輻射防護概論

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇輻射防護概論，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。

第1篇

關鍵詞:信息安全；電磁輻射；TEMPEST

Electromagneticradiationofinformationdeviceandelimination

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

(BeijingTraceandCommunicationTechniqueResearchInstitute，Beijing100094，China)

Abstract：Withtherapiddevelopmentofcomputerinformationsafetytechnique，moreandmoreattentionhadbeenpaidtotheelectromagneticradiationofcomputer.Basedontheanalysisonthetrackofelectromagneticradiationofcomputerinformationsystem，typicalprotectionmethodisbrieflyintroduced.

Keywords：Informationsafety；electromagneticradiation；TEMPEST

當計算機網絡的日益普及給我們工作帶來極大便利的同時，不可避免地帶來一些負面影響，其中最突出的是計算機網絡的信息安全問題。信息泄密的途徑很多，其中電磁輻射是計算機及其網絡系統泄密的重要途徑之一，對它的研究正越來越受到人們的重視。

1TEMPEST技術

計算機及其外部設備在工作時通過電磁波將有用信息泄漏出去的過程稱為計算機電磁泄漏。和其它電子設備一樣，計算機及其外部設備(包括主機、顯示終端、硬盤驅動器、軟盤驅動器、磁盤機、磁帶機、打印機等)，在工作時都會產生不同程度的電磁泄漏，如主機中各種數字電路電流的電磁泄漏、鍵盤按鍵開關引起的電磁泄漏、顯示器視頻信號的電磁泄漏、打印機的低頻電磁泄漏等等。這些輻射出去的電磁波，任何人都可以借助儀器設備在一定范圍內收到它，尤其是利用高靈敏度的儀器可以準確、清晰地獲取計算機正在處理的信息。信息輻射防護技術，就是針對計算機的信號輻射特性，運用一定的技術手段不讓竊收方接受到計算機輻射的信號和復原出有關的真實信息。對電磁泄漏信號中所攜帶的敏感信息進行分析、測試、接收、還原以及防護的一系列技術構成了信息安全保密的一個專門研究領域，這種技術在國外稱為TEMPEST技術，即“瞬時電磁脈沖發射監測技術”(TransientElectromagneticPulseEmanationSurveillanceTech－nology)。按照麥克斯韋電磁場理論：任何交變電磁場都會向四周空間輻射電磁信號，任何載有交變電磁信號的導體都可作為發射天線。計算機是采用高速脈沖數字電路工作的，因此，只要處于工作狀態就會向機器外輻射含有信息的電磁波。

TEMPEST技術的研究上世紀50年代始于美國。隨后，俄羅斯、英國、法國和德國等國家都開始積極研究和發展TEMPEST技術。1985年荷蘭人W.vanEck在“Computer＆Security”上發表文章，首次詳細披露了通過簡單改裝電視機實現偵收并還原計算機顯示器屏幕信息的可行性技術細節，并聲稱最遠距離可達1000m，引起很大轟動。根據上世紀90年代以后的資料，英國人也稱可以在1600m外對計算機視頻信息進行還原[1]。隨著信息技術的快速發展和恐怖的逐步升級，各國對TEMPEST技術的研究更加廣泛和深入。而美國TEMPEST市場規模更是有增無減。幾十年來，美國多次修訂和補充TEMPEST技術標準和規定，TEMPEST的內涵也在逐漸擴大，已經從原來的通信安全領域擴展到信息安全的范圍。

我國從80年代中期開始關注TEMPEST問題。90年代初，在國家相關單位牽頭和組織下，經過多年的理論研究、實驗測試以及產品開發，已經在信息設備的電磁泄漏發射機理、安全評估、技術產品測評、實驗室和現場測試、紅黑信號識別等方面取得一定成果。在TEMPEST防護技術方面，已經具有屏蔽室、低泄漏發射產品、電磁干擾產品3大類不同等級的防護產品。但是我國的接收機設計水平和數字信號后處理能力還不高。

