第3章 外照射防护精选文档.ppt
第3章外照射防护本讲稿第一页，共一百零四页2第一节 外照射防护的一般方法第二节第二节 X、射线的外照射防护射线的外照射防护第三节带电粒子外照射的防护第四节第四节中子外照射的防护中子外照射的防护本讲稿第二页，共一百零四页3第一节 外照射防护的一般方法一、外照射防护的基本原则二、二、外照射防护的基本方法外照射防护的基本方法三、屏蔽材料的选择原则四、确定屏蔽厚度所需用的参数和资料第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第三页，共一百零四页4一、外照射防护的基本原则内外照射的特点 基本原则：尽尽量量减减少少或或避避免免射射线线从从外外部部对对人人体体的的照照射射，使使之之所所受照射不超过国家规定的剂量限值。受照射不超过国家规定的剂量限值。照射方式辐射源类型危害方式常见致电离粒子照射特点内照射多见开放源电离、化学毒性、持续外照射多见封闭源电离高能、质子、X、n间断第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第四页，共一百零四页5二、二、外照射防护的基本方法外照射防护的基本方法外照射防护三要素：时间、距离、屏蔽时间、距离、屏蔽第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第五页，共一百零四页61时间防护时间防护(Time)累积剂量与受照时间成正比累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备，减少受照时间措施：充分准备，减少受照时间第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第六页，共一百零四页72距离防护距离防护(Distance)剂量率与距离的平方成反比（点源）剂量率与距离的平方成反比（点源）措施：措施：远距离操作；远距离操作；任何源不能直接用手操作；任何源不能直接用手操作；注意注意射线防护。射线防护。第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第七页，共一百零四页83.屏蔽防护屏蔽防护(Shielding)措施措施：设置屏蔽体设置屏蔽体屏蔽材料和厚度的选择：屏蔽材料和厚度的选择：辐射源的类型、射线能量、活度辐射源的类型、射线能量、活度第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第八页，共一百零四页9第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第九页，共一百零四页10三、屏蔽材料的选择原则射线类型作用的主要形式材料选择原则常用屏蔽材料电离、激发一般低Z材料纸、铝箔、有机玻璃等、e电离、激发、轫致辐射低Z高Z材料铝、有机玻璃、混凝土、铅P、d核反应产生中子高Z材料钽、钚X、光电、康普顿、电子对高Z材料铅、铁、钨、铀；混凝土、砖、去离子水等n弹性、非弹性、吸收含氢、含硼材料水、石蜡、混凝土、聚乙烯；碳化硼铝、含硼聚乙烯等第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第十页，共一百零四页11四、确定屏蔽厚度所需用的参数和资料有关问题主要考虑的参数辐射源（或装置）辐射类型、能谱、角分布、发射率、活度或工作负荷等辐射场辐射场空间分布、距离、居留因子屏蔽层外表面剂量控制参考值根据相关标准推算出控制区、监督区边界的剂量控制值屏蔽层厚度选择适当的材料，根据透视比确定屏蔽层厚度第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第十一页，共一百零四页12居留因子T居留因子T种类举例T1全居留值班室、控制室、工作室、实验室、车间、放射工作人员经常用的休息室；宿舍；儿童娱乐场所；宽得足以放办公桌的走廊；暗室。T1/4部分居留容不下放办公桌的走廊；杂用房；不常用的休息室；有司机的电梯；无人看管的停车场。T1/16偶然居留候诊室；厕所；楼梯；自动电梯；储藏室；人行道、街道。第一节 外照射防护的一般方法本讲稿第十二页，共一百零四页13第二节 X、射线的外照射防护一、X、辐射源及辐射场二、二、X、射线在物质中的减弱规律射线在物质中的减弱规律三、三、X、射线的屏蔽计算射线的屏蔽计算第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第十三页，共一百零四页14一、X、辐射源及辐射场（一）X射线机第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第十四页，共一百零四页151.放射性活度：用于表征某一物质中放射性核素总数的量度。式中：dN是在时间间隔dt内，该核素发生核跃迁次数的期望值。单位：贝可勒尔（Becquerel）；符号Bq。