辐射防护概论

开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇辐射防护概论，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。

第1篇

关键词:信息安全；电磁辐射；TEMPEST

Electromagneticradiationofinformationdeviceandelimination

LIANGXiao-yan，WANGJun-li，YANGJian，WANGRu-long

(BeijingTraceandCommunicationTechniqueResearchInstitute，Beijing100094，China)

Abstract：Withtherapiddevelopmentofcomputerinformationsafetytechnique，moreandmoreattentionhadbeenpaidtotheelectromagneticradiationofcomputer.Basedontheanalysisonthetrackofelectromagneticradiationofcomputerinformationsystem，typicalprotectionmethodisbrieflyintroduced.

Keywords：Informationsafety；electromagneticradiation；TEMPEST

当计算机网络的日益普及给我们工作带来极大便利的同时，不可避免地带来一些负面影响，其中最突出的是计算机网络的信息安全问题。信息泄密的途径很多，其中电磁辐射是计算机及其网络系统泄密的重要途径之一，对它的研究正越来越受到人们的重视。

1TEMPEST技术

计算机及其外部设备在工作时通过电磁波将有用信息泄漏出去的过程称为计算机电磁泄漏。和其它电子设备一样，计算机及其外部设备(包括主机、显示终端、硬盘驱动器、软盘驱动器、磁盘机、磁带机、打印机等)，在工作时都会产生不同程度的电磁泄漏，如主机中各种数字电路电流的电磁泄漏、键盘按键开关引起的电磁泄漏、显示器视频信号的电磁泄漏、打印机的低频电磁泄漏等等。这些辐射出去的电磁波，任何人都可以借助仪器设备在一定范围内收到它，尤其是利用高灵敏度的仪器可以准确、清晰地获取计算机正在处理的信息。信息辐射防护技术，就是针对计算机的信号辐射特性，运用一定的技术手段不让窃收方接受到计算机辐射的信号和复原出有关的真实信息。对电磁泄漏信号中所携带的敏感信息进行分析、测试、接收、还原以及防护的一系列技术构成了信息安全保密的一个专门研究领域，这种技术在国外称为TEMPEST技术，即“瞬时电磁脉冲发射监测技术”(TransientElectromagneticPulseEmanationSurveillanceTech－nology)。按照麦克斯韦电磁场理论：任何交变电磁场都会向四周空间辐射电磁信号，任何载有交变电磁信号的导体都可作为发射天线。计算机是采用高速脉冲数字电路工作的，因此，只要处于工作状态就会向机器外辐射含有信息的电磁波。

TEMPEST技术的研究上世纪50年代始于美国。随后，俄罗斯、英国、法国和德国等国家都开始积极研究和发展TEMPEST技术。1985年荷兰人W.vanEck在“Computer＆Security”上发表文章，首次详细披露了通过简单改装电视机实现侦收并还原计算机显示器屏幕信息的可行性技术细节，并声称最远距离可达1000m，引起很大轰动。根据上世纪90年代以后的资料，英国人也称可以在1600m外对计算机视频信息进行还原[1]。随着信息技术的快速发展和恐怖的逐步升级，各国对TEMPEST技术的研究更加广泛和深入。而美国TEMPEST市场规模更是有增无减。几十年来，美国多次修订和补充TEMPEST技术标准和规定，TEMPEST的内涵也在逐渐扩大，已经从原来的通信安全领域扩展到信息安全的范围。

我国从80年代中期开始关注TEMPEST问题。90年代初，在国家相关单位牵头和组织下，经过多年的理论研究、实验测试以及产品开发，已经在信息设备的电磁泄漏发射机理、安全评估、技术产品测评、实验室和现场测试、红黑信号识别等方面取得一定成果。在TEMPEST防护技术方面，已经具有屏蔽室、低泄漏发射产品、电磁干扰产品3大类不同等级的防护产品。但是我国的接收机设计水平和数字信号后处理能力还不高。