2TEMPEST技術中電磁泄漏的途徑

計算機及其外部設備內的信息，通常通過兩種途徑泄漏出去：以電磁波的形式輻射出去的稱為輻射泄漏，這主要是指計算機內部產生的電磁輻射。這種輻射是由計算機內部的各種傳輸線(包括印制板上的走線)、信號處理電路、邏輯電路、顯示器、開關元件和電機及其驅動控制電路產生的；另一種是通過各種線路和金屬管道傳導出去的稱為傳導泄漏。計算機系統的電源線、機房內的電話線、上下水管道和暖氣管道以及地線等，都可能成為傳導媒界，產生傳導泄漏。傳導泄漏往往伴隨著輻射泄漏。

3TEMPEST技術中電磁泄漏的防護

對于電磁泄漏，目前可以采用的措施主要有：使用低輻射設備、利用噪聲干擾源、電磁屏蔽、濾波技術和光纖傳輸[2]。

(1)使用低輻射設備。低輻射設備即TEMPEST設備。這是防輻射泄漏的根本措施。這些設備在設計和生產時就采取了防輻射措施，把設備的電磁泄漏抑制到最低限度。顯示器是計算機安全的一個薄弱環節，對顯示器的內容進行竊取，已是一項成熟的技術，因此選用低輻射顯示器十分重要。單色顯示器的輻射比彩色顯示器低得多，使用等離子顯示器或液晶顯示器也能進一步降低輻射。

(2)利用噪聲干擾源。電磁輻射干擾技術就是采用干擾器對計算機輻射進行電磁干擾，使竊收方難以提取視屏信息。利用噪聲干擾源有兩種方法：一是將一臺能產生噪聲的干擾器放在計算機設備旁邊，干擾器產生的噪聲與計算機設備產生的信息輻射一起向外輻射，使計算機設備產生的輻射不易被接受復現。干擾器產生的電磁輻射不應超過EMI(電磁干擾)標準；二是將處理重要信息的計算機放在中間，四周放一些處理一般信息的設備，讓這些設備產生的電磁泄漏一起向外輻射。

(3)電磁屏蔽。屏蔽技術是將計算機設備置于屏蔽室中，達到防止電磁輻射的目的。該技術是所有防輻射技術手段中最為可靠的一種。屏蔽技術的另一種方法是使用防信息泄漏玻璃。防信息泄漏玻璃裝在電子設備顯示窗上，可以解決顯示窗信息泄漏問題。有統計測試表明，如果電磁波輻射量是100％，那么防信息泄漏玻璃可以將89％的信息通過地線導入地下，再將10％的信息反射掉，剩下的漏網信號不足1％，這就無法還原成清晰完整的信息，從而達到保密的目的。

(4)濾波技術。濾波技術是對屏蔽技術的一種補充。被屏蔽的設備和元器件并不能完全密封在屏蔽體內，仍有電源線、信號線和公共地線需要與外界連接。因此，電磁波還是可以通過傳導或輻射從外部傳到屏蔽體內，或從屏蔽體內傳到外部。采用濾波技術，只允許某些頻率的信號通過，而阻止其它頻率范圍的信號，從而起到濾波作用，有效地抑制傳導干擾和傳導泄漏。

(5)光纖傳輸。光纖傳輸是一種新型的通信方式。光纖為非導體，可直接穿過屏蔽體，不附加濾波器也不會引起信息泄漏。光纖內傳輸的是光信號，不僅能量損耗小，而且不存在電磁信息泄漏的問題。若干年內還不可能從光纖外部竊取并還原信號。同其它傳輸方式相比，光纖具有容量大、安全、可靠、傳輸信息量大及抗干擾能力強等優點。

4結語

在信息時代的今天，任何國家的政治、軍事、外交斗爭都離不開信息，信息安全保密已成為國家安全戰略的一個重要組成部分。信息安全保密是一項系統工程，電磁輻射泄漏也一樣，任何單一的防護措施都不是萬無一失的。要根據不同系統的特點采用與之相適應的最佳防護措施進行綜合防護。

