：

1拉德(rad)=0.01戈瑞(Gy)

1戈瑞(Gy)=100拉德(rad)

吸收剂量与照射量呈正比关系，即：D=CX

C值随射线能量及被照射物质的不同而不同，在我们所使用的60Co及

137C

S

放射源情况，对人体组织器官来说，当D以拉德为单位，X以伦琴为单

位时，C≈1。

3.剂量当量H

射线对人体的影响，除与吸收的能量即吸收剂量大小有关外，还与射线

的种类有关，也就是说，不同种类的射线对人体的影响不同。例如：同样是1

拉德的吸收剂量，射线对体的危害要比射线大得多。为了描述射线对生物

肌体危害的大小，又引入了“剂量当量〞的概念。剂量当量等于吸收剂量乘上

品质因数。其专用单位叫做雷姆(rem)，即：

H=DQN

对射线，品质因数Q=1，N是其它修正因子，目前指定为1。所以当生物组

织受到射线照射时，吸收剂量为1拉德。那么剂量当量就是1雷姆。如前所

述，剂量当量率的单位为雷姆/时，毫雷姆/时，微雷姆/秒等等。

剂量当量的国际制单位为希沃特(Sv)

1希沃特(Sv)=1焦耳/公斤(J/kg)

两种单位之间的关系为：

1雷姆(rem)=0.01希沃特(Sv)

1希沃特(Sv)=100雷姆(rem〕

以上三种与剂量大小有关的彩超报告单怎么看 物理量和单位比拟难记，一个简单而重要的

结论应该记住，对射线照渐人体组织而言，当照射量为1伦琴时，吸收剂量

近似为1拉德。剂量当量近似为1雷姆。也就是说，三个量的单位不同，但数

值大致相等。这对剂量计算来说是方便的。

二、日常生活中受到的照射

一个人不管是否接触放射源，在日常生活中都不断受到射线的照射。首先

是天然本底的照射，所谓天然本底照射，指的是来自宇宙线以及土壤、建筑物、

大气、水、食物中所含的放射性核素造成的照射。世界上各地区天然本底是不

同的。例如，北京地区的天然本底照射约为200毫雷姆/年，我国南方高本底

地区可达370毫雷姆/年。印度喀拉拉邦的独居石矿区附近的本底为13雷姆/

年。人类在这样的循环长期繁衍下来，既使在高本底地区，也未发现健康异常。

所以人类肌体具有耐受一定剂量的能力。

除天然本底照射外，日常生活中还要受到其他一些照射，如带夜光表、照

透视、看电视、乘飞机等〔参看表2-1〕。如果用放射线治疗疾病〔治癌〕，区

部会受到相当大剂量的照射。可见，几乎每个人都在和射线打交道。只是过去

不太了解罢了。这也再次说明射线并不那么神秘可怕。

表2-1日常生活中受到的照射

北京地区天然本底照射200毫雷姆/年

带老式夜光表手腕受到的照射1毫雷姆/时

肺部透视受到的照射50-100毫雷姆/次

看电视受到的照射1毫雷姆/年

乘飞机受到的照射0.5毫雷姆/时

每天吸20支烟肺部受到的照射50-100毫雷姆/年

治癌局部受到的照射3000-7000雷姆

三、射线对人体的危害

射线可以破坏肌体组织的细胞结构，从而引起病变。受到100雷姆以下的

剂量时绝大多数人无临床反响，少数有反响，经过休养治疗，肌体组织可以通

过新陈代谢自行恢复。大剂量照射。如一次受到200-600雷姆的剂量。就会得

白血病〔即“血疑〞中的情况〕，一次受到1000雷姆以上的剂量，几天之内就

会死亡。这正是原子弹、氢弹等核武器的杀伤力的一个方面。

射线对人体的危害有两种，一种发生在受照人体本身，一种发生在后代身

上，这两种危害分为随机效应和非随机效应两类。所谓随机效应，就是说发生

的几率与剂量大小有关，受到剂量越大，发生的几率越高，但没有一个确定的

值。低于它就不发生，高于它就发生。像癌以及遗传性疾病就属此类。所谓非

随机效应，指其严重程度与剂量有关，而且可能存在着剂量的阈值。即只有所

受的剂量超过阈值，才能发生这种效应。如白内障，不育症等，就属此类。小

剂量照射，非随机效应不可能发生，但不能完全排除发生随机效应的可能性。

2-2射线防护的原那么、标准和措施

一、射线防护的根本原那么

防护的目的在于防止有害的非随机在空闲时间英语 效应，并把随机效应的发生几率限制在

一个可接受的水平上，为到达这个目的，国际上和我国“放射卫生防护根本标

准〞〔即国家标准〕都采用了以下根本原那么。

〔一〕放射实践的正当化，放射性对健康有阻碍，为什么还要用放射性仪

表呢？关键的原因是采用它可以带来巨大的效益，只有某一项放射实践带来年中国工商银行开户行查询

利益比付出的各种代价〔对人群和环境的危害等〕大得多时，才认为这项放射

实践是正当的。

(二)放射防护的最优化，为了防止不必要的照射，要花费一定的代价，采

取防护措施，照射水平越低，花费就越大，因此要把放射实践带来的利益及花

费的代价和到达的剂量水平综合起来考虑。求得一个最优方案，也即利益最大。

花费的代价最小，又能把剂量降到合理低的水平，并不是剂量水平越低越好。

如果盲目地降低剂量，将得不偿失。

〔三〕个人剂量当量限值

在实施正当化、最优化两项原那么时，要同时保证个人所受的剂量不超过

规定的限值。

二、剂量当量限制

对剂量当量限值，我国“放射卫生防护根本标准〞做了如下规定：

对放射工作人员，为了防止有害的非随机效应，任一器官或组织所受的年

剂量当量不得超过下限值：

眼晶体150毫希(15雷姆)

