放射性气溶胶
第一
章放
射 气 溶性胶
气溶胶的 念概一
、
溶气 胶 的 义定 通地说
俗,
气溶 是 由胶固休 或 液 体 微粒
。
两或 同者时
悬
浮在气 体构 中成的
,
例如
常 见 的
烟 和 雾 是都 气溶 胶
溶气胶 按严 格 的 定 义说
来
, 指 是气 或 体 气空介 质 固态与 与液 态 分 相 散所构 成 的 散
,分
系
体
而在 实际 用 这使 一名 时
称,
往
指 往 散分 系体中 的 分散 相
,
。
例如
,
在
固体 质物与
。
空气组 成的分 散 体 系 中
固体 的 物 质叫 分 散 相而 含 有 体 的固物 质的 空 叫做 分 气散介 质,
有放具性 射散分 相的 分 散体 系都具 有 放 射 性 散 系分”
,
称, 做射放性 气 溶胶
,
。例如 铀 中矿 的 氮 及其 子 产体物。
它们 被 大 悬气浮 吸 附物 后。
即
为成 放 射性 气溶 胶
, ,
如果 所研 究的 分 散体系 内 所有 分 散 相的 颗粒 大 小 一 致
则
此种分 散体 称系
为“
单
一
其 散 分相 叫 单做一 散分度 的
除。此 以 外 的 分散 体
系称
为“
多 分
散成分 复
。
杂的系
”
,
分其 散 相做叫 多 分散 度 的
从 辐射 防, 观 点护出发
二、
主要 着 于 分眼散 介 质 为 气空
或大
气
的放 射性气 胶
溶
气溶 胶 的分 类
根
据 聚 集 态状成
法 方不 的
同
,
,
气 胶溶可 以分 为固态 散分 气 溶 胶 相和 液态 分散 相 气 溶
。胶
。
据根 形其
“
。在 上述 两 类中 又 各分 成分散 性 凝 和聚性 溶 胶
气,
固
态 分 散 相的 散分性气 溶
胶 管不它 的分 散 如 度何,
,
都称为。
“
灰
尘
”
,
或叫
粉”
尘 如例选 中矿破碎 相
。同
、筛矿
“
、
矿 等过选程 中 产生 的 粉尘 皆 属此类
”
它们 的 组成与 来原 的物 质
、
。
这种 产性
,
生尘灰
的 粒 子的 直径 较 大“
多数
大
于
微米
固 态 分
散 相 的 凝 聚 性气溶 胶 称为
烟 ”
。。
例如 焚从 烧烟 草
,
木 头煤 或 出来油 的 烟
“
、。
一 般地
说
烟
以粒 子小 于
微米 特为征
态液 分 相散的 分 散 性 溶气胶 和凝聚 性气 胶溶
不
管 其 分 散度 如 何 称 做都,
雾
”
。
蒸 汽水 适 在 的 核当上 凝 结 或液体 喷 时洒 都形 成 雾液即 是 雾
。
。如
药 喷农雾
器雾 器 喷 喷 出 的
。
药
际 实 上 不少 候 遇 到 时既 有分 散性 粒子 含又 有凝 聚 性 粒 子的 气 溶 含 有 胶或多 或 少的 炉
灰
,如例
,
炉烟 是
又 如 总工业 中 心的 空 气 都 大是含 煤有烟
。、
灰
。
煤炭干、馏 物产 和大 气
“
湿气 的 产物 所 形成 的 合 体
集把
烟 和雾的
混 合 体
系
如”后者 。
叫做
烟 ”
雾。
气
胶溶研 究 的 对 是象
一米微 分散 度范围 很宽 的 系统 原子 能 工业 生产 中所 产
生
的放 射性 气 胶溶
,
它
粒的 径 大 小 围范 大 致也如 此
三
、
气
胶溶 的物理 质
性
气 胶 溶的 基 本特性 是 它们 的 稳不 定
性。
在 止静空 中
,
引气起气溶 消 胶 失 主 的 要 程 微过的粒 米子,
重力沉 降和 扩是
散
。 液在态 气 胶 情 况
溶。
,
蒸
也发 分 十 重要,
。
气
胶溶 粒 子 沉 降的速 率 由 斯 托 斯克 律定 所 定决 对 于直 大 于
径,
它
与厘
米
“粒
子 直 径平 的方差 不多 成 正 比按照 斯托克 斯 律
定粒 子 在
的
径直
。 为 米
微
度密
。为克
秒中沉 降
。, 毫
而米直为
径米微
。。
、
密
度 为
例
如,
的粒
子