參考文獻

第2篇

關鍵詞：放射性核素 土壤 來源 遷移

放射性是某些元素原子核裂變是發生的能量以電磁放射或快速粒子形式進行的釋放過程，而元素的同位素物質可散發射線的稱為放射性核素。自然環境中存在許多放射性核素，包括天然放射性核素（40K、238U和232Th等）和人為放射性核素（主要有137Cs、134Cs、90Sr、240Pu、131I等）。天然放射性核素所造成的人體內照射劑量和外照射劑量都很低，它們不影響人類的正常生活。可是，隨著核技術尤其是核電站的迅猛發展，不可避免地產生了大量放射性廢物，這些廢物中的核素衰變引起電離輻射造成了人體多種疾病，對人類的危害極大。

目前，核廢物處置方法主要是深度地質處置，即將放射性廢物處置庫建造在深度地質層中，使用工程的和天然的多層屏障將廢物隔離起來[1]。可是，隨著時間的推移，多層屏障必將遭到破壞，廢物中的各種放射性核素就會或多或少地隨著地下水流或巖石裂隙從地下廢物庫中擴散、遷移到巖層或土層中。土壤作為環境的重要組成部分，其中的放射性核素的遷移大大影響到其他圈層中核素的含量與分布。因此，了解土壤中放射性核素的來源以及其遷移規律對指導放射性污染的治理有重要意義。

1 土壤放射性核素的來源

1.1 成土母質

“原生放射性核素”指的是在地球形成期間出現的原子序數大于83的放射性核素，這些放射性核素一般分為鈾系、釷系和錒系三個系列，它們通過放射性衰變，產生大量α、β和γ射線，對地球環境產生強烈的影響。其中具有足夠長半衰期，以致至今仍能探測到，并意義重大的有40K、238U和232Th。鈾和釷還能通過衰變產生一系列的放射性子代系列。這些放射性核素廣泛地存在于自然界中，并主要貯存于巖石圈中。研究表明地殼中的巖石大部分都含有鈾和釷[2]，238U、232Th含量以巖漿巖最高，變質巖次之，沉積巖最低；40K含量也以巖漿巖為最高，但以變質巖最低。其中花崗巖中238U、232Th含量較高，而我國花崗巖出露廣泛，這是我國土壤中天然放射性核素含量較高的原因之一。

1.2 核能利用

1.2.1 核爆炸

核爆炸所產生的放射性落下灰是迄今土壤環境的主要放射性污染源，對生物圈影響深遠。核爆炸時大約有170種放射性同位素被帶到對流層中，其中主要是U和Pu的裂變產物[3]。它們首先會對其爆炸中心周圍的土壤產生較大影響，進而在風和降水的作用下在全球范圍內重新分布，沉積到土壤環境中造成放射性污染。

1.2.2 核工業

核能生產包括鈾礦開采、礦石加工、鈾燃料生產、反應堆動力生產、放射性物質的運輸和廢物處置等一系列工業流程，所有這些環節都有可能造成環境的放射性污染。

1.3 磷鉀肥的使用

化肥中的磷肥和鉀肥都不同程度的含有放射性核素，因此，施用化肥可能會引起環境放射性增加。盡管如此，許多研究資料報道含鉀磷肥料的使用短期內不會對農田、環境造成明顯污染。據王少仁研究[4]，由于土壤有機質能夠對總α、β造成屏蔽作用，在使用含鉀磷肥料時，土壤有機質提高，甚至出現了土壤α、β減弱的現象。然而由于農業生產中需要大量的化肥，長期使用還是會對農業生態系統產生影響。

1.4 煤炭物質的使用

燃煤及燃煤發電廠也是環境中放射性核素增加原因之一。煤在形成過程中經過復雜的物理化學和地質作用，不同程度的伴生有40K、238U、226Ra、230Pb、232Th等天然放射性核素。據吳錦海等研究表明[5]，煤燃燒后放射性物質在煤灰中濃集，其中總α比放射性為原煤的3～15倍，238U為2～4倍，232Th為3～10倍。如今，燃煤電廠排泄堆放的煤灰渣已成為城市一個潛在的核污染隱患[9]。

