人工辐射源包括哪些

人工辐射源可以分为医疗照射辐射源、公众照射辐射源以及职业照射辐射源。

人工辐射在医学上和工业上都有广泛用途，由于辐射对人体可能有害，人们在辐射的应用上作了很多研究，尽量在应用过程中保护使用者的安全。所以人们吸收的人工辐射，远比天然辐射小。而当中以医疗诊断和治疗时所引致的剂量占绝大部份。

在医疗诊断的辐射造影过程中，病人需要接触辐射。譬如在进行X光检查时，我们需要暴露在X射线下。在进行某些器官的造影时，可能需要将放射性物质注入或进食入身体内。放射治疗则更加需要足够的辐射去杀死癌肿瘤。

核能发电亦是人工辐射来源之一。核电站在运作过程中排放出带有微量放射性的废气和废水，而核废料在运送或处理过程中亦放出微量放射性物质，这些都是人工辐射的来源。

广东核电站及岭澳核电站位于大亚湾，距离香港市区约五十公里，它们的设计及运作均严格按照国际安全标准。因此，这两座核电站发生严重核事故的机会极低。

扩展资料：

除了人工辐射源外，辐射源还有天然辐射源。天然辐射源分为：宇宙射线、陆地辐射源、空气中的辐射源、水中的辐射源以及人体内的辐射源。

宇宙射线：从宇宙空间发射而来的高能粒子流，由初级宇宙射线和次级宇宙射线组成。 ü宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子辐射，它主要是由一些质子、α粒子与原子序数Z>3的核组成的。

ü宇宙射线有较强的贯穿能力，在射向地球时，与大气中与物质原子相碰撞，发生多种类型的反应而产生次级宇宙射线。由于大气层的屏蔽作用，大大减少了到达地球表面的宇宙辐射的总量。

生活中常见的电磁辐射源种类主要包括以下

广播电视发射设备，主要为各地广播电视的发射台和中转台。

2 通信雷达及导航通信发射设备，包括短波发射台、微波通信站、地面卫星通信站、移动通信站。

3 工业、科研、医疗高频设备。该类设备把电能转换为热能或其他能量加以利用，但伴有电磁辐射产生并泄漏出去，引起工作场所环境污染。

工业用电磁辐射设备：主要为高频炉、塑料热合机、高频介质加热机等。

医疗用电磁辐射设备：主要为高频理疗机、超短波理疗机、紫外线理疗机等。

科学研究用电磁辐射设备：主要为电子加速器及各种超声波装置、电磁灶等。

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交通系统电磁辐射设备，包括：电气化铁路、轻轨及电气化铁道、有轨电车、无轨电车等。

5 电力系统电磁辐射设备，高压输电线包括架空输电线和地下电缆，变电站包括发电厂和变压器电站。

6 家用电器电磁辐射设备，包括计算机、显示器、电视机、微波炉、无线电话等。　

地球周围的空间环境中,主要存在三种高能粒子辐射源：地球辐射带、银河宇宙线（GCR）和太阳质子事件（SPE）。而航天员在太空执行任务时,脱离了地球稠密大气层的保护,直接暴露于这些空间辐射环境当中。

10121 宇宙射线

在08万～5万km高空由地球磁场捕集使之绕地球运动，形成电子和质子辐射带，在2万km以内称内辐射带，主要由几个到几百个MeV质子构成，主要注量率集中在50 MeV，还有100～400keV的低能质子，分布在2万km外，称外辐射带，主要为高能电子以及少量低能质子。这一空间辐射带，并不对地面构成危险。而主要是对空间飞行的人和生物构成危害。

宇宙射线主要是高能质子（83%～89%），能量在1～1014 MeV，以及少量重离子、α粒子等组成，进入大气层后，与空气中氮、氧等物质作用，产生宇生放射性核素（3H、7Be、14C等）。此外，在对流层范围内与大气中的原子核碰撞而产生次级宇宙射线，主要成分是中子，质子，μ介子，π介子和K介子。π介子和K介子寿命很短，μ介子与大气原子核作用截面很小，是到达海平面的主要成分。