2TEMPEST技术中电磁泄漏的途径

计算机及其外部设备内的信息，通常通过两种途径泄漏出去：以电磁波的形式辐射出去的称为辐射泄漏，这主要是指计算机内部产生的电磁辐射。这种辐射是由计算机内部的各种传输线(包括印制板上的走线)、信号处理电路、逻辑电路、显示器、开关元件和电机及其驱动控制电路产生的；另一种是通过各种线路和金属管道传导出去的称为传导泄漏。计算机系统的电源线、机房内的电话线、上下水管道和暖气管道以及地线等，都可能成为传导媒界，产生传导泄漏。传导泄漏往往伴随着辐射泄漏。

3TEMPEST技术中电磁泄漏的防护

对于电磁泄漏，目前可以采用的措施主要有：使用低辐射设备、利用噪声干扰源、电磁屏蔽、滤波技术和光纤传输[2]。

(1)使用低辐射设备。低辐射设备即TEMPEST设备。这是防辐射泄漏的根本措施。这些设备在设计和生产时就采取了防辐射措施，把设备的电磁泄漏抑制到最低限度。显示器是计算机安全的一个薄弱环节，对显示器的内容进行窃取，已是一项成熟的技术，因此选用低辐射显示器十分重要。单色显示器的辐射比彩色显示器低得多，使用等离子显示器或液晶显示器也能进一步降低辐射。

(2)利用噪声干扰源。电磁辐射干扰技术就是采用干扰器对计算机辐射进行电磁干扰，使窃收方难以提取视屏信息。利用噪声干扰源有两种方法：一是将一台能产生噪声的干扰器放在计算机设备旁边，干扰器产生的噪声与计算机设备产生的信息辐射一起向外辐射，使计算机设备产生的辐射不易被接受复现。干扰器产生的电磁辐射不应超过EMI(电磁干扰)标准；二是将处理重要信息的计算机放在中间，四周放一些处理一般信息的设备，让这些设备产生的电磁泄漏一起向外辐射。

(3)电磁屏蔽。屏蔽技术是将计算机设备置于屏蔽室中，达到防止电磁辐射的目的。该技术是所有防辐射技术手段中最为可靠的一种。屏蔽技术的另一种方法是使用防信息泄漏玻璃。防信息泄漏玻璃装在电子设备显示窗上，可以解决显示窗信息泄漏问题。有统计测试表明，如果电磁波辐射量是100％，那么防信息泄漏玻璃可以将89％的信息通过地线导入地下，再将10％的信息反射掉，剩下的漏网信号不足1％，这就无法还原成清晰完整的信息，从而达到保密的目的。

(4)滤波技术。滤波技术是对屏蔽技术的一种补充。被屏蔽的设备和元器件并不能完全密封在屏蔽体内，仍有电源线、信号线和公共地线需要与外界连接。因此，电磁波还是可以通过传导或辐射从外部传到屏蔽体内，或从屏蔽体内传到外部。采用滤波技术，只允许某些频率的信号通过，而阻止其它频率范围的信号，从而起到滤波作用，有效地抑制传导干扰和传导泄漏。

(5)光纤传输。光纤传输是一种新型的通信方式。光纤为非导体，可直接穿过屏蔽体，不附加滤波器也不会引起信息泄漏。光纤内传输的是光信号，不仅能量损耗小，而且不存在电磁信息泄漏的问题。若干年内还不可能从光纤外部窃取并还原信号。同其它传输方式相比，光纤具有容量大、安全、可靠、传输信息量大及抗干扰能力强等优点。

4结语

在信息时代的今天，任何国家的政治、军事、外交斗争都离不开信息，信息安全保密已成为国家安全战略的一个重要组成部分。信息安全保密是一项系统工程，电磁辐射泄漏也一样，任何单一的防护措施都不是万无一失的。要根据不同系统的特点采用与之相适应的最佳防护措施进行综合防护。

