2.2 放射性平衡

放射平衡的名词解释放射平衡是指放射性物质在自然界中的存在状态，其中放射性衰变的速率与同步生成的放射性同位素的速率保持平衡。

放射平衡是放射性物质的一种稳态运行状态，它在地壳、大气、水体等自然环境中广泛存在，对于放射性元素的迁移、分布和环境影响具有重要意义。

在自然界中，存在着多种放射性元素，其中包括铀系列、钍系列和钾系列等。

这些元素的核素系列中都存在放射性同位素，它们通过放射性衰变转变为其他同位素，同时生成新的放射性同位素。

放射平衡的产生是由于放射性衰变的速率与同步生成的放射性同位素的速率之间达到了动态平衡。

放射平衡的实现需要满足两个条件。

首先，原始放射性同位素的衰变速率必须足够快，以至于生成的放射性同位素能够即时地被观测到。

其次，生成的放射性同位素在地壳、大气、水体等介质中具有足够的扩散速率，以便它们能够快速从原位达到观测点，从而保持衰变速率与生成速率之间的平衡。

放射平衡的保持对于环境中的放射性元素的分布和迁移至关重要。

在地壳中，放射性元素的平衡分布可以用于判断地壳物质的年代和成因。

通过测量放射性元素及其衰变产物的含量，可以推断出岩石的年代和地质过程，从而对自然环境进行研究和解读。

除了地壳，大气中的放射平衡也具有重要意义。

大气中的放射性同位素可以通过空气对流和降水过程传输到地面，对人类和生物圈产生一定的影响。

例如，一些放射性同位素会在空气中形成悬浮颗粒物，这些颗粒物可以被人体呼吸道吸入，从而对健康产生潜在风险。

通过对大气中放射平衡的研究，可以了解放射性污染物的迁移规律，为保护环境和人类健康提供科学依据。

水体中的放射平衡也是研究的焦点之一。

放射性同位素可以随着水流和沉积物的迁移在水体中扩散，对水生生物产生影响。

在海洋和湖泊中，放射平衡的研究有助于了解放射性污染物在水体中的行为，提供对水生态系统的保护和管理建议。

总之，放射平衡是放射性物质在自然界中的一种稳态运行状态。

通过研究和解析放射平衡，可以揭示放射性元素的迁移规律和环境行为，探索地球的演化过程和环境变化。

《原子核物理学》教学大纲及教学计划原子核是物质结构的一个重要层次，是人类深入认识物质深层结构的中继站。

原子核物理学是研究原子核的性质、结构和转化规律的学科。

核物理学的基本理论已成为人类深入认识物质世界的基本依据，原子核物理的研究成果、方法、技术和手段为我们认识世界和改造世界提供了有力武器。

近年来原子核物理学的发展，不仅丰富了人们对极小尺度（微观世界）物质行为的认识，而且也有助于对极大尺度（宏观世界）物质行为的了解。

因而，原子核物理在人类社会和科研究中具有十分重要的地位和作用。

原子核物理学亦是核物理专业的重要专业课，由于72学时教学时数所限。

为了教学中贯彻少而精的教学原则，从培养学生的独立能力出发，本着打好基础，精选内容，逐步更新，提高质量的思想。

我们在教学实践中，对原子核物理的内容安排从结构体系上进行了探索性的组合，教学实践证明这种做法是切实可行的。

本课程内容编排为如下部分：1、原子核的基本性质；2、核力；3、核结构模型；4、核衰变；5、核反应；其中以核衰变和核反应为重点。

基于上述考虑特制定如下《原子核物理学》教学大纲及教学计划《原子核物理学》教学大纲第一章原子核的基本性质（共分七节）1.1原子核的电荷、质量和半径；1.2原子核的自旋；1.3原子核的磁矩；1.4原子核的电四极矩；1.5原子核的宇称；1.6原子核的统计性质；1.7原子核的同位旋。

第二章放谢性和核的稳定性（共分九节）2.1放谢性衰变和基本规律；2.2放谢性平衡；2.3人工放谢性的生长；2.4放谢性活度单位；2.5放谢性鉴年法；2.6原子核的结合能；2.7原子核稳定性的经验规律；2.8原子核的液滴模型；2.9原子核结合能的半经验公式。