太阳爆发有大量辐射粒子产生，但由于能量较低（1～100 MeV），大部分不能穿过地球磁场，对地球表面的影响很小。

宇宙射线对人群造成的剂量与高度，纬度和屏蔽条件有关，全球人口平均剂量约为380 μSv。建筑物对宇宙射线的屏蔽作用和结构、材质有关，对电离成分的屏蔽作用，小木屋的屏蔽因子为096；混凝土建筑为042；建筑物对中子的屏蔽作用不明显。

宇宙射线与大气层、岩石层、生物圈的原子核作用，产生的放射性核素3H、7Be、14C、22Na等经食入途径进入人体的有效剂量是很少的，3H是001μSv，7Be是003μSv，14C是12μSv，22Na是015μSv。

10122 岩石和土壤的天然放射性核素

地球环境放射性辐射主要决定于地壳岩石和矿物中放射性元素的含量。与地球形成同时的放射性元素，现在仅余有长寿命的核素，主要是三个天然放射性系列，如图1012所示，铀系、钍系和锕铀系，以及一些不成系列的天然放射性元素。三个天然放射性核素的起始元素分别为238U、232Th和235U，每个天然放射性系列中都有一个气态放射性核素，是氡的同位素（222Rn、220Rn和219Rn）。由于铀-235丰度较低，219Rn半衰期很短，人们通常只考虑222Rn和220Rn。氡的衰变子体是铀系和钍系主要的α和γ辐射体。如铀系中镭以后的核素放出的α射线占系列的682%；γ射线占将近98%。而且射线的能量也比较高。

图1012 放射性系列衰变图

天然放射性核素引起的外照射主要与地壳表层放射性核素的比活度有关，及其所引起的1 m高处空气吸收剂量率，如表1011所示。对于每个人接受外照射的剂量，主要与活动和居住地区有关，主要是一些232Th、238U和40K含量高的地区，如广东的阳江地区，印度的喀拉拉邦沿海地区（空气吸收剂量率达200～400 Gy/h）。

表1011 氡的辐射性质

在测定地表的环境γ辐射水平时，可以把地表看成是2π无穷大均匀分布源，可用土壤中天然放射性核素的比活度计算该处（1 m高处）γ外照射剂量率

环境地球物理学概论

式中：ARa、ATh、Ak分别为土壤中226Ra、232Th、40K的比活度；KRa=00430；KTh=00665；Kk=000423；R为1 m高处γ辐射剂量率，单位为nGy/h。

天然放射性核素进入人体引起的内照射最重要是空气中222Rn、220Rn及其短寿衰变子体（见表1011）。气体222Rn（220Rn）经呼吸道进入人体，并沉积在呼吸道内，其衰变子体主要是α辐射体及其短寿衰变子体（见表1012），根据计算：1 Bq222Rn与衰变子体达到放射平衡时，其子体释放的α粒子总能量为35·104 MeV；1 Bq 220 Rn为47·105 MeV。

表1012 氡的短寿子体的性质

10123 矿产开采和选冶

包括建筑材料在内的大量矿产开采，选冶和搬运，破坏了放射性元素的自然循环和迁移，加大了人和生物的辐射剂量。

铀矿开采剥离了覆盖岩石，排除了含量不高的表外矿石，分选中的尾矿、废水、废渣，使矿井中的氡大量析出，造成地表辐射污染。铀矿石地浸虽然免除了矿石外露，其最大污染是注入浸液和溶解的放射性物质进入地下水。

建筑材料中放射性核素含量较高的花岗岩及其蚀变粘土制成的陶瓷砖等大量进入城市，进入家庭，改变了辐射环境，可能造成局部辐射污染。

其他金属、非金属矿产和能源矿产（煤、石油、天然气、地热）开采，加工都会把地下的放射性核素，大量迁移至地表，如磷肥原料的磷酸盐矿物中238U、232Th和40K含量都很高，是地面、水体和空气的重要污染来源。

