稀土生産中的放射性的基本知識

从前面的讲述我们已经了解，稀土矿物通常伴生有铀、钍等天然放射性元素，在稀土生产过程中，这些核元素往往富集在中间产品和废物中，放射性贯穿了稀 土生产 的大部分工序（特别是前处理工序），造成对工作场所和周围环境的污染。因此，了解和掌握放射性的危害和防护知识，正确认识稀土生产中的放射性，既不过分夸 大放射性危害而影响稀土生产，又要重视对放射性的防护，是应采取的正确定态度。这对促进稀土工业持续稳定发展，保障稀土生产工作人员安全与健康，强化环保 意识等方面具有重要意义。

 放射性的基本知识

 放射性元素及其射线

我们知道，质子数相等而中子数不等的原子构成的元素互为同位素，同一种元素的同位素由于其中子数不同使其原子核的稳定性有很大的差异。不稳定的原子核会放 出肉眼看不见的射线，并随后变成另一种元素的同位素，这一过程叫做原子核的衰变（或蜕变），称这种能放出射线的元素（同位素）为放射性元素（同位素），由 这类元素（同位素）组成的物质叫做放射性物质。放射性物质放出的射线分为α射线、β射线和γ射线。

α粒子为高速运动的氦（He）原子核，由两个质子和两个中子组成，其质量为4，带两个单位正电荷。一般放射性同位素所发射的α粒子能量均在7百万电子伏特以下。射程很短（空气中约2～12cm），穿透能力弱，用很少的物质，如一张纸片即可将α粒子阻挡。

β射线为一束快速运动的负电子或正电子，质量很小。在几乎所有的放射性衰变中，β射线都与其他射性衰变相伴而生。若原子核内中子过多，则中子会分解为一个质子和一个负电子，β^－射线就是由中子衰变出来的负电子。相反，β^＋射线是因原子核中质子数过多而分解为中子和正电子时放射出来的正电子。通常，放射性同位素所放射的β射线能量都低于5百万电子伏特。β射线的射程比α粒子长（如磷³²放出的β射线在空气中可射出7m），穿透能力虽比α粒子高，但用5mm厚的铝板亦可完全吸收β射线。

γ射线是一种不带电的、无静止质量的、波长很短（在10^－8cm以 下）的电磁波，是原子核从能量较高的受激态退 到较为稳定的基态时，释放出的多余能量。γ射线放出后，元素的原子序数和原子量均不变，但其半衰期等核性质发生了变化。γ射线一般与α射线或β射线同时放 出。γ射线具有很强的穿透力，不像α粒子及β射线那样易于被物质阻挡，射程亦相当大。一般来说，密度愈大的物质对γ射线的阻挡效果愈佳。通常核反应以及加 速器实验室均建造厚度250cm左右的钢筋水泥墙，以保证室外工作人员的安全。放射性同位素所产生的γ射线的能量均在3百万电子伏特以下，1.27cm厚 的铅板可将其减弱一半。

 放射性强度及剂量单位

放射性强度（也称放射性活度）用每秒钟内发生的原子核衰变数目表示。即：

 

I= －	dN	=λN
	dt

式中  I——放射性强度，Bq；

  λ——衰变常数；

  N——衰变数，次；

  t——时间，s。

因此，放射性强度的国际单位是衰变/秒，记为Bq，称作贝可或贝可勒尔（becquerel）。过去使用的专用单位是居里，记为Ci，lCi=3.7×10¹⁰Bq。

物质单位质量内所具有的放射性强度称为比放射性强度，单位是Bq/kg。液体和气体中放射性物质的比放射性强度单位以Bq/L表示。

剂量是单位质量（或体积）物质或生物体受射线照射所吸收的能量大小的度量，也叫做吸收剂量。剂量的单位为J/kg，记为Gy，称作戈瑞（gray），简称戈。与从前使用的专用单位位德（rad）的关系是lGy=100rad。

单位时间内受到的辐射剂量，称为剂量率。其单位是Gy/s、rad/s等。

累积剂量是人体或生物体在各种射线的一次连续照射下或多次反复照射下所受到的总剂量。累积剂量需注明时间。如工作人员在一年内的积累剂量，一生中的积累剂量等。

对同一吸收剂量的生物反应与射线种类以及照射条件有关。如在相同的照射剂量下，α射线对生物体的危害程度为X射线的10倍，这个倍数称为线质系数Q。可用 剂量当量（H）来统一表示各种射线的危害程度，其定义为：生物组织内被开研究的一点上的吸收剂量D、线质系数Q及其他修正系数N的乘积（对外部辐射源 N=1）。即：

