辐射常识
您的位置: 主页 > 科普天地 > 辐射常识

辐射来自哪里?

日期:2018-11-01   浏览: 次

我们一直都会不断受到来自许多辐射源的照射。地球上所有的物种都在受到天然本底辐射照射的环境中生存和繁衍。近期,人类和其他生物体还受到过去一个多世纪以来形成的人工辐射源的照射。我们受到的80%照射都来自天然源,只有20%来自人工源(主要是来自辐射的医学应用)。在本文中,我们按照源的类型对辐射照射进行分类,重点针对公众所受到的辐射照射。出于监管目的(如辐射防护),需要涉及许多不同的人群。因此,这里提供关于因辐射的医学应用受到照射的患者和在工作场所受到照射的人员的附加信息。

 

对辐射照射进行分类的另一种方式是看辐射是如何照射我们的。环境中的放射性物质和辐射可以从外部照射我们的身体,这种现象称为外照射。我们可能吸入空气中的放射性物质,吞下食物和水中的放射性物质,或通过皮肤或伤口吸收放射性物质,然后从身体内部来照射我们,这种现象称为内照射。从全球来说,来自内照射和外照射的剂量是几乎相同的。


天然源

 

自从地球形成以来,其环境就受到来自外层空间辐射及地壳和地心中放射性物质的照射。这些天然源的照射是无法回避的,事实上占到全世界居民所受辐射照射的大部分。全球人均年有效剂量约为2.4毫希沃特,剂量范围大约1~10毫希沃特,这与人的居住环境有关。建筑物中可以聚集一种称为氡的放射性气体,或建筑材料本身也可能含有放射性核素,这些都增加了辐射照射。虽然这些源是天然源,但是通过我们的选择是可以改变我们所受的照射的,比如:如何居住,居住在哪里,吃什么食物,饮用什么水等等。

 

宇宙源

 

宇宙射线是外照射的主要天然源。这些射线大多来源于星际空间深处;有些是在太阳耀斑期间由太阳释放的。它们会直接照射地球,并与大气层相互作用,产生不同类型的辐射和放射性物质。宇宙射线是外层空间的主要辐射源。地球大气层和磁场显著地减少了宇宙辐射,不过地球上有些地方受到的照射多于其他地方的照射。由于宇宙辐射被磁场偏转到南北两极,所以那里受到的照射要多于赤道区受到的照射。
此外,由于上层空气稀薄难以形成屏蔽,照射水平会随着海拔高度而增长。居住在海平面的居民每年从宇宙辐射源的辐照的有效剂量约为0.3毫希沃特,约为天然源辐照总剂量的10%~15%。生活在海拔2 000米以上的人受到的剂量是居住在海平面的人的几倍。飞机乘客受到的剂量甚至更高,这是因为来自宇宙源的辐射照射不仅与海拔高度有关,而且与飞行时间长短有关。比如,在飞行高度中飞行10小时的平均有效剂量约为0.03~0.08毫希沃特。换句话说,从纽约到巴黎的往返航行中个人受到的剂量约为0.05毫希沃特。这个剂量近似等于一个患者接受常规胸部X射线检查所受到的有效剂量。虽然单个乘客在一次飞行中受到的有效剂量的估算值很低,但是集体剂量却相当高,因为乘客数量众多,航班遍布世界各地。

 

工作场所的照射

 

来自宇宙源的剂量对于频繁飞行的人员特别重要;例如飞行员和机上乘务人员,他们受到的年平均剂量约为2~3毫希沃特。对一些太空飞行任务也进行了剂量测量。短期太空飞行报道的剂量范围是2~27毫希沃特,这与太阳活动有关。前往国际空间站执行宇航任务的宇航员,在距离地面350千米的地球轨道上4个月中受到的有效剂量约为100毫希沃特。

 

陆地源

 

 土地

 

地球内的和地球上的万物都含有原生放射性核素。这些放射性核素寿命极长,存在于大地中,如钾-40、铀-238和钍-232以及由它们衰变产生的放射性核素镭-226和氡-222,这些核素早在地球形成以前就已经在发射辐射。据科学委员会计算,全世界每人每年平均从陆地源外照射受到的有效剂量约为0.48毫希沃特。

 