（三）辐射源点源 距离比源本身的几何尺寸大5倍以上。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第十五页，共一百零四页162.点源的点源的照射量率计算照射量率计算照射量率常数照射量率常数非单能情况：第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第十六页，共一百零四页17第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第十七页，共一百零四页183.点源的吸收剂量率计算第二节 X、射线的外照射防护4.4.比释动能率常数比释动能率常数本讲稿第十八页，共一百零四页195、非点源的照射量率、比释动能率计算辐射源大小、形状差别，不能简单视为点源；进行积分计算；还要考虑源本身的吸收和散射的影响；线源情况下，当距离比辐射源本身尺寸大5倍以上时，将其视为点源引入的误差在0.5以内。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第十九页，共一百零四页20二、X、射线在物质中的减弱规律（一）、窄束X、射线的减弱规律（二）、宽束（二）、宽束X、射线的减弱规律射线的减弱规律单一均匀介质的积累因子单一均匀介质的积累因子（三）、宽束X、射线的透射曲线（四）、屏蔽X、射线的常用材料第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十页，共一百零四页21（一）、窄束X或射线的减弱规律（1）窄束（narrowbeam）：不包含散射成分的射线束（2）窄束单能射线在物质中的减弱规律线衰减系数，cm-1。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十一页，共一百零四页22低能光子更易被高低能光子更易被高Z物质吸收；物质吸收；存在一个能量点，存在一个能量点，值值最小。最小。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十二页，共一百零四页23（3 3）两个概念）两个概念能谱的硬化：平均自由程：随着通过物质厚度的增加，不易被减弱的“硬成分”所占比重越来越大的现象。线减弱系数的倒数称为光子在物质中的平均自由程。即=1/。表示光子每经过一次相互作用之前，在物质中所穿行的平均厚度。如果d，即厚度等于一个平均自由程，X或射线被减弱到原来的e-1。康普顿效应占优时，估算，第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十三页，共一百零四页24（二）、（二）、宽束宽束X或或射线的减弱规律射线的减弱规律第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十四页，共一百零四页25描述散射光子影响的物理量。表示某一点散射光子数所占份额。B取取决决于于：源源的的形形状状，光光子子能能量量，屏屏蔽蔽材材料料的的原原子子序序数数，屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件给给定定辐辐射射源源和和屏屏蔽蔽介介质质的的话话，只只与与光光子子能能量量E 和和介介质质厚厚度度（平均自由程数（平均自由程数d）有关，即）有关，即B（E，d）。）。B积累因子（积累因子（build-up factor)第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十五页，共一百零四页26单层介质，B值的确定：（1）查表法；（2）公式法第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十六页，共一百零四页27（3）多层介质情况两种介质的原子序数相差不大，两种介质的原子序数相差很大，1）低Z介质在前，高Z介质在后：2）高Z介质在前，低Z介质在后：能量高时，能量低时，排列屏蔽材料时，应低Z在前，高Z在后。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十七页，共一百零四页28（三）、宽束X或射线的透射曲线（1）减弱倍数）减弱倍数K辐射场中某点处没有设置屏蔽层时的当量剂量率H(0)，与设置厚度为d的屏蔽层后的当量剂量率H(d)的比值。表表示示屏屏蔽蔽材材料料对对辐辐射射的的屏蔽能力屏蔽能力，无量纲。1.屏蔽计算中用的几个参量第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十八页，共一百零四页29（2）透射比辐射场中某点处设置厚度为d的屏蔽层后的当量剂量率H(d)，与没有设置屏蔽层时的当量剂量率H(0)，的比值。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第二十九页，共一百零四页30（3）透射系数设置厚度为d的屏蔽层后，离X射线发射点1m处，单位工作负荷（1mAmin）所造成的当量剂量。