H=DQN

 

当吸收剂量D的单位为Gy时，H的单位为Sv（希、希沃特，sievet）。当D的单位为rad时，H的单位使用rem（雷姆）。X射线、γ射线外照射以及X射线、γ射线、β射线内照射时，Q=1；α射线内照射时，Q=10。

 放射性对人体的危害

尽管对射线引起生物体损伤的详细机理尚不十分清楚，但人们已基本认识到了放射性引起的各种人体效应。

由于射线会引起物质的原子或分子电离，当生物体受射线照射时，其机体内某些大分子结构甚至细胞结构和组织结构会遭到直接破坏，引起蛋白质分子、核糖核酸或 脱氧核糖酸链断裂。射线还可以破坏一些对代谢有重要意义的酶，可以使生物体内的水分子电离而产生一些自由基，并通过这些自由基间接影响机体的某些组成成 分。这些破坏可能引起细胞变异（如癌变），引发各种放射性疾病。人体对辐射最敏感的是增殖旺盛的细胞和组织、入血液系统、生殖系统、消化系统、眼睛的水晶 体和皮肤等细胞和组织。

人体受射线照射分为外照射和内照射。外照射是机体外部射线对机体的照射，内照射是通过吸入、食入、渗入等途径，放射性同位素进入机体内产生的照射。

射线引起的人体应包括躯体效应（损伤体细胞）和遗传效应（损伤生殖细胞并反映在后代机体）。躯体效应又可分为急性损伤（在短时间内受到大剂量照射而引 起）、慢性损伤（长时间受到小剂量照射而引起）、远期效应（在照射后很长时间才显现出来）。损伤效应不仅取决于总照射量，还与照射率、照射面积和部位以及 机体的自身情况（入年龄、健康状况等）有关。

在稀土生产中，主要防止长时间小剂量引起的慢性损伤和远期效应以及过量放射性物质进入体内引起的内照射损伤。

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從前面的講述我們已經瞭解，稀土礦物通常伴生有鈾、釷等天然放射性元素，在稀土生産過程中，這些核元素往往富集在中間産 品和廢物中，放射性貫穿了稀 土生産 的大部分工序（特別是前處理工序），造成對工作場所和周圍環境的污染。因此，瞭解和掌握放射性的危害和防護知識，正確認識稀土生産中的放射性，既不過分誇 大放射性危害而影響稀土生産，又要重視對放射性的防護，是應采取的正確定態度。這對促進稀土工業持續穩定發展，保障稀土生産工作人員安全與健康，强化環保 意識等方面具有重要意義。

 放射性的基本知識

 放射性元素及其射綫

我 們知道，質子數相等而中子數不等的原子構成的元素互爲同位素，同一種元素的同位素由于其中子數不同使其原子核的穩定性有很大的差异。不穩定的原子核會放 出肉眼看不見的射綫，幷隨後變成另一種元素的同位素，這一過程叫做原子核的衰變（或蛻變），稱這種能放出射綫的元素（同位素）爲放射性元素（同位素），由 這類元素（同位素）組成的物質叫做放射性物質。放射性物質放出的射綫分爲α射綫、β射綫和γ射綫。

α粒子爲高速運動的氦（He）原子核，由兩個質子和兩個中子組成，其質量爲4，帶兩個單位正電荷。一般放射性同位素所發射的α粒子能量均在7百萬電子伏特以下。射程很短（空氣中約2～12cm），穿透能力弱，用很少的物質，如一張紙片即可將α粒子阻擋。

β射綫爲一束快速運動的負電子或正電子，質量很小。在幾乎所有的放射性衰變中，β射綫都與其他射性衰變相伴而生。若原子核內中子過多，則中子會分解爲一個質子和一個負電子，β^－射綫就是由中子衰變出來的負電子。相反，β^＋射綫是因原子核中質子數過多而分解爲中子和正電子時放射出來的正電子。通常，放射性同位素所放射的β射綫能量都低于5百萬電子伏特。β射綫的射程比α粒子長（如磷³²放出的β射綫在空氣中可射出7m），穿透能力雖比α粒子高，但用5mm厚的鋁板亦可完全吸收β射綫。