外照射由于地理位置的不同而有着很大的区别。比如,法国、德国、意大利、日本和美国的研究表明,在这些国家95%的居民生活的地区,室外年平均剂量在0.3~0.6毫希沃特之间。然而,在局部地区人们每年所受到的剂量可能高于1毫希沃特。在其他的国家,陆地源辐射照射水平还有可能更高。例如,在印度喀拉拉邦西南海岸,一片人口 密集的55公里狭长土地上,富含钍的沙子使当地人每年受到的剂量平均为3.8毫希沃特。在巴西、中国、伊朗伊斯兰共和国、马达加斯加和尼日利亚等国家,也有一些高水平天然陆地辐射源地区。

 

氡气

 

氡-222是一种以气体形式存在的放射性核素,通常来自土壤。氡-222产生于地球岩石和土壤中存在的铀-238衰变系。吸入后,氡的短寿命的衰变产物(主要是钋-218和钋-214)滞留在肺中,照射呼吸道细胞。因此氡是吸烟者和不吸烟者患肺癌的主要原因;然而由于吸烟与氡照射之间有着强烈的相互作用,所以吸烟者更容易患癌。

 

氡存在于空气中,可以通过地下室和地板直接渗入到建筑物中,从而导致氡浓度积累,这里的浓度是指一定体积空气中单位时间内衰变的放射性量。当室内供暖时,热空气上升,空气通过窗户或孔隙从房屋顶部逸出,使底层和地下压力降低。这样就使得氡通过裂隙和孔隙(如各种管道入口周边)从地基下的土壤中快速析出。

 

世界范围的室内氡平均浓度约为50贝可/立方米。但是这个平均值掩盖了各地之间的巨大差异。就总体而论,各国的平均浓度差异很大。在塞浦路斯、埃及和古巴等国家中不到10贝可/立方米,而在捷克共和国、芬兰和卢森堡各国则大于100贝可/立方米。在加拿大、瑞典和瑞士等一些国家,有些房屋中的氡浓度介于1 000到10 000贝可/立方米之间。不过,这种高水平浓度的房屋是少见的。引起这种差异的一些因素包括局部地区的地质状况、土壤渗透性、建筑材料和建筑物通风等因素。

尤其,通风是其中一个关键的因素,它与气候有关。如果通风良好,如在热带气候中,氡的积累可能就不严重。但是在温带和寒冷的气候中,场所的通风往往不够充分,氡浓度就可能大量积累。所以在设计节能建筑物时,限制通风的作用是重要的。许多国家已经开展了广泛的测量项目,为实施室内氡浓度减少措施提供了依据。

 

水中的氡浓度水平通常都非常低,但是也有些高浓度的水源,如芬兰赫尔辛基的深井水和美国阿肯色州的温泉。水中的氡会加重空气中氡的浓度,特别是在浴室中淋浴时。然而,科学委员会的结论认为,通过饮用水摄入的氡比吸入的氡的剂量要小很多。据科学委员会估算,由氡所致的年平均有效剂量是1.3毫希沃特,约为所有天然源所致公众剂量的一半。

 

 

工作场所的照射

 

就某些工作场所而言,氡的吸入是工作人员辐射照射的主要来源。氡是所有类型矿井下辐射照射的主要来源。煤矿工人的年平均有效剂量约为2.4毫希沃特,而其他类型矿工的大约为3毫希沃特。核工业工作人员的年平均有效剂量约为1毫希沃特,主要来自铀矿开采中的氡照射。

 

食物和饮用水中的源

 

食品和饮用水中可能含有某些原生核素和其他一些放射性核素,他们主要来源于天然源。放射性核素可以通过岩石,土壤和水中的矿物质转移到植物,然后再转移到动物。因之,剂量的变化不仅取决于食物和饮水中放射些核素的浓度,还取决于当地的饮食习惯。

 

例如,鱼和水生贝壳类生物含有相对高水平的铅-210和钋-210,所以大量食用海鲜的人受到的剂量可能略高于一般人群。居住在北极区的人消费大量的驯鹿肉,他们受到的剂量也比较高。北极区的放牧驯鹿的地衣中累积有钋-210,从而导致驯鹿体中也含有较高水平的钋-210。据科学委员会估算,食物和饮用水中天然源所致的年平均有效剂量是0.3毫希沃特,主要来自钾-40及铀-238和钍-232天然放射系的核素。

 

除天然源放射性核素外,食品中还可能存在人工源放射性核素。但是,经批准后向环境排放的放射性核素剂量是很小的。

 

人工源

 

自从科学家们揭秘原子能,并开展多种用途的应用以来,辐射的应用在过去几十年里有了显著的增加。应用的范围包括军事、医学(如癌症治疗)、电子生产和家庭应用(如烟雾探测器)。这样和那样的人工源,无论对于个人还是全球居民,都增加了除来自天然源之外的辐射照射。