煤的开采量很大，而且主要用于燃烧，堆放的炉渣和飞灰中放射性核素浓缩3～10倍，因此，在飞灰污染地区，也是辐射污染地区。

以上天然辐射所造成的每年平均辐射剂量如表1013所示。

表1013 天然辐射源所致平均辐射剂量

10124 人工放射性污染源

人工放射性核素污染来源于核武器试验、核能生产反应堆运行、固体核废物处置和放射性同位素应用与核事故等。

核爆炸试验的能量主要是235U和239Pu的链式裂变反应以及氘、氚的聚合反应，大气核爆炸后的裂变产物经高温气化，上升扩散，其中的气态物质迅速冷凝成各种气溶胶颗粒，具有很高的放射性比活度。大颗粒在几百千米范围内沉降，较小颗粒在空中停留较长时间后在更大范围沉降，更小的颗粒进入对流层在同一半球同一纬度范围沉降，微小的颗粒在世界范围沉降。

放射性核素在平流层停留时间可能很长，90Sr可以停留1年，14C更长。

在爆炸区之外造成公众外照射的主要是中长寿命核素。造成内照射的包括吸入大气中的微粒和食入放射性污染的食物和水。美国内华达试验场1951～1956年进行过百次核爆炸，场址周围儿童甲状腺剂量高达1 Gy。

固体放射废物处置前的气态或液态流出物中3H、14C、85Kr和131I易于迁移和弥散。甚至在几千万年内对公众造成照射。埋入地下的固体废物（深层或浅层）主要危险是被地下水浸出而迁移。

1964年以238Pu为动力的SNAP-9A卫星重返大气层时炸毁，约600 TBq的放射性核素散入平流层中。

表1014所列为各类人工辐射源的释放核素造成公众集体有效剂量的估计量。

表1014 人工辐射源放射性核素释放量及所致集体有效剂量

辐射源按其产生来源分为天然辐射源和人工辐射源天然辐射源主要来自宇宙射线、宇生放射性核素（宇宙射线与大气层、地球表面氧、氮等多种原子核相互作用后产生的放射性核素）和原生放射性核素（存在于地壳中的放射性核素）自从人类在地球上出现以来,就一直受到天然辐射源的照射人工辐射源主要有医疗照射、核试验和核能生产等其中,天然辐射源对人类的照射剂量最大,约占总剂量的90%以上；其次是人工辐射源中的医学辐射,约占总剂量的4%（来源：《核安全综合知识》）

人类生存环境中放射性辐射的来源，主要有天然辐射和人工辐射。天然辐射源中有宇宙射线和岩石中天然放射性核素产生的放射性辐射。

（一）宇宙射线的辐射

来自星际空间的宇宙射线，其主要成分是高能质子；能谱宽度，1～1014MeV，主要为300MeV左右。其组成中约10%的4He离子及少量重粒子，以及电子、光子、中微子。它们进入地球大气层后，通过高能散裂反应产生大量次级粒子（见表2-4-1），是引起照射剂量的主要成分。

太阳为一个热核反应体，正常期间发射低能粒子；但在磁场扰动下会产生高能粒子，能量大约为1～100 MeV。在这期间，太阳粒子的注量率可能超过宇宙射线的注量率；但大部分不能穿过地球磁场，对低层大气几乎没有影响。

由于地球磁场作用，约束宇宙射线中的电子和质子绕地球运行，在10～50 km高空形成两个辐射带。在20 km以内的称内辐射带，主要是能量为几百兆电子伏以下的质子，注量率峰值在40MeV附近（在10 km高空）。在20 km高空以外的称外辐射带，主要是高能电子和少量α粒子，以及01～05 MeV能量的质子。这样高度的辐射带对航天飞行有较大影响。