单位：Svm2（mAmin）-1。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第三十页，共一百零四页312.2.半减弱厚度与十倍减弱厚度半减弱厚度与十倍减弱厚度（1）半减弱厚度1/2：halfvaluethickness将入射光子数（注量率或照射量率等）减弱一半所需的屏蔽层厚度（2）十倍减弱厚度1/10：tenthvaluethickness将入射光子数（注量率或照射量率等）减弱到十分之一所需的屏蔽层厚度1/2、1/10 并不是绝对的常数第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第三十一页，共一百零四页32第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第三十二页，共一百零四页33（四）、屏蔽X或射线的常用材料1.铅：原子序数、密度大，对低能和高能的X或射线有很高的减弱能力，但在1Mev到几Mev的能区，减弱能力最差。缺点：成本高，结构强度差，不耐高温。2.铁：屏蔽性能比铅差。但成本低，易获得，易加工。3.混凝土：价格便宜，结构性能良好。多用作固定的防护屏障。4.水：屏蔽性能较差，但有特殊优点：透明度好，可随意将物品放入其中。常以水井、水池形式贮存固体辐射源。第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第三十三页，共一百零四页342.射线的屏蔽计算射线的屏蔽计算（2）查透射比曲线（1）查减弱倍数表第二节 X、射线的外照射防护本讲稿第三十四页，共一百零四页35第三节 带电粒子的外照射防护一、射线的剂量计算二、二、射射线线的屏蔽防的屏蔽防护护三、重带电粒子的剂量计算四、重带电粒子的屏蔽防护第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第三十五页，共一百零四页36一、射线的剂量计算1.单能电子束单位：mGy/h式中：第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第三十六页，共一百零四页372.射线特点：射线的能谱是连续谱；散射很显著，情况复杂；通常用经验公式近似计算。点源空气中吸收剂量的粗略估算式中：A是活度，Bq；r是距离，m。单位：Gy/h第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第三十七页，共一百零四页38二、射线的屏蔽防护射线的屏蔽要分两层：先轻射线的屏蔽要分两层：先轻Z，后重，后重Z。屏屏蔽蔽材材料料的的厚厚度度一一般般应应等等于于 射射线线在在物物质质中中的最大射程。的最大射程。第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第三十八页，共一百零四页391.经验公式（或查图）计算最大射程式中：Rmax 射线在铝中的最大射程（g/cm2）；E max 射线的最大能量（MeV）。第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第三十九页，共一百零四页40介质修正：式中：第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十页，共一百零四页41第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十一页，共一百零四页422.轫致辐射的屏蔽计算第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十二页，共一百零四页43式中：F 射线被第一屏蔽层吸收时产生轫致辐射的份额；射线在空气中的线衰减系数，cm-1。第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十三页，共一百零四页44式中：第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十四页，共一百零四页45三、重带电粒子的剂量计算放射性核素存在“群体反冲”现象。因此，必须保存在密闭容器内，在密闭良好的手套箱中操作。第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十五页，共一百零四页46（一）质量阻止本领法（mSv/h）重带电粒子的注量率，（1/m2s）；S/重带电粒子在物质中的质量阻止本领；WR 辐射权重因子。第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十六页，共一百零四页47S/的确定：z重带电粒子的电荷数等效质子能量Mp/M1质子质量与入射重带电粒子质量之比；E 入射重带电粒子能量（兆电子伏）。