。 中在 降沉秒
厘
米
。所 以 大颖 粒的气 溶 胶 空 在 气中 留停 时间不 长
溶 气胶的 扩散 运 动 随 粒 子尺 寸的减 小 而增剧 秒扩内散 的 平 距 离均 为 离仅动的规
毫米律,
。一 个直 为径
,。
微米
粒的 在
子 毫 米左 而 直 径 右为,
。
微
米 粒的子
在秒
内 扩 的 平散均 距
,
于小
。
微米的 气溶胶 粒子 与 气空 的 原子 分 子和 相 类 似 它 服 从 布们朗 运 际实 不 上 沉降但 因碰 撞 发生凝 聚 而 组 较成 大颗粒
时,
在 空
中气呈 悬 浮状 态一
也
发会 缓生慢的 降沉
径在 直中比 较
。久
微 米 间的中 颗 等 的粒气 溶胶 粒 子
由 于 降 沉 较 慢缓。
, 所悬以 浮 在空
气气溶 胶
粒子 的 蒸 发速 率 是 组 成气 溶 的胶物 质 和粒子 大小 的 函
数液由体 形成 的 气 溶,
胶
一 般 很快就 蒸 发 掉直径为
发掉
。
蒸。
如
例,
在 蒸
汽 力 为 压时小,
一
盛
毫
米汞 柱 有的 物 机 的质 气 胶 溶
微中米 的粒 其 子寿命 约为,
直径而
为微 的 米粒子 在一 分钟左 右 间 时就
。
它其 的 一 些物 性理
内
,
例质如 气溶 胶 的 荷 性
,
电凝聚状 态等 也 是 重 要的
。
溶 气胶 的荷电量 决 定它 们 在 呼 吸 道 的中 滞留 特 性 而 较 地 沉少积 于 肺中
。
荷电 气 的溶 较 多胶地 留滞在 鼻腔
。
原子 能工 业 生产 中所 遇 到 的 大 多 数 气溶胶 是 荷 电 的
气 溶胶 粒 子在人 的 呼 吸系 统 内 空的 气动力 学 行 为 也取 决 于气 溶 的 团 胶 块形 状
。
夸
一
、
原工子 能生业产 中的 气溶胶程 来 源过
放射 性 气溶胶 的 形 成 机 制
在 原 子 工能业生 产过程
机中械加 工 产生 的 屑
,
碎,
气 溶胶 成形机 制大致 有 下以几 种 ,
以
及
在 各 种操 作 块 中状 质 和物 末粉的 散
在扩机械 加工金 时属
,
有
生 关 氧化成物 的然烧过 ,
,
程 在化 学 处 理 由 中 溶液 形成 溶 胶
由气 于 结 作凝 用 或气相 反 应而由气 相 形成气溶 粒 胶子。
放射 气性 体的 固 体子 体 产 的 原物 子附 着于 气空 中 非 放射 气溶 胶 性的顺 粒上 非 放
射性 气溶 胶 粒 子吸 收 射 放性气 体
,
。,
放
射性 气 溶 胶 由表 污面 物 染再的 悬浮 而形
成 托 斯克 定 斯律的 一 般 形 式为厘
米
,
尸,
一
,
。式
,中
沉为降 速
,度
,米厘
,秒
为子 直径 厘米 秒粒气
,
为粒 子密度 ,
,克
米厘
,
为空气密 度克 厘米情 况
下,
为 重
力加 速度
‘
”
为
空 气滞 系 数
泊
粘在
毫
汞米 柱 压力
和
”泊
。在
大气 中天 然放 气射 琳胶 是 氮
而 成
形
。
、
氧
的 子 产 体 物被 吸附 在大 气悬 浮
物。 。
尘埃
雾 和滴
上
氮
戴 射 气 主 要 由 是土 和 壤 石 岩 的中镭 释 放出来 。
爆核 炸 会也产生 放 性射 溶胶
气物浮吸 和溶解附形后成
它
由 爆核炸 产生 的 放 性射 裂 的变产物 被 大 气 中 的
、悬
气 胶溶 一的些 要性重 质 凝状聚 等态,
,
例
如 粒 子小大分
布
化 。学 质性
、
荷
性电
,
与形。 成 过程 密 切 有 关
,
例
如就 粒 子 大 小 分 来 说
结构布 和 机加 械形工成的 气 胶溶
放性
、射
、
颗粒 一 较 大
二
般、
而
凝 作 用结 和气 相反应 形 成的 气溶 胶 粒 子最 小
原子能 业 生工产 中 溶胶气的 生
产
产生放射 性 气溶 的 胶 要 主工序 是堆行运
置等处。
、
放 性射矿石 开采
、 加 工精制和,
、