宇宙射线照射对人类造成的剂量，与海拔、纬度和屏蔽体（建筑物）有关。根据海平面上空大气中宇宙射线的直接电离成分（带电粒子）的平均电离值约21离子对cm-3·s-1，因为空气中形成一对离子需要能量为3385eV，则相应的空气吸收剂量率为32×10-8nGy·h-1。空气吸收剂量率与高度关系如图9-1-1所示。在太阳活动高峰期，海拔10 km处，空气吸收剂量率降低10%左右；在海平面上，也有变化。中子成分对地面部分所致剂量率比较低。

由于地磁场的作用，致使宇宙射线中带电粒子穿越大气受到影响，到达两极的多于赤道地区。

图9-1-1 地磁北纬50°处宇宙射线空气吸收剂量与高度关系

建筑物对宇宙射线的屏蔽作用与材质有关。对带电粒子，木板房屏蔽因子为096，混凝土建筑为042。对中子屏蔽不明显。

根据上述纬度和高度估算宇宙射线在地平面上产生的人口加权平均年有效剂量率为380μSv。

（二）宇宙射线产生的放射性核素

宇宙射线与地球物质作用的各种核反应，生成多种放射性核素（见表2-4-2）。其中对人类照射剂量贡献显著的有3H、7Be、14C和22Na，主要是通过食物链进入人体，形成内照射，年剂量估算如表9-1-1所列。总计约122μSv·a-1。

表9-1-1 成人年食入量及有效剂量

（三）地表天然放射性核素的辐射

地表天然放射性核素主要是铀系、钍系和锕铀系（见图1-1-1），以及40K、87Rb等（见表3-1-1）。

1天然放射性核素的外照射剂量

天然核素在自然界分布广泛，岩石、土壤、水体、大气以及生物体内都有不同的含量。近几十年来世界许多国家，对全国进行了陆地伽马空气吸收剂量率测量。主要根据铀（镭）、钍、钾在土壤中的比活度（Bq·kg-1）计算γ射线的空气吸收剂量率。

在测量地表γ辐射剂量率时，把地表看成是2π、核素均匀分布的无穷大辐射源。根据土壤中镭、钍、钾的比活度，计算1m高处γ射线照射剂量率（R），并考虑到镭、钍、钾放出γ射线的相对能量，按下式进行计算：

核辐射场与放射性勘查

式中：QRa、QTh、QK分别为土壤中226Ra、232Th、40K的比活度，Bq·kg-1；KRa、KTh、KK为剂量转换因子，单位为（nGy·h-1）/（Bq·kg-1），其中KRa=0430（nGy·h-1）/（Bq·kg-1），KTh=0665（nGy·h-1）/（Bq·kg-1），KK=00423（nGy·h-1）/（Bq·kg-1 ）；为1 m高处土壤γ辐射剂量率，nGy·h-1。

根据地表土壤中主要天然核素的比活度，可以计算1m高处空气吸收剂量率（表9-1-2）。平均剂量率中国为72nGy·h-1；美国为55nGy·h-1。

表9-1-2 土壤中天然核素引起的空气吸收剂量率

2天然放射性核素的内照射剂量

钾是生命必须元素，经食物链进入人体；受人体平衡机制调节，有严格的量的控制。成人每千克体重含钾量18g；40K占钾的00119%，则成人体内40K的平均活度为55Bq·kg-1，造成内照射的年有效剂量为165μSv（儿童为185μSv）。

238U和232Th也可以通过食入途径进入人体，量甚微，总计年有效剂量不超过10μSv。

氡（222Rn+220Rn）为惰性气体，容易被人吸入；对人造成的内照射剂量，主要来自短寿命子体。被吸入后沉积在呼吸道内，对支气管上皮造成照射。相比之下，子体造成的剂量要大得多。

空气中氡（222Rn+220Rn）短寿命子浓度常用Bq·m-3表示。为了给出子体能量概念，常用单位体积空气中所含子体全部衰变完［即222Rn衰变至210Pb，220Rn衰变至208Pb（见图1-1-1）］，所有子体释放的α粒子总能量表示，称潜能浓度，单位为MeV·m-3。