参考文献

第2篇

关键词：放射性核素 土壤 来源 迁移

放射性是某些元素原子核裂变是发生的能量以电磁放射或快速粒子形式进行的释放过程，而元素的同位素物质可散发射线的称为放射性核素。自然环境中存在许多放射性核素，包括天然放射性核素（40K、238U和232Th等）和人为放射性核素（主要有137Cs、134Cs、90Sr、240Pu、131I等）。天然放射性核素所造成的人体内照射剂量和外照射剂量都很低，它们不影响人类的正常生活。可是，随着核技术尤其是核电站的迅猛发展，不可避免地产生了大量放射性废物，这些废物中的核素衰变引起电离辐射造成了人体多种疾病，对人类的危害极大。

目前，核废物处置方法主要是深度地质处置，即将放射性废物处置库建造在深度地质层中，使用工程的和天然的多层屏障将废物隔离起来[1]。可是，随着时间的推移，多层屏障必将遭到破坏，废物中的各种放射性核素就会或多或少地随着地下水流或岩石裂隙从地下废物库中扩散、迁移到岩层或土层中。土壤作为环境的重要组成部分，其中的放射性核素的迁移大大影响到其他圈层中核素的含量与分布。因此，了解土壤中放射性核素的来源以及其迁移规律对指导放射性污染的治理有重要意义。

1 土壤放射性核素的来源

1.1 成土母质

“原生放射性核素”指的是在地球形成期间出现的原子序数大于83的放射性核素，这些放射性核素一般分为铀系、钍系和锕系三个系列，它们通过放射性衰变，产生大量α、β和γ射线，对地球环境产生强烈的影响。其中具有足够长半衰期，以致至今仍能探测到，并意义重大的有40K、238U和232Th。铀和钍还能通过衰变产生一系列的放射性子代系列。这些放射性核素广泛地存在于自然界中，并主要贮存于岩石圈中。研究表明地壳中的岩石大部分都含有铀和钍[2]，238U、232Th含量以岩浆岩最高，变质岩次之，沉积岩最低；40K含量也以岩浆岩为最高，但以变质岩最低。其中花岗岩中238U、232Th含量较高，而我国花岗岩出露广泛，这是我国土壤中天然放射性核素含量较高的原因之一。

1.2 核能利用

1.2.1 核爆炸

核爆炸所产生的放射性落下灰是迄今土壤环境的主要放射性污染源，对生物圈影响深远。核爆炸时大约有170种放射性同位素被带到对流层中，其中主要是U和Pu的裂变产物[3]。它们首先会对其爆炸中心周围的土壤产生较大影响，进而在风和降水的作用下在全球范围内重新分布，沉积到土壤环境中造成放射性污染。

1.2.2 核工业

核能生产包括铀矿开采、矿石加工、铀燃料生产、反应堆动力生产、放射性物质的运输和废物处置等一系列工业流程，所有这些环节都有可能造成环境的放射性污染。

1.3 磷钾肥的使用

化肥中的磷肥和钾肥都不同程度的含有放射性核素，因此，施用化肥可能会引起环境放射性增加。尽管如此，许多研究资料报道含钾磷肥料的使用短期内不会对农田、环境造成明显污染。据王少仁研究[4]，由于土壤有机质能够对总α、β造成屏蔽作用，在使用含钾磷肥料时，土壤有机质提高，甚至出现了土壤α、β减弱的现象。然而由于农业生产中需要大量的化肥，长期使用还是会对农业生态系统产生影响。

1.4 煤炭物质的使用

燃煤及燃煤发电厂也是环境中放射性核素增加原因之一。煤在形成过程中经过复杂的物理化学和地质作用，不同程度的伴生有40K、238U、226Ra、230Pb、232Th等天然放射性核素。据吴锦海等研究表明[5]，煤燃烧后放射性物质在煤灰中浓集，其中总α比放射性为原煤的3～15倍，238U为2～4倍，232Th为3～10倍。如今，燃煤电厂排泄堆放的煤灰渣已成为城市一个潜在的核污染隐患[9]。