第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十七页，共一百零四页48重带电粒子外照射剂量应考虑到粒子的种类和能量：5MeV以下的粒子，2MeV以下的质子，都几乎不能穿透皮层，进行外照射剂量计算没有实际意义。第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十八页，共一百零四页49查表法：四、重带电粒子的屏蔽计算第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第四十九页，共一百零四页50公式法：式中：第三节 带电粒子的外照射防护本讲稿第五十页，共一百零四页51第四节 中子的外照射防护一、中子辐射源二、中子剂量计算三、中子在屏蔽层的减弱规律三、中子在屏蔽层的减弱规律四、中子屏蔽计算四、中子屏蔽计算本讲稿第五十一页，共一百零四页52放射性核素中子源放射性核素中子源加速器中子源反应堆中子源等离子体中子源一、中子辐射源中子源注意事项：往往伴有 辐射。第四节 中子的外照射防护本讲稿第五十二页，共一百零四页53放射性核素中子源优点：发出的中子基本各向同性；源的尺寸小；价格便宜。缺点：产额小，且随时间减弱；易形成污染。第四节 中子的外照射防护本讲稿第五十三页，共一百零四页54表3.4.1放射性核素中子源的特性名称名称放射性放射性核素核素反应反应类型类型半衰期半衰期T1/2中子最中子最大能量，大能量，MeV中子平中子平均能量，均能量，MeV中子产额中子产额y，10-6S-1Bq-1中子源发射率为中子源发射率为106s-1，距离，距离1m处的处的照射量率，照射量率，10-7Ckg-1h-1中子能中子能谱谱伴随伴随辐射辐射钠钠鈹鈹锑锑鈹鈹釙釙鈹鈹镭镭鈹鈹钚钚鈹鈹钚钚鈹鈹鎇鎇鈹鈹24Na124Sb210Po226Ra238Pu239Pu241Am（,n）（,n）（,n）（,n）（,n）（,n）（,n）15.0h60.4d138.4d1620a87.75a24390a432a10.8713.0811.310.7411.50.830.0294.24.04.54.14.53.515.1467.640554.143.254.13.761041.331040.1031551.294.392.58单能单能单能单能连续连续连续连续连续连续连续连续连续连续非常强非常强非常强非常强很低很低很低很低低低低低低低第四节 中子的外照射防护本讲稿第五十四页，共一百零四页55加速器中子源T(d,n)4He反应的优点是中子能量高（1030MeV），即使氘核能量低到0.1MeV，通过T(d,n)4He反应也能获得接近14MeV的单能中子。第四节 中子的外照射防护本讲稿第五十五页，共一百零四页56加速器（，n）中子源：连续谱第四节 中子的外照射防护本讲稿第五十六页，共一百零四页57反应堆中子源：中子数量大，能谱宽（0.07517MeV）第四节 中子的外照射防护本讲稿第五十七页，共一百零四页58二、中子剂量的计算（一）中子与机体组织相互作用的特点（一）中子与机体组织相互作用的特点表3.4.6中子在机体组织中发生的重要的相互作用（En100MeV）第四节 中子的外照射防护元素相互作用氢弹性散射辐射俘获H（n，）D碳弹性散射非弹性散射C（n，n3）和C（n，n）Be反应氮弹性散射非弹性散射N（n，p）C，N（n，d）C，N（n，t）C，N（n，）B，N（n，2）Li和N（n，2n）N反应氧弹性散射非弹性散射O（n，）C和O（n，p）N反应本讲稿第五十八页，共一百零四页59（二）中子剂量的计算1.比释动能计算式中为中子比释动能因子。吸收剂量：小块组织：第四节 中子的外照射防护本讲稿第五十九页，共一百零四页60表表3.4.73.4.7中子辐射权重因子中子辐射权重因子WWR R，中子当量剂量换算因子，中子当量剂量换算因子f fHiHi，n n和对应的中子注量率和对应的中子注量率10Sv10Sv h h-1-1En，MeV辐射权重因子辐射权重因子WR当量剂量换算因子当量剂量换算因子fHi，n10-15Svm2中子注量率中子注量率LCm-2s-12.510-8110-7110-6110-5110-4110-3110-2110-1510-1125102050210Po-BEn2.8210Po-BeEn4.2226Ra-BeEn4.0239Pu-BeEn4.1241Am-BeEn4.5252Cf源源En2.1322222227.41110.69.37.86.86.05.08.07.57.37.57.49.151.0681.1571.2631.2081.1571.0290.9925.78719.8432.6839.6840.6540.8542.7445.5433.135.534.535.239.533.21260.1240.1219.9230.0240.1270.0280.048.0014.008.6087.0006.8326.8006.5006.1008.4007.8408.0407.8807.0408.3642.