第三章核力（共分四节）3.1氘核基态；3.2核子-核子散射；3.3核力的主要性质；3.4核力的介子场理论简介。

第四章α衰变（共分四节）4.1α衰变的能量；4.2α衰变的实验规律；4.3α衰变的基本理论；4.4质子及重离子放谢性。

放射性元素衰变及其均衡原理放射性元素是指具有不稳定原子核的元素，它们会通过自发核变反应释放粒子或电磁辐射，转变为其他元素。

这种转变过程被称为衰变。

放射性元素的衰变是一种自然现象，也是地球上许多自然现象和技术应用中不可或缺的物理过程之一。

了解放射性元素的衰变过程及其均衡原理对于理解地质演化、放射性同位素应用、核电能以及核医学等具有重要意义。

放射性元素衰变是由于不稳定原子核中所含粒子的数量与能量之间的不平衡导致的。

原子核中含有质子和中子，靠着相互作用，保持着相对稳定的状态。

然而，有些原子核的结构并不稳定，它们的质子和中子的组合并不是最稳定的，这就导致了放射性衰变的发生。

放射性衰变主要包括α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。

α衰变是指放射性核素释放出α粒子的过程。

α粒子由两个质子和两个中子组成，它的电荷为+2，质量为4。

当原子核释放出一个α粒子后，质子数和中子数都会减少，原子核的质量数减少4，这就是α衰变的过程。

β衰变是指原子核释放出β粒子的过程。

β粒子可以是一个电子（β负衰变）或一个正电子（β正衰变）。

在β负衰变过程中，一个中子在原子核内变成一个质子，释放出一个电子和一个反中微子。

而在β正衰变过程中，一个质子在原子核内变成一个中子，释放出一个正电子和一个电子中微子。

γ衰变是指放射性核素释放出γ光子的过程。

γ光子是高能量的光子，与X射线类似，但更具穿透力。

放射性衰变的过程中，放射性核素会逐渐转变为稳定的同位素。

此过程遵循指数衰减规律，即放射性核素的衰变速率与其当前数量成正比。

每个放射性核素都有固定的半衰期，即为核素衰变到一半所需的时间。

半衰期越短，放射性核素越不稳定，衰变速度越快。

半衰期与原子核结构和放射性核素的性质有关。

放射性元素衰变的均衡原理基于放射性元素的稳定性和衰变速率之间的平衡。

在自然界中，不同放射性核素的含量是平衡的，其衰变速率与生成速率相等。

生成速率是由其他方式产生的核素数量，例如宇宙线和核反应等。

J1 基本定义J1.1（电离）辐射(ionizing)radiation在辐射防护领域，指能在生物物质中产生离子对的辐射。

J1.2 （辐射）源(radiation)source可以通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或实体。

例如，发射氡的物质是存在于环境中的源，γ辐照消毒装置是食品辐照保鲜实践中的源，X射线机可以是放射诊断实践中的源，核电厂是核动力发电实践中的源。

对于本标准的应用而言，位于同一场所或厂址的复杂设施或多个装置均可视为一个单一的源。

J1.3照射exposure受照的行为或状态。

照射可以是外照射(体外源的照射)，也可以是照射(体源的照射)。

照射可以分为正常照射或潜在照射；也可以分为职业照射、医疗照射或公众照射；在干预情况下，还可以分为应急照射或持续照射。

J1.4 实践practice任何引入新的照射源或照射途径、或扩大受照人员围、或改变现有源的照射途径网络，从而使人们受到的照射或受到照射的可能性或受到照射的人数增加的人类活动。

J1.5 干顶lntervention任何旨在减小或避免不属于受控实践的或因事故而失控的源所致的照射或照射可能性的行动。

J1.6防护与安全protection and safety保护人员免受电离辐射或放射性物质的照射和保持实践中源的安全，包括为实现这种防护与安全的措施，如使人员的剂量和危险保持在可合理达到的尽量低水平并低于规定约束值的各种方法或设备，以与防止事故和缓解事故后果的各种措施等。

J2 辐射与源J2.1氡radon原子序数为86的元素的同位素222Rn，是铀系衰变的中间产物。

J2.2氡子体radon progeny氡的短寿命放射性衰变产物。

J2.3气thoron原子数为86的元素的同位素220Rn，是钍系衰变的中间产物。

J2.4气子体thoron progeny气的短寿命放射性衰变产物。

J2.5（氡子体和气子体）α潜能potential alpha energy（of radon progeny and thoron progeny ）氡(222Rn)的子体完全衰变为210Pb（但不包括210Pb的衰变）和（220Rn）的子体完全衰变到稳定的208Pb时，所发射的α粒子能量的总和。

放射平衡名词解释放射平衡名词解释：指在放射性活度等于零的地区，一个长期持续的连续观测所得到的数据资料。

根据公式计算结果，一般可取当时的半衰期来计算该值，这就是说，某种放射性核素是否超过了放射平衡的标准是以观测当时的半衰期来决定的，如果放射性核素超过了放射平衡标准，则表示存在放射事故。