1.5 放射性同位素的生产和应用

随着放射性同位素在工业、农业、医学和科研等方面的广泛使用，其产生的放射性废物种类和数目越来越大。其中在医学上应用产生的核素较多，主要是198Au、131I、32P等[3]。

2 放射性核素在土壤中的迁移研究

2.1 研究方法及研究动态

土壤中核素迁移一直是国内外学者研究的热点，主要的研究方法有：实验室模拟、野外现场实验和直接针对核事故的核素迁移调查及研究等。

现今对土壤放射核素迁移研究主要涉及：研究核素从土壤中向不同的动植物迁移及其影响因素；不同生态系统的核素的迁移规律及其放射性水平；137Cs及85Sr在土壤中的迁移规律；微生物对核素迁移转化的影响等。我国学者主要以黄土为介质进行核素（主要是137Cs、85Sr和60Co）在地质介质中的迁移实验研究，取得了许多成果，其中，据李书绅[6]等研究表明，广泛分布于全世界的黄土水分渗透系数很小，对放射性核素吸附能力很强，是放射性废物处置场良好的候选场址。此外，由于低中放射性废物中含有许多有机成份，如离子交换树脂、草酸、柠檬酸以及纤维等，因此也有学者研究了有机化合物和微生物对核素迁移的影响。在对土壤腐殖酸对核素迁移影响的研究中也发现了腐殖酸对金属离子的络合作用和还原作用极大地影响了放射性核素的迁移。

2.2 核素在土壤中迁移的影响因素

2.2.1 腐殖质的影响

腐殖质极大地影响了放射性核素的迁移，一般认为，土壤中腐殖酸含量高，对放射性核素处理的容量就大，使进入土壤中的放射性核素主要积累在土壤中，而被迁移进入地下水以及被植物吸收的部分就少。而这种影响核素迁移的研究是一个涉及多学科的复杂课题，目前，无论在理论还是实践上都很不完善。尽管如此，腐殖质仍是进行核素迁移研究必须考虑的重要影响因素之一。

（1）腐殖质与核素的互相作用机理

腐殖质是经微生物作用后，在土壤中新形成的一种特殊类型的高分子有机物，其性质较稳定，一般占土壤有机质的50～90%，主体为各种腐殖酸及其金属离子相结合的盐类[3]。根据起溶解性能，一般分为富里酸、胡敏酸和胡敏素。它们对金属离子具有电荷、吸附、离子交换、缓冲、络合和生理活性等作用，因此对放射性核素在土壤中的迁移具有很大的影响。

（2）影响因素

实际上，腐殖酸不仅可以因络合作用和还原作用改变放射性核素的化学状态，而且可以改变吸附剂胶体的稳定性和表面性质，故腐殖酸对放射性核素迁移的影响是非常复杂的，它既可加快核素的迁移，也可阻止核素的迁移，这取决于它的含量、种类、分子量和核素种类与性质。如王旭东等[7]进行了腐殖酸对237Np在石英砂柱中迁移的影响研究，结果表明一定浓度的腐殖酸能使237Np在石英砂柱中的迁移速度加快；但当腐殖酸浓度达到10mg/L或更高时，237Np在石英砂柱中的迁移速度不再有显著变化。Yoshiaki等[8]通过实验研究了Np在砂土和花岗岩中的迁移，发现不同分子量的腐殖质对核素迁移的影响不同，分子量低于50000道尔顿的CRL―富里酸可使Np在砂土柱中的迁移速度加快，而分子量为300000到1000000道尔顿的Aldrich-胡敏酸则能在一定程度上阻滞Np在柱中的迁移。

2.2.2 微生物的影响

微生物个体微小、比表面积大、繁殖快，在自然界中广泛分布，甚至可以在受高放射性活度污染的土壤环境中生存，因此，微生物对核素迁移的影响不可低估。G.Tittel等[9]把微生物的作用归结为六点：①使核废物型体产生降解；②腐蚀核废物贮存罐；③破坏回填材料（一种人工屏障）；④改变地下水的化学特征，如Eh，pH等；⑤使有机材料降解，以提供核素络合剂；⑥直接摄取核素（移动或滞留）。然而，近年来，随着对微生物和核素之间互相作用机理的深入研究，人们逐渐认识到微生物吸收、吸附及转化作用对核素迁移的重要性。