γ射綫是一種不帶電的、無靜止質量的、波長很短（在10^－8cm以 下）的電磁波，是原子核從能量較高的受激態退 到較爲穩定的基態時，釋放出的多餘能量。γ射綫放出後，元素的原子序數和原子量均不變，但其半衰期等核性質發生了變化。γ射綫一般與α射綫或β射綫同時放 出。γ射綫具有很强的穿透力，不像α粒子及β射綫那樣易于被物質阻擋，射程亦相當大。一般來說，密度愈大的物質對γ射綫的阻擋效果愈佳。通常核反應以及加 速器實驗室均建造厚度250cm左右的鋼筋水泥墻，以保證室外工作人員的安全。放射性同位素所産生的γ射綫的能量均在3百萬電子伏特以下，1.27cm厚 的鉛板可將其减弱一半。

 放射性强度及劑量單位

放射性强度（也稱放射性活度）用每秒鐘內發生的原子核衰變數目表示。即：

 

I= －	dN	=λN
	dt

 

式中  I——放射性强度，Bq；

  λ——衰變常數；

  N——衰變數，次；

  t——時間，s。

因此，放射性强度的國際單位是衰變/秒，記爲Bq，稱作貝可或貝可勒爾（becquerel）。過去使用的專用單位是居裏，記爲Ci，lCi=3.7×10¹⁰Bq。

物質單位質量內所具有的放射性强度稱爲比放射性强度，單位是Bq/kg。液體和氣體中放射性物質的比放射性强度單位以Bq/L表示。

劑量是單位質量（或體積）物質或生物體受射綫照射所吸收的能量大小的度量，也叫做吸收劑量。劑量的單位爲J/kg，記爲Gy，稱作戈瑞（gray），簡稱戈。與從前使用的專用單位位德（rad）的關係是lGy=100rad。

單位時間內受到的輻射劑量，稱爲劑量率。其單位是Gy/s、rad/s等。

累積劑量是人體或生物體在各種射綫的一次連續照射下或多次反復照射下所受到的總劑量。累積劑量需注明時間。如工作人員在一年內的積累劑量，一生中的積累劑量等。

對 同一吸收劑量的生物反應與射綫種類以及照射條件有關。如在相同的照射劑量下，α射綫對生物體的危害程度爲X射綫的10倍，這個倍數稱爲綫質係數Q。可用 劑量當量（H）來統一表示各種射綫的危害程度，其定義爲：生物組織內被開研究的一點上的吸收劑量D、綫質係數Q及其他修正係數N的乘積（對外部輻射源 N=1）。即：

H=DQN

 

當吸收劑量D的單位爲Gy時，H的單位爲Sv（希、希沃特，sievet）。當D的單位爲rad時，H的單位使用rem（雷姆）。X射綫、γ射綫外照射以及X射綫、γ射綫、β射綫內照射時，Q=1；α射綫內照射時，Q=10。

 放射性對人體的危害

儘管對射綫引起生物體損傷的詳細機理尚不十分清楚，但人們已基本認識到了放射性引起的各種人體效應。

由 于射綫會引起物質的原子或分子電離，當生物體受射綫照射時，其機體內某些大分子結構甚至細胞結構和組織結構會遭到直接破壞，引起蛋白質分子、核糖核酸或 脫氧核糖酸鏈斷裂。射綫還可以破壞一些對代謝有重要意義的酶，可以使生物體內的水分子電離而産生一些自由基，幷通過這些自由基間接影響機體的某些組成成 分。這些破壞可能引起細胞變异（如癌變），引發各種放射性疾病。人體對輻射最敏感的是增殖旺盛的細胞和組織、入血液系統、生殖系統、消化系統、眼睛的水晶 體和皮膚等細胞和組織。

人體受射綫照射分爲外照射和內照射。外照射是機體外部射綫對機體的照射，內照射是通過吸入、食入、滲入等途徑，放射性同位素進入機體內産生的照射。

射 綫引起的人體應包括軀體效應（損傷體細胞）和遺傳效應（損傷生殖細胞幷反映在後代機體）。軀體效應又可分爲急性損傷（在短時間內受到大劑量照射而引 起）、慢性損傷（長時間受到小劑量照射而引起）、遠期效應（在照射後很長時間才顯現出來）。損傷效應不僅取决于總照射量，還與照射率、照射面積和部位以及 機體的自身情况（入年齡、健康狀况等）有關。

在稀土生産中，主要防止長時間小劑量引起的慢性損傷和遠期效應以及過量放射性物質進入體內引起的內照射損傷。

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