其他单个器官和组织500毫希(50雷姆)

为了抑制随机效应，放射工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不超过

50毫希(5雷姆)。当受到不均匀照射时，有效剂量当量应满足以下不等式：

W

T

H

T

＜50毫希〔5雷姆〕

式中：

H

T

—─组织或器官T的年剂量当量，毫希〔雷姆〕；

W

T

—─组织或器官T的危险度权重因子〔见表2-2〕；

W

T

H

T

—─称有效剂量当量，用HE表示，毫希〔雷姆〕

表2-2各种组织和器官的放射效应的危险度和权重因子

组织或器官效应

危险度因数S-1

V

权重因子W

T

生殖腺

乳腺

红骨髓

肺

甲状腺

骨

其余组织

遗传效应

〔最初二代〕

乳腺癌

白血病

肺癌

甲状腺癌

骨肉瘤

其它癌

0.410-2

0.2510-2

0.210-2

0.210-2

0.0510-2

0.0510-2

0.510-2

0.25

0.15

0.12

0.12

0.03

0.03

0.03

对公众中的个人，年剂量当量限值为：

全身5毫希(0.5雷姆)

任何单个组织和器官50毫希(5雷姆)

长期持续受到照射时,

公众中个人一生中每年的全身剂量当量限值应不高于1毫希(0.1雷姆)。

以上的限值都不包括天然本底照射及医疗照射.