人工辐射源所产生个人剂量变化较大,多数人受到的剂量比较小,但少数人受到的剂量数倍于平均值。利用辐射防护措施可以使人工辐射源得到良好的控制。

 

医学应用

 

 

利用辐射对某些疾病进行诊断和治疗,在医学上起着重要的作用,成为目前全球主要的人工辐射源。平均而言,医学照射应用贡献了所有人工辐射源照射的98%,是继天然辐射源之后对全球居民照射的第二大辐射源,贡献了总照射剂量的20%。这种情况大多发生在工业化国家,这些国家有较多的医疗资源,放射设备的应用很广泛。在有些国家,医学应用导致的年平均有效剂量与天然辐射源所致的剂量相同。

医学照射与其他许多类型的照射之间有实质性的差别。典型的医学照射只涉及人体的一部分,而其他照射往往涉及整个人体。此外,患者的年龄分布通常会以较高年龄段的居多。另外,考虑到患者从照射中直接受益,所以在将医学照射所致的剂量与其他源所致的剂量加以比较时,应很谨慎。

 

城市化的发展以及生活水平的逐步改善,不可避免地意味着有更多的人可能接受卫生保健。因此,由医学照射产生的集体剂量在世界范围内增长。科学委员会定期收集有关诊断和治疗的资料。根据1997-2007年间的调查,全世界每年大约实施近36亿次医学照射程序,而在1991-1996年期间的调查中为25亿次,前者与后者相比,增加了几乎50%。

 

医学辐射实践主要分为三大类:放射学(包括介入程序)、核医学和放射治疗。在科学委员会的定期评估中,不包括如健康筛查及自愿参与医学、生物学、诊断和治疗研究项目等辐射应用。

 

诊断放射学是用X射线获得的影像进行分析的技术;如普通X射线照相检查(胸部和⽛科X射线检查)、荧光透视检查(如钡餐和灌肠剂)和计算机断层扫描(CT)。科学委员会不涉及非电离辐射成像方式,如超声和核磁共振成像等成像方法。

 

介入放射学使用最小侵袭性(微创)影像引导程序来诊断和治疗疾病 (如在血管中引导植入导管)。

 

由于CT的广泛使用和每次检查引起的显著剂量,诊断放射学程序所致的全球平均有效剂量从1988年的0.35毫希沃特,上升至2007年的0.62毫希沃特,几乎翻了一番。根据科学委员会的最新调查,CT扫描剂量现在占到放射学检查所致总集体剂量的43%。

 

这些数据在世界各地是不一样的。生活在工业化国家的人口占世界人口 的25%,接受了所有放射程序的大约三分之二。而其余75%的全球人口所接受的放射学程序的年频度基本保持不变,即使是简单的牙科X射线检查亦是如此。
核医学是将非密封的(可溶的和未封装的)放射性物质引入体内,大多数情形下⽤于获取有关结构和器官功能的资料,少数情形下用于治疗疾病;如治疗甲状腺功能亢进和甲状腺癌等病症。一般情况下,将放射性核素制成可以静脉注射或口服的放射性药物。药物根据物理或化学性质分散在体内,以便于扫描。这样,就可以分析放射性核素在体内发出的辐射,用以产生诊断影像或用以治疗疾病。

在世界范围内,核医学诊断次数从1988年的2 400万增加到了2007年的3 300万。年集体有效剂量从7.4万人•希沃特增长到了20.2万人•希沃特。在现代核医学中,辐射的治疗应用也在增加,全世界每年的患者数达到90万。此外,核医学应用的分布也相当不均匀,90%的检查发生在工业化国家。

 

辐射治疗(也称放射治疗)利用辐射来治疗各种疾病,通常是治疗癌症,也用于治疗良性肿瘤。体外放射治疗是指用患者体外的辐射源治疗疾病,也称远距离放射治疗。这种治疗使用含强放射源(通常是钴-60)的治疗机或产生辐射的高压设备(如直线加速器)。辐射治疗也可将金属源或密封源暂时或永久地放置在患者体内实施治疗,称为近距离放射治疗。

 

据估算,全世界接受放射治疗的患者在1988年为430万人,在1997-2007年间上升到每年510万人。其中大约470万人接受远距离放射治疗,40万人接受近距离放射治疗。居住在工业化国家的全球人口的25%接受了全世界70%的放射治疗和40%的近距离放射治疗。