1.5 放射性同位素的生產和應用

隨著放射性同位素在工業、農業、醫學和科研等方面的廣泛使用，其產生的放射性廢物種類和數目越來越大。其中在醫學上應用產生的核素較多，主要是198Au、131I、32P等[3]。

2 放射性核素在土壤中的遷移研究

2.1 研究方法及研究動態

土壤中核素遷移一直是國內外學者研究的熱點，主要的研究方法有：實驗室模擬、野外現場實驗和直接針對核事故的核素遷移調查及研究等。

現今對土壤放射核素遷移研究主要涉及：研究核素從土壤中向不同的動植物遷移及其影響因素；不同生態系統的核素的遷移規律及其放射性水平；137Cs及85Sr在土壤中的遷移規律；微生物對核素遷移轉化的影響等。我國學者主要以黃土為介質進行核素（主要是137Cs、85Sr和60Co）在地質介質中的遷移實驗研究，取得了許多成果，其中，據李書紳[6]等研究表明，廣泛分布于全世界的黃土水分滲透系數很小，對放射性核素吸附能力很強，是放射性廢物處置場良好的候選場址。此外，由于低中放射性廢物中含有許多有機成份，如離子交換樹脂、草酸、檸檬酸以及纖維等，因此也有學者研究了有機化合物和微生物對核素遷移的影響。在對土壤腐殖酸對核素遷移影響的研究中也發現了腐殖酸對金屬離子的絡合作用和還原作用極大地影響了放射性核素的遷移。

2.2 核素在土壤中遷移的影響因素

2.2.1 腐殖質的影響

腐殖質極大地影響了放射性核素的遷移，一般認為，土壤中腐殖酸含量高，對放射性核素處理的容量就大，使進入土壤中的放射性核素主要積累在土壤中，而被遷移進入地下水以及被植物吸收的部分就少。而這種影響核素遷移的研究是一個涉及多學科的復雜課題，目前，無論在理論還是實踐上都很不完善。盡管如此，腐殖質仍是進行核素遷移研究必須考慮的重要影響因素之一。

（1）腐殖質與核素的互相作用機理

腐殖質是經微生物作用后，在土壤中新形成的一種特殊類型的高分子有機物，其性質較穩定，一般占土壤有機質的50～90%，主體為各種腐殖酸及其金屬離子相結合的鹽類[3]。根據起溶解性能，一般分為富里酸、胡敏酸和胡敏素。它們對金屬離子具有電荷、吸附、離子交換、緩沖、絡合和生理活性等作用，因此對放射性核素在土壤中的遷移具有很大的影響。

（2）影響因素

實際上，腐殖酸不僅可以因絡合作用和還原作用改變放射性核素的化學狀態，而且可以改變吸附劑膠體的穩定性和表面性質，故腐殖酸對放射性核素遷移的影響是非常復雜的，它既可加快核素的遷移，也可阻止核素的遷移，這取決于它的含量、種類、分子量和核素種類與性質。如王旭東等[7]進行了腐殖酸對237Np在石英砂柱中遷移的影響研究，結果表明一定濃度的腐殖酸能使237Np在石英砂柱中的遷移速度加快；但當腐殖酸濃度達到10mg/L或更高時，237Np在石英砂柱中的遷移速度不再有顯著變化。Yoshiaki等[8]通過實驗研究了Np在砂土和花崗巖中的遷移，發現不同分子量的腐殖質對核素遷移的影響不同，分子量低于50000道爾頓的CRL―富里酸可使Np在砂土柱中的遷移速度加快，而分子量為300000到1000000道爾頓的Aldrich-胡敏酸則能在一定程度上阻滯Np在柱中的遷移。

2.2.2 微生物的影響

微生物個體微小、比表面積大、繁殖快，在自然界中廣泛分布，甚至可以在受高放射性活度污染的土壤環境中生存，因此，微生物對核素遷移的影響不可低估。G.Tittel等[9]把微生物的作用歸結為六點：①使核廢物型體產生降解；②腐蝕核廢物貯存罐；③破壞回填材料（一種人工屏障）；④改變地下水的化學特征，如Eh，pH等；⑤使有機材料降解，以提供核素絡合劑；⑥直接攝取核素（移動或滯留）。然而，近年來，隨著對微生物和核素之間互相作用機理的深入研究，人們逐漸認識到微生物吸收、吸附及轉化作用對核素遷移的重要性。