嫩 制料备
、
反应
放 性 射同 位 素 生 产和 处理
、核
燃料 化学 处理 和 后处 理
。
以
及 射性废放 处理 物和
需
要考 虑 正 常 工 作 条 件 和事故 情 况下 所形 成的 气溶
胶在铀
牡
矿
开 的 采及以 粉碎
。
、
分筛
、
碾磨
、。
选矿过 程中 牡 。
,
产生 的 溶气胶 主要
是,
悬浮
空在 气中 矿的石 碎 片 氮和氧 子 体
中的 矿 石 碎 片 颗 粒 都 较 大比
,。
由 铀于 与 硅 酸 结的 能 力合 极强 在铀
。
所 品位高的以矿,
石
常含有 相当 多的 带放有射 性的 二 化 氧硅粉 尘
矿 的 探开 采勘以 选及 矿过 程 为
般为一微到百米米
氮微 氨子体 产物 本 身 粒 子 较小
一
。。
微
米
。
但
它 可附 在着 凝聚 核 上 为 成 微亚米 粒 子
, 金 属 在料 制 备燃 过 中程
“在以氮 将 ,
、
还原为。
的 车 、 内产间 气生 胶 在溶用 气,
。
扩 体散法分 离
呈 白色 雾状,
。
的工厂
在, 化 过 程氟
,
中遇水汽
、
生
成氟化 酞铀
,
在机
械工 中
加
包括锯
。 。
切、
磨
钻 刨孔 等所 有 金 使 燃 料肩升 温 的 操
作 会生 细 小 产 金的属 氧 物 球 化形 子粒
态气溶 胶 这 些 细 粒微 可子 雾呈 状 迅 速 冷汽 形 凝 成金属 氧 化 物 溶气胶
从 气
相结凝形 成 气 溶胶 机 制的 生产 极 细的 液态 或固例 如 机械 加 或工熔 化 铀和 过杯程 中 产 生的 金属蒸 除 此之 外 另 有一 部 分 溶气胶 是机 由 械 扩 所散形
威
,
,
。
在
反堆应 行 过 程 中运区
被活化
,
,
放射性 气 体 气 溶 胶和的 主 要 来 源 是
,
、
气 体 和空气 通 过活性
。
。气 态
裂 产 物变 的 扩 散 ,载热 剂的 蒸发
元 件表 面 损伤 时 成气形溶 胶 结等构、
反 应
堆 运 行 中形 的成气 胶溶 种类 随 堆 类 型
的使
用 的 料燃等 不 同而
异般一
地说
,气洛 胶的 形 成可 分为以 下几 类 例如 碘 是 气 态裂 变 产
,
物它
形 成气 溶 有胶 种三机 制分 子 碘 吸 附 空 在 气中已 经
,
存 在 的气 溶 胶上
核上
。
,
碘 空 与 气中 形成 核 的 痕量有 成 份 进机 行 应反
,
以 碘及 凝结 在 空气 中的
气
裂 变产物态 发 生 散扩分 别
是 态气 裂 变 产物 “ 和
““ 。
它的 子 体产 物形成 气溶胶
工吕
。
例
、如
“
、“
和
王王
和
,
子 的体 物产、
固体 。 裂 变产 物外 漏
例如
“
““ 王
、
‘ 盛
工、
‘ “
”王“
等
,。
空气中 杂 被质活 化 〔 来 要源是 结 构材 料 建 筑 料材等
主、
。
例
“如
,
‘
一“
‘
〕
。
反 应堆燃 料 氧的化 物 和 其 它 化氧物
。
例如铀
,
、
杯氧化 物
和,、
、等
。
多
。
在应反堆行运中 些 操作 中 水由雾 很少
,
。 、
,
形成 的 放射 性气溶胶 有既 射放 性的
,
又有 日 射放 性的
。
在核 料 燃的化 学 处 理 和料燃后 处 过 程 中理喷 雾 和 气泡破裂之外
, 要主是 从溶 液 形 成 溶胶
气
,除 了在
某
目从前溶 液中 释 放气 溶 胶 的基 本机制 了还解
得
溶 在 液中存在 挥 性 发 机 物 质无
例
如 碘 情况 下。
放性射原 子优 先从 液溶中释 放
出,
来而 且 不对 的同 元 素释放 系 是数不 同 在燃 料的 后处工 理厂中 肺和 钉同 素 位 优 先 释放
,
钉
的 释放 是因 它 所 形 为 的 成四 化 氧 的物性 质 似类 于气体
溶 上
胶
。 。
应,
并
可 部 分地附 着 于空 气 的中气
在 学化 处理 工