 

工作场所的照射

 

过去几十年来,医学放射诊断程序的总数在显著增加,涉及的护理工作人员数因之而超过了700百万,每个工作人员的年平均有效剂量约为0.5毫希沃特。从事介入放射学和核医学的医务人员受到的剂量可能高于平均值。

 

医学应用中的事故

 

在有些医学辐射应用(如放射治疗、介入放射学和核医学)中,涉及给患者授与高剂量。如果错误地应用剂量,将会引起严重的损伤,甚至死亡。受到风险的人不仅包括患者,也包括医师和附近其他人员。人为错误是引起这些事故的最常见原因。例如,错误的治疗计划导致错误的剂量、不适当地使用设备、使错误的器官受到照射或甚至偶尔使错误的患者受到照射。

 

尽管严重放射治疗事故是少见的,收录的事故已有100多例。科学委员会审议了自1967年以来报道的29例事故,这些事故造成了45例死亡和613例受伤。然而,还可能有一些死亡和许多损伤并未被报道。

 

不仅过度照射可以引起严重后果,照射不足也可以引起严重后果,例如,当患者接受的辐射剂量不够时,不足以治疗威胁生命的疾病。质量保证大纲有助于维护高标准实践的一致性,以便使事故风险减到最小。

 

核武器

 

 

1945年,在第二次世界大战的最后阶段,两颗原子弹分别于8月6日和8月9日投掷在日本广岛和长崎。两弹的爆炸使将近13万人死亡,这两次事件是历史上在战争中仅有的两次使用核武器的事件。然而,在1945年后大气中曾进行了多次核武器试验,主要在北半球。最活跃的试验期是1952-1962年间。总共进行了500次核试验,总威力430兆吨TNT当量,最后一次试验是在1980年。全世界居民都受到了来自核武器落下灰的照射。鉴于对人类和环境辐射照射的担忧,1955年联合国设立了原子辐射影响问题科学委员会。核武器大气层试验产生的全球落下灰所致的年平均有效剂量的最高估算值是0.11毫希沃特,出现在1963年,后来降低到现在的水平,约为0.005毫希沃特。未来这种照射将非常缓慢地下降,因为其中大部分照射来源于寿命较长的放射性核素碳-14。

在地面核试验产生的落下灰中,多达50%的沉积在试验场100千米范围内。居住在试验场附近的人们会受到当落下灰的照射。然而,由于试验是在相对偏远的地区进行,当地受到照射的居民群体很少,没有对全球集体剂量构成明显贡献。尽管如此,居住在试验场下风向的人们受到的剂量还是比平均值高得多。

 

科学委员会于1958年发表的第一个报告奠定了关于《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》谈判的科学基础。1963年《部分禁止核试验条约》签署后,直到20世纪90年代,每年会有大约50次核试验在地下进行;之后,又进行了少数几次核试验。这些试验的当量大多都比大气层试验的小得多,除有气体被排出或泄漏到大气中外,放射性碎片都被围封在地下。

 

虽然试验产生了极大量的放射性残留物,但不会对公众形成照射,因为这些残留物位于地下深处,基本上与围岩熔合。

 

对于试验场区的再利用问题(如动物放牧或作物种植)是存在担忧的,因为有些场区正在被利用。有些试验场放射性残留物的剂量可能较大,例如位于今天哈萨克斯坦的塞米巴拉金斯克核试验场的局部地区;而另一些地方,对最终居住在试验场的公众所贡献的剂量不会大于正常本底照射的一部分,如法国波利尼西亚岛群中的穆鲁罗阿环礁和方加陶法环礁。还有一些试验场,如马绍尔群岛和马拉林加试验场,美国和英国分别在这里进行了核试验,这里的居民所受的照射与饮食习惯和生活方式有关。

 

核反应堆

 

用中子轰击铀或钚的某些同位素,可使核分裂为两个更小的核,这一过程称为核裂变,同时释放出能量和两个或多个的中子。释放出的中子还可以再轰击其他铀或钚原子核,使其发生分裂,释放更多的中子,这些中子会再轰击和分裂更多的核。这种过程称为链式反应。这些同位素用作核反应堆中的燃料,在反应堆中链式反应受到控制,以阻止反应过快进行。

 

核反应堆中裂变所释放的能量,可用于核电站生产电能。此外还有各种研究反应堆,有的用于测试核燃料和各种材料、有的用于核物理和⽣物学研究、有的用于生产医学和工业用的放射性核素。虽然这两种反应堆之间存在着差别,但二者都需要铀矿开采和废物处置等工业过程,这样就带来了职业照射和公众照射。