（1）微生物的吸收作用

土壤中微生物生長代謝除了需要K、Na、Ca、Mg等常規元素外，還需要一些具有特殊生理功能的微量元素，包括一些重金屬元素。因此，微生物可通過代謝過程將一些核素富集與細胞內。

（2）微生物的吸附作用

微生物體積微小，在所有生物中具有最大的表面積/體積比率，同時其表面有各種各樣的帶負電荷的表面功能基團（表面反應位），如羧基、磷酰基、羥基等基團，因此可吸附各種各樣的金屬陽離子（包括放射性核素或核廢料元素）。

（3）微生物的還原作用

事實上，自然界中許多核素都具有氧化還原活性，并且其還原態的溶解度較小，因此，微生物還原作用可以降低目標核素在土壤環境中的溶解度和移動性。例如，Fe（III）-還原細菌可將U（VI）（鈾酰離子，UO22+）還原成U（IV）（鈾礦，UO2），而且活性比較低的還原性產物U（IV）將在細胞周質的沉淀。在大多數中、低放廢物中，238U是一種重要的優先控制污染物，但這些放射性廢物中還存在其他一些錒系元素，包括237Np、241Pu等。Pu（V）/Pu（IV）和 Np（V）/Np（IV）的電位值通常低于Fe3+/Fe2+的標準氧化還原電位值（大約為0V），因此，Fe（III）-還原細菌還原這些核素，這對核素的遷移是十分重要的，因為四價的錒系元素與配合物結合的能力強，它們甚至可以被固定在含有活性微生物的沉積物里[10]。

微生物―核素的相互作用對核素遷移有重要意義，近年來還提出利用微生物技術去除土壤中的放射性核素的方案，但它們之間的互相作用是極其復雜的，目前這方面的理論與研究都還在起步階段。

3 核素遷移研究的展望

在核素遷移研究中關注的核素種類多，研究的介質也多，不僅有土壤，還有各種巖石甚至一些礦物，如花崗巖、頁巖、石灰巖以及膨潤土、磷石膏等，水介質也是研究重點之一。國內外學者在核素遷移研究中取得了大量成果，但都是研究137Cs和85Sr等核素比較多，而研究U、Pu、Nd等超鈾核素較少；單介質研究多，多介質研究少；研究都側重與均勻介質，對非均勻介質研究少。事實上，核素遷移更多的是在一個非均勻的介質系統中進行。因此，今后的研究中應加強多介質以及非均勻介質的遷移研究。

【參考文獻】

[1]羅嗣海，錢七虎，周文斌，李金軒，易萍華. 高放廢物深地質處置及其研究概況. 巖石力學與工程學報，2004，第23卷第5期

[2]俞譽福. 環境放射性概論. 上海：復旦大學出版社，1993

[3]仇榮亮. 環境土壤學. 中山大學出版社，1998，242-244

[4]王少仁，夏培楨. 含磷化肥的α和β比放活性及其對農業土壤的影響. 農業環境保護，1991

[5]吳錦海，李金全，周天豹. 我國原煤幾煤渣、粉煤灰的放射性水平調查. 上海環境科學，1989

[6]李書紳，王志明，趙英杰，范智文，劉春立等. 237Np、238Pu、241Am和90Sr在包氣帶黃土、含水層和工程屏障材料中遷移行為的野外試驗研究. 輻射防護.，2003，第23卷第5期.

[7]王旭東，劉志輝，游志均，李禎堂. 腐殖酸對Np在石英砂柱中遷移的影響研究. 輻射防護，2004，第24卷第6期

[8]劉期鳳，劉寧，廖家莉，金建南. 放射性核素遷移研究的現狀與進展. 化學研究與應用，2005，第18卷第5期