根据计算，1Bq的222Rn，其衰变子体与之达到放射平衡时子体衰变释放的α粒子总能量为35×104MeV；220Rn为47×105MeV。可见沉积在体内的氡及其子体的内照射剂量远大于氡（222Rn+220Rn）气本身。根据室内外空气中氡（222Rn+220Rn）及子体的平均浓度计算的年有效剂量率，列于表9-1-3。222Rn和220Rn两项之和比天然γ射线照射产生的剂量（表9-1-2）大很多。

表9-1-3 室内外222Rn和220Rn及子体产生的年有效剂量

（四）矿产开采和选冶

矿产开采中，除了铀矿之外，煤、石油、磷灰石和地热都是放射性元素含量较高的矿产。矿产开采破坏了放射性元素的自然循环和迁移，加大了人和生物的照射剂量。

煤全球年开采量35×108 t左右，中国占一半。形成总的辐射量很难估计。根据联合国辐射效应委员会（UASCEAR）的统计：一个每天燃煤10 t的小热电厂，向大气释放的238U活度达1850 kBq。一个1000MW的热电厂，每年排放粉煤灰5×105 t，其中14×105 t排入大气。根据印度阿里格尔穆斯卢姆大学用裂变径迹法对两家电厂的煤、炉碴和飞灰中的铀含量进行测定：燃煤中铀平均含量为171×10-6（eU），炉碴为257×10-6（eU），而飞灰为291×10-6（eU）。那么一个1000MW热电厂，燃煤排放的铀一年达145 t，其中4 t排入大气。造成全球人均年剂量约8μSv。

磷酸盐矿物是化肥原料，全球每年使用磷肥3000×104 t（P2O5），是可迁移镭的来源之一。磷肥中238U和226Ra的比活度平均为4000Bq·kg-1和1000Bq·kg-1（P2O5），对全球人均造成剂量为2μSv/a。

铀矿开采，产生的废石、废渣、尾矿、废水，造成放射性核素包括氡大量析出。铀矿地浸开采，虽然免除了矿石外露，其最大污染是注入浸液和溶解的放射性物质进入地下水，转入食物链。

建筑材料中放射性核素含量较高的花岗岩和蚀变粘土制成的地砖等大量进入城市，进入家庭，造成局部剂量增加。

天然放射性核素所造成的年平均辐射剂量估算列于表9-1-4。

表9-1-4 天然辐射源所致年平均辐射剂量（UNSCER，2000）

（五）人工放射性辐射

人工放射性核素污染来源于核武器实验、核能生产反应堆运行、固体核废物处置和放射性同位素应用与核事故等。

核爆炸试验的能量主要是235U和239Pu的链式裂变反应以及氘、氚的聚合反应。大气核爆炸后的裂变产物经高温气化，上升扩散；其中的气态物质迅速冷凝成各种气溶胶颗粒，具有很高的放射性比活度。大颗粒在几百千米范围内沉降；较小颗粒在空中停留较长时间后在更大范围沉降；更小的颗粒进入对流层随大气环流，在同一半球同一纬度范围沉降；微小的颗粒在世界范围沉降。

放射性核素在平流层停留时间可能很长，90Sr可以停留1a，14C更长。

在核爆炸区之外造成公众外照射的主要是中长寿命核素。造成内照射的包括吸入的大气中的微粒和食入放射性污染的食物和水。美国内华达试验场1951～1956年进行过百次核爆炸，场址周围儿童甲状腺剂量高达1Gy。

固体放射性废物处置前的气态或液态流出物中3H、14C、85Kr和131I易于迁移和弥散在全球，甚至在几千万年内对公众造成照射。埋入地下的固体废物（深层或浅层）主要危险是被地下水浸出而迁移。

1964年以238Pu为动力的SNAP-9A卫星重返大气层时炸毁，约600TBq的放射性核素散入平流层中。

表9-1-5所列为各类人工辐射源的释放核素造成公众集体有效剂量的估计量。

表9-1-5 人工辐射源放射性核素释放量及所致集体有效剂量

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