 

核电站

 

1956年英国建造了世界第一座工业规模的商用核电站——考尔德豪尔(Calder Hall)核电站,从那时起,核电站电⼒⽣产快速增长。尽管旧反应堆的退役在增加,但是核电生产继续在增长。到2010年底,全球29个国家有440座动力反应堆在运行,提供了全球电能生产的10%,在56个国家还分布着240个研究反应堆。

 

虽然对于核动力发电往往是有争议的,但是在正常运行情况下,它对全球辐射照射的贡献是微乎其微的。而且辐射照射水平因设施类型的不同、地理位置的不同随时间而有很大不同。

核电站的电力输出在增长,反应堆正常排放的总照射水平却在下降。部分原因归功于技术进步,部分原因是由于实施了更加严格的辐射防护措施。总的来说,核设施的排放引起的辐射剂量非常低。核电站周围居民的年集体剂量估算为75人•希沃特。这样,居住在核电站周围的⼈受到的年平均有效剂量约为0.0001毫希沃特。

 

核能生产辐射照射主要来自矿山开采。铀矿开采和水冶产生了大量的尾矿形式的残留物,其中含有高水平的天然放射性核素。到2003年,全世界铀总产量达到大约200万吨,伴之而来的铀尾矿总量达到20亿吨。当前的尾矿堆维护得很好,但是存在着许多废弃的旧场址,其中只有少数经过了补救。据科学委员会估算,当前矿山和水冶场及尾矿堆周围居民组的年集体剂量约为50~60人•希沃特。

 

反应堆卸出的乏燃料(反应堆内“燃烧”过的核燃料)可以进行后处理,从中回收铀和钚以便再利用。目前乏燃料大多暂存在中间贮存设施,迄今为止所产生的三分之一的乏燃料已经得到后处理。导致的年集体剂量在20~30人•希沃特之间。

 

目前,低放废物和有些中放废物处置在近地表设施,但是过去有些时候曾向海洋倾倒。后处理产生的高放废物和未经后处理的乏燃料都被暂贮起来,但最终还需要进行处置。废物处置适当的情况下,即使在遥远的未来也不会构成对人们的照射。

 

工作场所的照射

 

在核工业领域,地下铀矿山中的氡释放对职业照射的贡献很大。放射性矿石的开采和加工活动非常普遍,这些矿石中含有高水平的放射性核素。核工业工作人员的年平均有效剂量自20世纪70年代开始以来就逐年下降,从4.4毫希沃特降到现在的1毫希沃特。这主要是因为铀的开采显著减少,加之采用了更先进的开采技术和通风设备。


核设施事故

 

民用核工业设施正常运行期间的照射水平非常低。但是,也发生了一些严重的事故,受到了公众的广泛关注,科学委员会对其后果进行了评估。例如,1958年前南斯拉夫万萨(Vinča)研究设施事故、1978年美国三哩岛核电站事故,以及1999年日本东海村燃料转化设施事故。

 

在1945-2007年间发生过35起核设施严重辐射事故,导致了员工死亡或严重损伤,其中7起事故引起放射性物质释向场外释放,使居民受到了可以探测到的辐射。在其他核武器计划的相关设施中也发生了严重事故。已知有32例死亡和61例需要医学护理的辐射相关损伤,这里不包括1986年切尔诺贝利事故和2011年福岛第一核电站事故,这两起事故在下文中另行介绍。

 

在切尔诺贝利事故之前最严重的民用核设施事故是1979年3月28日发生的三哩岛核电站事故,一系列事件导致反应堆芯部分熔化。事故使大量的裂变产物和放射性核素从受损的反应堆芯释放到安全壳厂房,但对环境的释放相对很少,因而对公众的照射也非常小。

 

切尔诺贝利核电站事故

 

1986年4月26日发生的切尔诺贝利核电站事故,不仅是民用核电史上最严重的事故,也是导致公众辐射照射的最严重事故。事故导致的集体剂量比其他所有事故集体剂量的总和都大许多倍。

 

事故发生后有两名工作人员立即死于外伤,134人患急性放射综合征,其中28人被证实死亡。皮肤损伤和辐射相关白内障是幸存者的主要问题。除应急人员外还有数十万人投入了恢复行动。在1986年和1987年受到高剂量照射的人中,白血病和白内障的发生明显增加,除此之外,至今还没有一致的证据表明在这一群体中有其他辐射相关的健康效应。