厂
,形
成气 溶 胶的 另一 个 重 过耍 程是 正 常 度 温
下 的气 相 学 反化,
在 子 原能 业工 生产 程 过
的中 再悬浮 形 成放 射性 溶 胶气
。由
积沉在 设
备,
、
地
。面
、
衣服 等处的 乾燥 的放射 物性
质
,
别特是在 更衣 内室
,
在
些情某况 下
此 气
溶胶 源可 能造 成
。
很 的高 空污 气 染 平
不 同 水的 厂工
、
并 且 ,气 胶 溶粒一 般颗 比 较大、
间
车段工实验和
,室
其在生 产和 操 作 中形 成所的 气溶 胶 不是 的
同,。
以
,所
对
于 不 同 工 作场 所的 说
应 来 分 别测 定 研 究和气 溶胶 的 某 些 重要 性质
因 这为
性些质对 评价 工作 员人 的 入吸剂 量时是必 不 少 可
的
气 测射性 溶放胶监 的的目从 上 节
可以看 到溶气胶 的 污染 。
,原
子 能工业 的工
厂
,、
矿 山 的
工 作场 所和 境环的 空气会 到受放射
,
性 作工人 员 吸入含 放 性射物 质 的 气空
员的 安全 具有 重要 的意义。
其部中 分放 射性 质物 滞 留将 于 体内。
形
对 成
工作 人员 的 内照射 ’ 内 照 射比 外 照 射 对 人体 危的 害更
从大辐 射 防 护 观点 出 发,
所 以 空气 污染 测监对 障工作人
保
,放
射 性 气 溶 胶的 监 测 括 包两个 面方,
即 射放 气 性胶 溶浓 的
度测量 和放 性射 气溶胶 粒 度 分布白 定测州
以
及对 量 结测果 的 评 价
,
。
为 了
从内 照射 角的度 算估放射 性 气 溶 胶人 体 的 对 危 放 射 性害 强和 粒度 子的 小大分 布肺
的份内额是 多少
,
。
需 要
知道 吸 入放 射 性物质
,的
因
为 哪些 气 溶胶粒 子 是可 吸 入的
。
吸
入 气溶的胶 滞 于留
这
些都 与 粒子 大 有关小 规常的
,
放、射 性气 溶胶 监 测 作 工首先要根 据 监 测对 和象监 目测
的,
选
取 测定射放性 气 溶 胶
的
效有方法
,
拟
监 测 定计 划
事
故或的应急 的 ,
。
工 作 场
所 空气中 放射 性气 胶溶监 测 的的 目工 条作件 下 的 般一 空气 染 污水 对 平 异情 常况进行 分 析 新 工厂 的 运行 初期 求。
主 分 为 以要下四 种 况情
,
确
正定 常
探 测 , 空 气污染 的 异 常 情
况
,、
并 及
早 报警,
以
便
确 在定 实 吸际入情 下
况鉴 工 定厂 设
计
作 人 工员 受所的 剂 上 限量
,工艺 设 的 备性 能 操或作程 序是 否 符合安 全 生 的产要
,
环
境 监 测 的 目 的是确 放 定射性 物 质对 周 围 环 境 污 的 染程 度和 移 的 转规律
以 便面全
规划
,
采取 措 施
,
护 广 保 大 民和居环 境
。
此
外,
还有 些 为 了 专一 门 的 的 目 测监
。
例
研如究 放射 性 气 溶 胶 产 的 生途
径
,
把
气空,
食
中放 射性溶气胶浓 和 粒度度 分布的 定与 生测 物样 品合 起来
,
擦
鼻
,、
尿
、
便 粪等
、
体格 检 查 结
等
研究 放 射 性 溶 胶气对 工 作人 的员 危 害 程度
以 供, 修订 最大 许 容浓度 参时
考
,等
。
从上 的面叙 述 看
选出 取用 的 合仪 器
的
目
、
需要 针 对 同 不的 测 对监象 和监 测目 的,
选
适择 宜 的测量 方 法
,和
。很 显明 的
想以一 种测 量 方 法。
,
甚至 一 测 台量 器
仪达
到 所 有的监
解测 所决 遇到的 ‘切 题问是 不可 能 的,
、应
看 该到 艺工 程
流射辐防护工作 在使 工作 人 员和 围居周民 免受 危 害 的同时 ,
,
还
有 使 促改
进减少 害有因
素提 高
生效产率 的 一面
。