輻照技術應用

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1、第九章輻照技術應用第一節(jié)輻射源第二節(jié)60Co輻射裝置第三節(jié)輻射化學效應第四節(jié)輻射生物學效應第五節(jié)輻照技術應用第一節(jié)輻射源目前在輻射加工、輻射消毒、輻射育種、輻射治療等應用中常用的輻射源是電子加速器、鈷-60、銫-137。一、放射性衰變與輻射功率P=5.93×10-3·E·C（MeV/s）其中，C是放射性活度Ci,E是每次所釋放出的可以被利用的粒子能量（MeV），5.93×10-3是單位轉換系數。表1.核素輻射源的特性核素半衰期輻射類型與能量（MeV）60Co5.27aEγ1=1.33,Eγ2=1.17137Cs30.2aEγ=0.6660Co和137Cs的衰變綱圖舉例

2、：求10萬居里的60Co的輻射功率是多少？解：P=5.93×10-3×(1.33+1.17)×105=1,480(MeV/s)二、60Coγ源是目前使用最廣泛的核素γ源，有如下特點：1.每次衰變發(fā)射兩個能量相近，穿透力強的光子，從而可以較均勻地照射厚的或有包裝（容器）的物品。2.半衰期較長，每年活度下降12.6%，可以穩(wěn)定地長時間照射。3.供應源充分，成本較低：目前大反應堆每年作為副產品可生產數百萬居里的60Co；4.源體為金屬固體，可根據需要組裝成各種形狀；5.裝置簡單，操作與維護方便。三、137Csγ源137Cs是一種極為重要的裂變產物，來源極為豐富，2000年的

3、供應量約為2000MCi。但其分離較麻煩、設備昂貴，以輻射功率計算費用較大。137Cs的顯著特點是：半衰期長可長時間穩(wěn)定照射，發(fā)射出的γ光子能量較低，容易防護。但射線的穿透力弱，自吸收嚴重，能量利用率低。四、電子加速器是用電磁場使電子獲得高能量的裝置，包括電子靜電加速器、高頻高壓發(fā)生器、微波電子直流加速器等。其特點是：成本低、隨時開關（沒有放射性衰變的限制）。第二節(jié)60Coγ源照射裝置根據使用目的的不同，可把核素源組合成各種形狀，常用的有棒源、園筒形源和板面源。多數工業(yè)用照射裝置采用由許多棒源排列成長方形的板狀源。下面以廣東省輻照中心的輻照裝置為例來說明。輻照場的主要

4、組成部分及其要求總的要求是：安全、可靠、好用、經濟、力求簡單先進。1.輻照室地下式，園形（直徑6米），高3.6米。輻照室周圍防護墻以一定厚度鋼筋混凝土外，還有4米泥土作復蓋防護層。輻照室頂以厚1.2米，直徑為8米的鋼筋混凝土結構，再加3米泥土復蓋防護層。輻照室內頂橫架一條能承重5噸的工字鋼梁，作倒裝放射源時吊鉛容器之用。2.貯源及倒源水井輻照室內有一水井，作為倒裝放射源及貯存放射源之用。水井規(guī)格為2×1.5×6m,水井中心點偏離輻照室中心點2.5m，以便倒裝放射源工作。井內外不能相互滲透，井壁在混凝土層中間設有0.5~0.6cm鋼板，鋼板焊接處不能留有滲水隙縫。井內壁

5、全部貼耐酸白瓷磚。3.迷宮道是人和輻照產品進出輻照室的必經之道，其必須有幾個轉彎（？）。全長15米，寬1.3米，高2.5米，采用S字形，開始于操縱室，經四處轉彎進入輻照室。4.放射源升降機械裝置要求輻照場每點位置的劑量率重復率良好，同時要求使用安全，裝置或供長期使用，萬一出現故障亦可安全排除。第三節(jié)輻射化學效應一、輻射化學基本反應過程電離輻射在物質中主要通過次級電子引起化學效應。具有高能量的次級電子沿著徑跡與所遇分子發(fā)生非彈性碰撞，使分子電離或激發(fā)。這些初級產生出現后又繼發(fā)多種次級反應，最終生成一系列穩(wěn)定產物。作為中間粒子，除了激發(fā)分子、離子外，還有自由基、溶劑化電子

6、和陷落電子等。1.激發(fā)分子及其反應過程包括單分子途徑和雙分子途徑。單分子途徑又包括發(fā)射熒光，分子內轉移，單分子解離等過程。單分子解離激發(fā)分子解離成自由基或分子碎片需要的能量往往大于鍵的解離能，多余的能量作為碎片的動能。AB*→A·+B·激發(fā)雙分子反應：抽氫反應：A*+RH→AH·+R·加成反應：A*+B→AB猝滅反應：A*+C→A+C（或E+D）激發(fā)分子的衰變過程一般在10-8秒內完成。2.離子及反應過程陽離子能與分子發(fā)生一系列反應，包括電子、質子，氫原子和氫化物離子等的轉移。這類離子-分子的反應速度非?？?，是輻射化學反應中最重要的反應之一，通式為：A++B→C++D

7、例如電子轉移：H2++H2O→H2O++H2氫原子轉移：H2O++H2O→H3O++OH·3.自由基及其反應過程自由基在輻射化學中具有特別重要的意義，因為它是多數輻射化學初級過程的主要產物，又是次級反應中最活躍的因素。其反應過程有：電子轉移：OH·+Fe2+→Fe3++OH-氫原子轉移：H·+C2H6→H2+C2H5·4.溶劑化電子與陷落電子在極性介質中，熱電子的存在引起圍繞在它周圍的極性分子偶極子取向。偶極子的正極端朝著電子、負極端遠離電子，因而電子就落在此極化位阱中。如果此位阱在晶格空穴內，則這樣的電子稱為陷落電子；若在極性溶劑中，則稱為溶劑化電