 

事故引起了放射性物质向环境的最大非控制释放,是任何一个民用核设施前所未有的;大量放射性物质向环境释放了大约10天。事故产生的放射性烟云扩散到整个北半球,大量放射性物质沉降在前苏联的大片土地和欧洲的其他地方,尤其是污染了如今的白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰的土地和水体,给广大居民带来了严重的社会和经济混乱。

 

新鲜牛奶受到短寿命放射性核素碘-131(放射性半衰期8天)的污染,加之没有紧急对策,致使前苏联地区甲状腺剂量,尤其是儿童甲状腺剂量非常高。从20世纪90年代初,在白俄罗斯、乌克兰以及俄罗斯联邦受影响较严重的4个地区,在1986年正处于儿童或少儿时期受到照射的人员中,甲状腺的发病率已经增加。

 

在1991-2005年期间报告了6 000多例,其中已经证明15例死亡。从长期来讲,公众还受到主要是来自铯-137(半衰期30年)的辐射照射,包括放射性沉积外照射和来自食品的内照射。但所引起的长期辐射剂量比较低,在1986-2005年间,白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰污染地区的人均有效剂量是9毫希沃特,这种剂量不可能对公众导致明显的健康效应。事故引发的严重动乱产生了重大的社会和经济影响,对受影响地区的居民产生了巨大的精神压力。

 

科学委员会在多次报告中详细研究了事故的放射后果。国际社会做出了空前的努力来评估事故在一般地区和各个重点地区的严重程度和特点,以便提高对事故放射后果和其他后果的认识,提供事故缓解方面的援助。


1986年以来的研究表明,无论是儿童时期受到碘-131照射的人员,还是受到高辐射剂量的应急和恢复工作人员,他们受到的辐射诱发效应的风险在增加。不过大多数地区居民受到的辐射照射是低水平的,与天然本底辐射水平相当,或比天然本底辐射水平高几倍。

 

福岛第一核电站

 

2011年3月11日,日本东部9.0级大地震及继发的日本北部东海岸海啸,使福岛第一核电站受到严重损害,导致放射性物质向环境释放。3月11日至15日期间采取了预防措施,核电站场址周围20公里范围内以及其附近地区大约85 000居民撤离,核电站20~30千米范围内的居民在自己家房屋内躲避。稍后于2011年4月,由于地面放射性核素水平升高,居住在电站西北的另外10 000人被进一步建议撤离。这些撤离措施大大减少了受影响人员可能受到的照射水平。对水和食品的消费暂时予以控制,以便限制对公众的照射。在处理核电站应急情况时,有些运行人员和应急响应人员受到照射。

 

科学委员会评估了这次事故所产生的辐射剂量及对健康和环境的影响。在事故后的1年半里,大约有25 000名工作人员参与了福岛第一核电站现场的缓解和其他行动。工作人员当时受到的平均有效剂量约为12毫希沃特。但是有6名工作人员的累积剂量达到250毫希沃特;报告的最高总剂量为680毫希沃特,这是一名工作人员主要通过内照射(约90%)受到的剂量。12名工作人员受到的甲状腺剂量在2~12戈瑞范围内。在受到事故辐射照射的人员中没有观察到辐射相关的死亡和急性疾病。

 

在事故后的第一年里,福岛县撤离区内成人的平均有效剂量分布在1~10毫希沃特范围内,1岁婴儿的有效剂量大约为成人的两倍高。在福岛县未撤离区和相邻县,剂量是较低的。

在受照最严重人员中,主要由碘-131导致的甲状腺平均剂的量估算值,成人可达35毫戈瑞,1岁婴儿可达80毫戈瑞。然而主要由外部天然辐射源导致的甲状腺年剂量,其典型值仅为1毫戈瑞。科学委员会得出一种理论上的可能:受辐射照射最严重的儿童人群组的甲状腺危险可能增加。然而,甲状腺癌在幼童中是一种罕见的疾病,所以在统计学上这个人群组中预期观察不到这种效应。

 

与切尔诺贝利灾难相比,福岛第一电站事故在许多方面是截然不同的,如反应堆类型、事故发生方式、放射性核素释放及弥散的特点,以及采用的防护措施。两个核电站都向环境释放了大量的碘-131和铯-137,这两个核素是事故后照射的最重要放射性核素。福岛事故释放的碘-131和铯-137分别是切尔诺贝利事故释放的10%和20%。

