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放射源 ( Radioactive source) 是指用天然或人工放射性核素制成的、以发射某种辐射为特征的制品。
分类 放射源的种类很多,分类方法也是多种多样。根据放射源的辐射类型可分为α源、β-源、β+源(正电子源)、γ源、低能光子源、中子源和放射性同位素热源等。按照放射源的封装方式可分为密封放射源和非密封放射源。通常,放射源是指密封放射源。根据放射源的几何形状可分为点源、线源、面源、柱源和圆环源等。根据用途可分为医疗用源、工业辐照用源和工业过程控制仪表用源等。根据放射源对人体健康和环境的潜在危害程度,从高到低将放射源分为Ⅰ类极危险源,没有防护情况下,接触这类源几分钟到1小时就可致人死亡;Ⅱ类高危险源,没有防护情况下,接触这类源几小时至几天可以致人死亡;Ⅲ类中危险源,没有防护情况下,接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤,接触几天至几周也可致人死亡;Ⅳ类低危险源,基本不会对人造成永久性损伤,但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤;Ⅴ类放射源极低危险源,不会对人造成永久性损伤。
密封源是一种密封在包壳内或具有紧密覆盖层的放射源,该包壳或覆盖层应具有足够的强度使源在设计使用条件、磨损条件以及预计的事件条件下,均能保持密封性能,防止放射性物质的泄漏。我国《放射性同位素与射线装置安全与防护条例》(国务院449号令)将密封源称为“放射源”。
表征放射源的基本参数有辐射类型、活度及辐射强度、源的使用期限、源的外形结构和尺寸等。衡量放射源强弱的主要参数是放射源的活度(单位时间内发生衰变的原子核数),规定的国际单位为贝可(Bq,1Bq=1/s)。但有时活度也采用居里(Ci,1Ci=3.7×1010贝可)为单位,1Ci定义为1克的镭每秒钟衰变的数目。
放射源的制备
制备放射源用的核素 可用于制备放射源的核素很多,主要有钚-238、钚-239、镅-241(制备α源),氚、镊-63、氪-85、锶-90、钷-147(β-源)、钠-22、锗-68/镓-68(β+源)、钴-60、铯-137、铱-192(γ源)、铁-55、钴-57、镉-109、镅-241(低能光子源)、钋-210/铍、钚-238/铍、镅-241/铍、锎-252(中子源)和锶-90、钋-210、钚-238(放射性同位素热源)。选择制备放射源的核素时,应该考虑以下原则:1发射的射线种类和能量适用,不需要的辐射类型不影响使用;2核素的半衰期较长;3、比活度较高;4、适宜形成稳定的物理化学形态或稳定的化合物;5、容易获得,价格可接受。
制备技术 放射源的制备技术主要是源芯制备和包壳密封技术,源芯制备主要围绕电化学、硅酸盐和粉末冶金等工艺开展研究,包壳密封则研究各种焊接方法,包括氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
质量控制 为保证安全,需根据使用工况和意外事故的环境条件制订放射源的安全级别要求,然后据此进行放射源的质量控制(包括原型源试验和制品的泄漏和污染检查以及活度、粒子发射率等),明确使用期限。
主要应用
α源主要用于烟雾报警器、静电消除器和放射性避雷器等,常用的α源活度比较低,一般用镀层的方法做成点源或平面源,而且α粒子的射程比较短,都不能穿透皮肤表层的角质层;日常生活可见的α源基本都是处于Ⅴ类放射源或以下的豁免水平。β源主要用于β活度测量参考源、静电消除器、测厚仪、皮肤敷贴器以及气相色谱仪的电子捕获器等,一般是平面源或薄片源;由于β粒子穿过周围物质时会产生轫致辐射,因此屏蔽β射线应选用低原子序数的材料减少轫致辐射,再用高原子序数的材料屏蔽轫致辐射和其他γ光子。γ源是使用最多的放射源,广泛应用于工业、农业、医疗和科研等各个部门,如辐照装置、核仪表、无损探伤和医疗照射等;60Co辐照装置中使用的都是Ⅰ类圆柱型钴源,使用场所有专门的屏蔽要求。低能光子源是利用发射低能γ射线和X射线的放射性核素,或利用β射线与靶物质产生的轫致辐射制成的源,主要用于厚度计、密度计和X射线荧光分析仪等。中子源在石油天然气和煤田勘探、活化分析、中子照相、水分测量和核反应堆启动等领域有广泛的应用。放射性同位素热源用于寒冷环境的供热和制作同位素电池。
放射源从生产、运输、使用、存贮和回收过程都应注意辐射防护。凡已经采取了安全保护措施,正常使用的放射源,对人体是基本没有危害的。对于Ⅰ到Ⅴ类放射源,我国实行放射源类似“身份证”的编码管理制度,每个放射源都有一个唯一编码,从编码中可以了解到放射源的生产厂家(或国家)、放射源中的放射性核素、出厂日期和放射源类别等信息。