（1）微生物的吸收作用

土壤中微生物生长代谢除了需要K、Na、Ca、Mg等常规元素外，还需要一些具有特殊生理功能的微量元素，包括一些重金属元素。因此，微生物可通过代谢过程将一些核素富集与细胞内。

（2）微生物的吸附作用

微生物体积微小，在所有生物中具有最大的表面积/体积比率，同时其表面有各种各样的带负电荷的表面功能基团（表面反应位），如羧基、磷酰基、羟基等基团，因此可吸附各种各样的金属阳离子（包括放射性核素或核废料元素）。

（3）微生物的还原作用

事实上，自然界中许多核素都具有氧化还原活性，并且其还原态的溶解度较小，因此，微生物还原作用可以降低目标核素在土壤环境中的溶解度和移动性。例如，Fe（III）-还原细菌可将U（VI）（铀酰离子，UO22+）还原成U（IV）（铀矿，UO2），而且活性比较低的还原性产物U（IV）将在细胞周质的沉淀。在大多数中、低放废物中，238U是一种重要的优先控制污染物，但这些放射性废物中还存在其他一些锕系元素，包括237Np、241Pu等。Pu（V）/Pu（IV）和 Np（V）/Np（IV）的电位值通常低于Fe3+/Fe2+的标准氧化还原电位值（大约为0V），因此，Fe（III）-还原细菌还原这些核素，这对核素的迁移是十分重要的，因为四价的锕系元素与配合物结合的能力强，它们甚至可以被固定在含有活性微生物的沉积物里[10]。

微生物―核素的相互作用对核素迁移有重要意义，近年来还提出利用微生物技术去除土壤中的放射性核素的方案，但它们之间的互相作用是极其复杂的，目前这方面的理论与研究都还在起步阶段。

3 核素迁移研究的展望

在核素迁移研究中关注的核素种类多，研究的介质也多，不仅有土壤，还有各种岩石甚至一些矿物，如花岗岩、页岩、石灰岩以及膨润土、磷石膏等，水介质也是研究重点之一。国内外学者在核素迁移研究中取得了大量成果，但都是研究137Cs和85Sr等核素比较多，而研究U、Pu、Nd等超铀核素较少；单介质研究多，多介质研究少；研究都侧重与均匀介质，对非均匀介质研究少。事实上，核素迁移更多的是在一个非均匀的介质系统中进行。因此，今后的研究中应加强多介质以及非均匀介质的迁移研究。

【参考文献】

[1]罗嗣海，钱七虎，周文斌，李金轩，易萍华. 高放废物深地质处置及其研究概况. 岩石力学与工程学报，2004，第23卷第5期

[2]俞誉福. 环境放射性概论. 上海：复旦大学出版社，1993

[3]仇荣亮. 环境土壤学. 中山大学出版社，1998，242-244

[4]王少仁，夏培桢. 含磷化肥的α和β比放活性及其对农业土壤的影响. 农业环境保护，1991

[5]吴锦海，李金全，周天豹. 我国原煤几煤渣、粉煤灰的放射性水平调查. 上海环境科学，1989

[6]李书绅，王志明，赵英杰，范智文，刘春立等. 237Np、238Pu、241Am和90Sr在包气带黄土、含水层和工程屏障材料中迁移行为的野外试验研究. 辐射防护.，2003，第23卷第5期.

[7]王旭东，刘志辉，游志均，李祯堂. 腐殖酸对Np在石英砂柱中迁移的影响研究. 辐射防护，2004，第24卷第6期

[8]刘期凤，刘宁，廖家莉，金建南. 放射性核素迁移研究的现状与进展. 化学研究与应用，2005，第18卷第5期