 

工业应用和其他应用

 

辐射源有着广泛的工业用途。其中包括用于医药产品灭菌、食品保存和病虫害消除的工业辐照装置;用以检查焊缝缺陷的工业照相;用作枪炮瞄准器发光层、应急出口标志和地图照明灯低水平光源的α或β发射体;在测井活动中用于测量矿物、石油、天然气勘探的、测量钻孔中地质特性的放射源或小型X射线机;在测量材料厚度、水分、密度和料位的装置中使用的放射源;以及科学研究中使用的其他密封源。

 

虽然辐射源有着广泛的用途,但是工业和医疗实践中使用的放射性核素的生产对公众的照射水平却非常低。然而,在事故情况下,局部区域可能被污染,引起高水平照射。

 

工作场所的照射参与辐射源工业应用的工作人员数在21世纪初约为100万人,每个工作人员的平均年有效剂量为0.3毫希沃特。

天然放射性物质

 

在世界各地还有几种类型的设施,它们虽然与核能的利用没有关系,但由于其工业产品、副产品和废物中的天然放射性物质(NORM)浓度的增加,而可能使公众受到照射。其中最重要的设施与矿物的开采和加工有关。

 

与矿石开采和加工相关的活动能够导致天然放射性物质水平的增高。这些活动包括金属矿开采和熔炼、磷酸盐生产、煤矿开采和燃煤电力生产、石油和天然气钻探、稀土和钛氧化物行业、锆和陶瓷行业、天然放射性物质的应用(典型的应用是镭、钍同位素的应用)。

 

以煤为例,煤中含有微量原生放射性核素。煤的燃烧使这些核素释放到环境中,使人们受到照射。这就意味着,世界燃煤电站生产的每吉瓦年电能使世界人口受到的集体剂量每年增加大约20人•希沃特。此外,粉煤灰(煤燃烧的残留物)已被用于填埋和道路建设,但用于建造房屋可导致直接辐射照射和氡的吸入照射。而且倾倒粉煤灰可使倾倒场周围的辐射照射水平增高。

 

地热能开发是公众的又一个辐射照射源。这种技术通过抽取地下蒸汽和热水实现电能生产或采暖。意大利和美国采用这种技术的排放贡献,据估算约占燃煤电站生产每吉瓦年电能所致集体剂量的10%。目前地热能对世界能源生产的贡献较小,因而对辐射照射的贡献也较小。

 

人类的其他各种实践也能够使人受到天然放射性物质的照射,如水处理产生的淤泥在农业生产中的利用。但是它对公众的照射水平极低,大约小于每年1毫希沃特的千分之几。

 

铀浓缩的副产品是贫铀,其放射性小于天然铀。多年来贫铀已经应用于民用和军事用途。贫铀密度高,用于辐射屏蔽或飞机的配重。贫铀在军事方面的利用,特别是在装甲弹中的利用,已经引起对残余污染的担忧。除了个别情况(如长期操作)外,贫铀的辐射照射极低。事实上,贫铀的最大有害特性是化学毒性。

 

消费品

 

一些日常使用的产品中含有经慎重考虑后添加的低水平放射性核素,这是为了利用它们的化学性质或放射性性质。历史上发光消费品中使用最多的放射性核素是镭-226。但镭-226在几十年前已不再使用,被放射毒性较小的钷-147和氢-3(氚)所取代。即使如此,含氚化合物的钟表或⼿表由于移动性强也存在氚泄露问题。但氚只发射⾮常弱的β粒子,不能穿透皮肤,氚只有在进入人体后才会使人受到照射。


一些现代烟雾探测器由电离室和小片的镅-241构成,镅-241发射α粒子,产生恒定粒子流。周围空气可以自由进入探测器,如果烟雾进入探测器,则干扰电流,触发报警。

 

烟雾探测器中镅源的放射性活度非常低。镅源的衰变非常缓慢,半衰期432年。这就是说探测器在使用10年后仍然基本保留原有的全部活度。只要镅源保留在探测器中,照射是小得可以忽略不计的。镅源的照射水平非常低,尽管用灵敏的探测设备可以探测到。一个人在离开探测器2米以外站立8小时,据估算每年受到的剂量小于0.0001毫希沃特。

 

工业事故

 

与工业放射源相关的事故⽐发⽣在核电站的事故更为常见。但是,这些事故即使对工作人员和公众中成员造成了广泛的辐射照射,也并非总能受到足够的重视。

 