根据年剂量当量限值,再根据一年中接触放射性的时间,就可求出任意时间

里的剂量当量限值。例如：放射工作人员全身照射的年限值为5雷姆，每年工

作时间按50周计，每周的限值为5/50=0.1雷姆，每周工作时间按40小时计，

每小时的限值为2.5毫雷姆。也可称为剂量当量率的限值为2.5毫雷姆/小时。

实际上，工作中可能不是每时每刻受到的照射都是一样的，因工作需要，在一

定的时间里可能受到较大的照射，为了防止短期内或一次受到过高的剂量，国

家标准中规定，在一般情况下，连续三个月内一次或屡次接受的总剂量当量不

要超大型过年剂量当量限值的一半。

根本限值是根据什么确定的呢？是根据危险度的大小确定的，所谓危险

度，就是发生致死性损害的几率。每种行业都有一定的危险度，也就是说，每

种行业的工作人员都有发生致死性损害的可能性。平均每个人每年发生致死性

损害的几率，就叫做危险度，各类及各行业危险度见表3-3。

国际上公认的比拟平安的行业，危险度为10-4，而10-6至10-5范围内的危

险度可以被公众中的任何人接受。

放射性行业的危险度，就是单位剂量当量照射引起的某种随机性伤害的发

生几率。前面表2-2中，已经列出了各种组织和器官的危险度，国家标准中放

射工作人员全身照射的根本限值为每年50毫希〔5雷姆〕，经国际和国内大量

调查和计算，相当于职业危险度是510-4，并不优于平安水平较高的行业。然

而，经过大量的统计证明，我国放射工作人员的80-90%，实际每年受到的剂

量当量在0-0.5雷姆之间。因而把放射工作人员的年剂量当量控制在0.5雷姆

以内是可行的，这样职业危险度就变成了510-5，从而使放射工业的平安性就

优于其它行业。

国家标准中对公众的年限值规定为0.5雷姆，就是说由于放射照射增加了

510-5的危险度。这对很多行业本身的危险来说是微缺乏道的。比方，建材行

业的危险度是210-4，要远远大于放射造成的危险度510-5，所以假设能把放

射剂量控制在每年0.5雷姆以内，就可认为是平安的，为了说明这一点。表2-4

给出了各种危险度相当的年剂量当量值。

表2-4各种危险度相当的年剂量当量

类别危险度相当于年剂量当量

平安工业年事故死亡率110-410mSv=1rem

交通年事故死亡率110-410mSv=1rem

农业年事故死亡率110-51mSv=0.1rem

自然灾害〔旋风、洪水〕10-5~10-61mSv=0.1rem

天然辐射〔正常〕110-61mSv=0.1rem

如果长期在小剂量照射下工作，也就是说，在国家规定的个人剂量当量限

值以下长期工作。根据目前国内外得到的资料，对工作人员健康的影响现代医

学手段检查不出来,可不予考虑。

三、防护措施

为了减少射线的照射，托福考试试题 防止各种有害效应的发生，把剂量当量严格控制在

国家规定的限值以内，可采取以下三种措施：

(一）时间防护

尽量减少接触射线的时间，操作维修放射性仪表动作要快，这样既使在短

时间内受到的剂量当量较大，但由于接触时间短，仍可使全年所受的剂量当量

很小。

〔二〕距离防护

尽量远离放射源，因射线沿球面传播，注量率和距离平方成反比，距离越

大，受到的照射越小。

〔三〕屏蔽防护

在放射源周围加上屏蔽材料，减少射线的泄漏，装源的铅罐，就是很好的

屏蔽体。屏蔽射线，要选用重材料，如混凝土、铁、铅等。

2-3射线的防护计算

一、剂量当量率的计算漫天卷地

前面已经讲过，对射线来讲，以伦琴为单位的照射量与以雷姆为单位的

剂量当量在数值可看成是相等的。所以只要求出照射剂量当量就了。

照射量率的计算公式为：

(2-1)式中：A是放射源活度(习惯上称作强度)，单位：毫居。

R是所考虑点蒜变绿了还能吃吗 到放射源的距离，以厘米为单位。

t是照射时间，以小时为单位。

是照射量率常数，它的国际制单位是库仑平方米、每千克

(C㎡kg-1)，专用单位是伦琴，厘米，小时-1，毫居里-1〔RCmn-1mC-1〕。为

方便起见，下面都用专用单位计算，对A、R、t单位的限定，是为了和的

专用单位相配合，表2-5给出了几种常用放射源的值。

表2-5常用放射源的值

）】（【小时伦琴12/)/(

2





hR

R

A

X

核素名称

符号

半衰期

钾-40

40K

103年

钴-60

60Co

5.3年

-131

131I

806年

铯-137

137Cs

30年

镭-226

226Ra

1920年

镅-241

241Am

453年

国际制单位

(10-18Cm2/kg)

专用单位值

(RCm2/hmC)

0.155

0.80

256

13.2

0.426

2.2

0.639

3.3

1.60

9.36

0.122

0.33

如果放射源与所考虑之间有阻挡物，阻挡物使射线的粒子注量率减弱了

K倍，那么该点照射量率计算公式为：

下面计算几个例题，来说明公式的应用。

例1：一个10mCi的60Co放射源，装在8cm厚的铅罐中。求：

(1)源罐外表及距离源20cm,50cm,1m处的剂量当量率。

(2)假设不超过每年0.5rem(雷姆)的限值，每年可在距离1m处工作多少时间？

解(1):首先查表(2-5)得60Co的=13.2(专用单位)，再查数据表手册，8Cm铅

对于12.5MeV(60Co发射的射线的平均能量)射线的减弱倍数K=80，再将

源强A=10mCi及不同的距离R值代入公式(2-2)，就可以求出各点的照射量率

X，然后将照射量率转换成剂量当量率即可。

=13.2(专用单位)，K=80，A=10mCi

），（】小时【伦琴22)//(

1

2





hR

KR

A

X

距离R值照射量率X剂量当量率H

源罐外表(8cm)26mR/h26mrem/h

20cm4.1mR/h4.1mrem/h

50cm0.66mR/h0.66mrem/h

1m0.165mR/h0.165mrem/h

解(2)：1年的限值为0.5rem，在1m处可工作的时间t为：

每年可在此处工作3030小时，假定每天工作8小时，那么相当于30308=379

天。实际上一年总共365天，所以每天上班都在1m处工作，每年所受的剂量

当量仍小于0.5rem的限值。

例2:30mCi(毫居)137CS源，装在8cm厚的铅罐中，求源罐外表及

距离源20cm，50cm，1m各点处的剂量当量率。

解：由表2-5查出137CS的常数为3.3(专用单位)，再查数据表手册，8cm厚

度的铅对137CS的射线减弱倍数K=5103，将其代入公式得到结果如下：

=3.3(专用单位)，K=5103，A=30mCi

距离R值照射量率X剂量当量率H

源罐外表(8cm)0.31mR/h0.31mrem/h

20cm49.5R/h49.5rem/h

50cm7.9mR/h7.9rem/h

1m1.98R/h1.98rem/h

北京地区天然本底约每年100mrem，天然本底的剂量当量率为：

h

H

rem

t3030

165.0

5005.0



hrem

mrem

/10

24365

100





结论1：在距源50cm和1m处，放射源的剂量已小于天然本底，长时间在此

处工作也对健康无影响。

结论2：比拟两例题的计算结果可看出，30mCi的137Cs与10mCi的60Co放在

同样的铅罐中，137Cs的剂量水平仍比60Co，这是因为两种放射源衰变出射

能量不一样，60Co的能量高于137Cs。

附：相关量的单位、名称和符号

SI导出单位专用单位

名称符号SI单位名称符号

照射量XC/Kg伦琴R

吸收剂量戈(瑞)GyJ/kg拉德Rad

剂量当量希(沃特)SvJ/kg雷姆Rem

活度贝可(勒尔)Bq居里Ci

换算关系归纳：

1R=2.5810-4C/Kg

1Rad=10-2J/Kg

1Gy=100rad

1Sv=1J/Kg=100rem

1Ci=3.71010Bq