当量剂量计算单能：连续谱：第四节 中子的外照射防护本讲稿第六十页，共一百零四页61表3.4.1放射性核素中子源的特性名称名称放射性放射性核素核素反应反应类型类型半衰期半衰期T1/2中子中子最大最大能量，能量，MeV中子中子平均平均能量，能量，MeV中子产中子产额额y，10-6S-1Bq-1中子源发射率为中子源发射率为106s-1，距离，距离1m处的处的照射量率，照射量率，10-7Ckg-1h-1中子中子能谱能谱伴随伴随辐射辐射钠钠鈹鈹锑锑鈹鈹釙釙鈹鈹镭镭鈹鈹钚钚鈹鈹钚钚鈹鈹鎇鎇鈹鈹24Na124Sb210Po226Ra238Pu239Pu241Am（,n）（,n）（,n）（,n）（,n）（,n）（,n）15.0h60.4d138.4d1620a87.75a24390a432a10.8713.0811.310.7411.50.830.0294.24.04.54.14.53.515.1467.640554.143.254.13.761041.331040.1031551.294.392.58单能单能单能单能连续连续连续连续连续连续连续连续连续连续非常强非常强非常强非常强很低很低很低很低低低低低低低第四节 中子的外照射防护本讲稿第六十一页，共一百零四页62表表3.4.73.4.7中子辐射权重因子中子辐射权重因子WWR R，中子当量剂量换算因子，中子当量剂量换算因子f fHiHi，n n和对应的中子注量率和对应的中子注量率10Sv10Sv h h-1-1En，MeV辐射权重因辐射权重因子子WR当量剂量换算因子当量剂量换算因子fHi，n10-15Svm2中子注量率中子注量率LCm-2s-12.510-8110-7110-6110-5110-4110-3110-2110-1510-1125102050210Po-BEn2.8210Po-BeEn4.2226Ra-BeEn4.0239Pu-BeEn4.1241Am-BeEn4.5252Cf源源En2.1322222227.41110.69.37.86.86.05.08.07.57.37.57.49.151.0681.1571.2631.2081.1571.0290.9925.78719.8432.6839.6840.6540.8542.7445.5433.135.534.535.239.533.21260.1240.1219.9230.0240.1270.0280.048.0014.008.6087.0006.8326.8006.5006.1008.4007.8408.0407.8807.0408.364本讲稿第六十二页，共一百零四页63三、中子在屏蔽层中的减弱规律（一）减弱原理第一步：快中子通过与物质的非弹性散射和弹性散射，慢化成热中子；第二步：热中子被物质俘获吸收。首先用重或较重的物质，通过非弹性散射使中子能量很快降到与原子核第一激发能级能量以下；然后，再利用含氢物质，通过弹性散射使中子能量降到热能区。第四节 中子的外照射防护本讲稿第六十三页，共一百零四页64 表表3.4.83.4.8某些元素的热中子吸收截面及相应俘获某些元素的热中子吸收截面及相应俘获 辐射的最大能量辐射的最大能量元素元素热中子（热中子（n,）截面截面俘获俘获之最高之最高能量，能量，MeV元素元素热中子（热中子（n,）截面截面俘获俘获之最高之最高能量，能量，MeV氢氢硼硼-101）氮氮钠钠镁镁铝铝硅硅磷磷钙钙钪钪钛钛钒钒铬铬锰锰铁铁0.03238370.0750.5340.0360.2350.1600.1900.44245.84.983.113.22.352.230.47810.86.4110.097.7210.597.947.838.8510.477.989.727.2610.16钴钴镍镍铜铜锌锌锆锆鈮鈮钼钼银银镉镉铟铟锡锡钽钽钨钨铅铅铋铋37.04.83.771.100.181.152.76324501960.6252119.20.170.0847.499.007.919.518.667.199.157.279.055.879.356.047.427.384.171）系指（）系指（n，）反应的截面及其伴随的）反应的截面及其伴随的光子能量。光子能量。本讲稿第六十四页，共一百零四页65（二）减弱规律窄束：宽束：第四节 中子的外照射防护本讲稿第六十五页，共一百零四页66（三）计算宽束中子减弱的分出截面法原理：通过屏蔽材料的选择使得中子一经散射就很快被吸收，穿过屏蔽层的都是未经相互作用的中子。满足简单的指数规律第四节 中子的外照射防护本讲稿第六十六页，共一百零四页67屏蔽材料必须满足的条件：（1）屏蔽层足够厚；（2）屏蔽层含像铁、铅之类的重材料，通过非弹性散射将中子能量很快降到1MeV以下；（3）屏蔽层内含有足够的氢，在很短距离内，将中子能量从1MeV降到热能，然后被吸收。