在几十年前人们的观念中，天然本底是指被人类使用而大量排放或自然本身所含的核素。

通常，天然本底值由放射性检测仪器所测定，也称为“标本”。

然而，从世界核工业发展现状看，它已成为包括“环境污染”在内的放射性核素在环境中分布的真实反映，是研究全球变化的一个重要因子。

放射平衡又称为天然本底值、自然本底、放射本底，指在本底值已知情况下，对空气、水体及沉积物样品进行放射性测量所得到的各种放射性活度的数值之和。

放射平衡的原理是根据“库仑定律”和“比活度定律”，先求出样品放射性活度的估计值，然后将它与相同条件下标准放射源释放的活度相比较，以确定本底值。

本底值就是标准放射源放出的活度之外的所有放射性活度的总和。

在不考虑核武器、核爆炸等随机源时，环境中的放射性水平，与空气、土壤、水、岩石及其他生物体内放射性活度之间保持着动态平衡。

到目前为止，尚无法测量各种放射性物质在天然介质中的含量。

由于放射性物质在周围环境中的浓度很低，所以它们对外界环境影响的程度要远远小于其他元素的影响。

例如，铀的天然放射性浓度约为0.1-2毫居里/克(比活度)之间，即使在含有20吨铀的土壤中，所吸收的铀也只有1千克。

而另一方面，自然界中元素的放射性活度却高达10-100千贝克/升，因此可能导致多米诺骨牌效应，造成严重危害。

研究本底值和样品平均放射性活度之间的关系是确定其他研究的基础，它为确定核设施正常运转时产生的废弃物和事故情况下泄漏的放射性核素提供依据；并且还为评价环境中放射性核素的扩散规律，预报未来人口迁移和经济开发带来的潜在风险提供科学依据。

本底值越接近0，说明环境中受人类活动干扰的程度越少;本底值越接近于本底极限，说明环境中受人类活动干扰的程度越深。

2021.10科学技术创新水中Ra-226放射性平衡问题的探讨林明媚彭崇*（广西壮族自治区辐射环境监督管理站，广西南宁530222）Ra-226的半衰期为1600年，其子体Rn-222的半衰期为3.82天，母体的半衰期远远大于子体的半衰期，所以在经过一段时间，就可以达到长期平衡，这时母体与子体的活度相等，当直接分析母体存在一定的困难时，就可以分析子体的活度，进而得到母体的活度[1]。

一般经过20天后，Ra-226与其子体就已达到平衡，这时子体的活度就能代表母体Ra-226的活度。

γ谱分析技术具有样品制备简便、可同时测定多种γ放射性核素等优点,因而越来越广泛的被人们所使用。

在采用γ谱分析技术测量环境样品中的Ra-226时,所用的方法多数是:在放射性平衡的前提下,通过测量Ra-226衰变系不同子体的特征γ辐射来测定母体Ra-226的活度[2]。

比如：使用γ能谱法分析土壤中Ra-226的活度时，通常是样品密封20天，达到平衡后进行测量，再用其子体的活度代表Ra-226的活度[3]。

然而在使用此方法进行水中Ra-226的分析时，有可能是不准确的。

当水样品在进行蒸发浓缩预处理时，会不同程度地赶走样品中气态的Rn-222,从而不同程度地破坏了原样品中可能已建立的平衡。

因此，预处理完成后必需经过一段时间，使样品中天然放射性核素的衰变链重新达到新的平衡方能进行测量，破坏的平衡一般需封存多长时间为好呢？苏琼、曹诚彦等都做了相应的实验研究[4,5]。

本文不对样品进行预处理，直接测量，发现当样品没有完全装满，即留有气腔时，即使密封20天，Ra-226与其子体不一定达到平衡，所以在使用γ能谱法直接测量水中Ra-226的活度时，要注意装满样品盒，尽量不留有气腔。

文章通过实验和数据分析，对在使用γ能谱法分析水中Ra-226的活度时，提出了需要注意的问题，为准确测量水中Ra-226的活度提供一定的数据支持。

1实验过程使用φ75*70mm 样品盒（内腔尺寸φ70*65mm ），装约20Bq 镭标液（使用2017年生态环境监测技术中心给各省站配的镭-226标样，参考日期：2017.11.1）至不同高度（20mm 、40mm 、57mm 、65mm ）后，使用热塑胶及胶带进行密封，放置不同天数（0天、4天、8天、12天、16天、20天、30天）后进行测量分析，假定密度均匀，根据重量判断装样高度。