在1945-2007年间,报道了大约80起发生在使用辐射源、加速器和X射线的工业设施的事故。在这些事故中有9例死亡,120名工作人员受伤。有的受伤工作人员罹患急性放射综合征。手是常见的受伤部位,往往不得不截肢。科学委员会认为,还有些发生在工业设施的、涉及死亡或受伤的事故未被记录。

 

这些事故的原因和造成的效应是多种多样的。这里举出两个例子。1978年在美国路易斯安那州,一名在驳船上工作的工业放射技师受到3.7万亿贝可铱-192源的照射,左手遭受辐射损伤,可能是由于剂量计故障所致。三周后他的手变红肿,皮肤出现水泡,在5~8周内治愈。然而六个月后,食指部分被截。1990年在中国上海,由于安全措施不当,有7名工作人员在一家工业设施受到钴-60源的辐射照射。一名工作人员受到的剂量估算为12戈瑞,在照射后25天死亡。另一名工作人员受照剂量估算为11戈瑞,90天后死去。其他5名工作人员所受剂量估算为2~5戈瑞,经医学处理后恢复。

 

失控源

 

在1996-2007年期间,发生了31起因丢失、被盗和废弃的放射源引起的事故,这些源称为失控源。事故引起了包括儿童在内的42名公众成员死亡。另外,由于急性放射综合症、严重局部损伤、内污染或心理问题,还必须对数百人进行医学护理。其中有6起事故与废弃的医用放射治疗机有关。

 

精确地讲,现在还不知道世界上有多少个失控源,但认为是在数以千计。美国核管理委员会(NRC)报道,从1996年到2008年,美国数家公司丢失大约1 500枚放射源,有一半以上没有收回。欧盟的一项研究估算,在其边界内每年有多达70枚放射源失去监管控制。虽然这些源绝大多数不会构成明显的放射危害,但是事故主要关心的是失控源。

 

密封源或其容器对从事废旧金属交易的人们来说是有吸引力的,因为这些源看上去似由贵重金属制成,而且可能没有显示辐射警告标志。在无危险意识的工作人员或甚至公众成员破坏放射源的案例中,有些出现了严重损伤,有些甚至出现死亡,例如1987年的巴西戈亚尼亚事故。一台废弃的、装有强放射性铯-137源(50.9 太贝可)的远程放射治疗机被偷,源盒被砸开。在接下来的两周内,可溶性氯化铯粉末扩散到整个废品收购站及周围房屋。很多人遭受疾病和皮肤损伤,11万人受到放射性污染监测,其中多人受到铯-137体内污染。这次事故导致4人死亡,其中包括一名儿童。



对公众和工作人员的平均辐射照射

 

总的来讲,公众从天然源受到的辐射照射在总的照射中为主要成分。根据科学委员会的估算,个人所受的年平均有效剂量约为3毫希沃特。平均而言,从天然源受到的是2.4毫希沃特,其中三分之二来自我们呼吸的空气中的、我们吃的食品中的和我们饮用水中的放射性物质。来自人工源的主要照射源是医学照射,年平均有效剂量是0.62毫希沃特。医学辐射照射的水平因地区、国家和健康护理体系的不同而不同。科学委员会估算了工业化国家医学辐射应用所致的年平均有效剂量为1.9毫希沃特,而在非工业化国家为0.32毫希沃特。但是这些值可能差异很大(如在美国为3毫希沃特,在肯尼亚仅为0.05毫希沃特)。

在20世纪90年代以前,对工作人员辐射照射的关注集中在人工辐射源。如今人们认识到很大一批工作人员受到天然源的照射,主要是来源于采矿工业的照射。对于采矿行业的某些职业来说,氡气的吸入是工作场所的主要辐射照射源。虽然井下铀矿中氡的释放对核工业职业辐射照射贡献很大,但整个核工业工作人员个人的年平均有效剂量从20世纪70年代的4.4毫希沃特下降到了今天的1毫希沃特。然而,煤矿工人的年平均有效剂量仍然是2.4毫希沃特,其他类型矿山工人的剂量约为3毫希沃特。

 

 

目前估计,全世界被监测的工作人员的总数大约是2 300万,其中有1 000万人受到人工源的照射。在受到人工源照射的工作人员中,每4人中有3人工作在医疗行业,每位工作人员的年平均有效剂量为0.5毫希沃特。对每个工作人员的年平均有效剂量的评估表明,天然源照射的增加主要归因于矿山开采,而人工源照射的下降是因为成功地实施了辐射防护措施。