宏观分出截面第四节 中子的外照射防护本讲稿第六十七页，共一百零四页68表3.4.9对于裂变中子的宏观分出截面材料普通土含水10石墨1.54普通混凝土水石蜡聚乙烯铁R，cm-10.0410.07850.0890.1030.1180.1230.1576第四节 中子的外照射防护原子量10，宏观分出截面：本讲稿第六十八页，共一百零四页69（四）计算宽束中子的透射曲线 中子辐射透射系数单位中子注量在屏蔽体后造成的剂量当量，单位Svcm2。：中子透射比 中子减弱倍数第四节 中子的外照射防护本讲稿第六十九页，共一百零四页70（五）计算宽束中子的十倍减弱厚度第四节 中子的外照射防护本讲稿第七十页，共一百零四页71本讲稿第七十一页，共一百零四页72表表3.4.103.4.10与附图与附图3232和附图和附图3434（NCRP79NCRP79图图F8F8和和F9F9）中各曲线对应的核）中各曲线对应的核反应、加速粒子能量以及由此产生的中子在混凝土中的平衡十倍减弱厚反应、加速粒子能量以及由此产生的中子在混凝土中的平衡十倍减弱厚度值度值核反应核反应入射粒子能量，入射粒子能量，MeV靶物质靶物质出射中子与入射出射中子与入射粒子的夹角粒子的夹角混凝土的平均十倍衰减混凝土的平均十倍衰减厚度厚度1/10，egcm-2（，n）1634555565658585PtOBePbOMgBePb90055067.5067.5090090067.5067.50787185868486163117（p，n）88101010121212CTaMgSSiMgSSi00000000000000007481787878787878本讲稿第七十二页，共一百零四页73表表3.4.103.4.10与附图与附图3232和附图和附图3434（NCRP79NCRP79图图F8F8和和F9F9）中各曲线对应的核）中各曲线对应的核反应、加速粒子能量以及由此产生的中子在混凝土中的平衡十倍反应、加速粒子能量以及由此产生的中子在混凝土中的平衡十倍减弱厚度值减弱厚度值（续）（续）核反应核反应入射粒子能量，入射粒子能量，MeV靶物质靶物质出射中子与入射出射中子与入射粒子的夹角粒子的夹角混凝土的平均十倍衰减厚混凝土的平均十倍衰减厚度度1/10，egcm-213131420CTaAlAl000010010074817171（d，n）1.681416184054BeTaTaBeAlBeBe0010010000000000747474747186115（3He，n）18Cu74（，n）（，f）45238U90085本讲稿第七十三页，共一百零四页74有的资料给出有的资料给出8.15108.151022。有的资料给出有的资料给出8.3108.31022。材材料料化化学学组组成成含氢量，原子含氢量，原子cm-3水水石石蜡蜡聚聚乙乙烯烯聚聚氯氯乙乙烯烯有有机机玻玻璃璃石石膏膏高高岭岭土土92聚乙烯聚乙烯8B4CH2OC30H62（CH2）n（CH2CHCl）n（C4H8O2）nCaSO42H2OAl2O32SiO22H2O（CH2）nB4C6.710227.8710227.9210224.110225.710223.2510222.4210227.681022表3.4.11 常用屏蔽材料中的含氢量第四节 中子的外照射防护本讲稿第七十四页，共一百零四页75水：含氢量大，既是慢化剂，又是吸收体，氢的俘获 辐射能量低，只有2.2MeV，便于屏蔽。水的泄漏易酿成事故。混凝土：既有轻元素，又有较重的元素和一定量的水分，对中子和光子都有较好的屏蔽作用。混凝土中水含量的不同对屏蔽效果影响较大，需要进行修正。石蜡：含大量的氢，易成型，但结构性能差，高温易软化，低温易干裂，对 辐射屏蔽性能差。聚乙烯：含氢丰富，易加工成型，温度高于100C时，易软化。泥土：含水多，廉价。锂和硼：热中子吸收截面大，锂俘获中子后放出的 辐射可忽略不计，硼俘获中子放出0.47MeV的 辐射，易屏蔽。本讲稿第七十五页，共一百零四页76四、中子屏蔽计算（一）放射性核素中子源的屏蔽计算式中：d是屏蔽层厚度，cm；R是屏蔽材料的宏观分出截面，cm-1；A是放射性核素中子源中放射性核素的活度，Bq；y是放射性核素中子源的产额，Bq-1s-1；Ay即为中子源中子发射率，s-1；Bn是中子积累因子；q是居留因子；r是参考点离源的距离，m。第四节 中子的外照射防护本讲稿第七十六页，共一百零四页77Bn取值：厚度不小于20cm的水、石蜡、聚乙烯一类的含氢材料，取Bn5；铅，Bn3.5；铁，Bn=2.6第四节 中子的外照射防护本讲稿第七十七页，共一百零四页78平时成绩占平时成绩占10%，作业占作业占30%，笔试成绩占笔试成绩占60%。学习辐射防护专业知识；学习辐射防护专业知识；树立正确对待辐射态度；树立正确对待辐射态度；培养良好学习习惯；培养良好学习习惯；尝试新的学习方法。尝试新的学习方法。成绩组成：要求：本讲稿第七十八页，共一百零四页791.辐射防护的含义2.辐射防护简史3.辐射防护的基本任务和目的4.辐射防护的主要内容绪论本讲稿第七十九页，共一百零四页801.辐射防护的含义1.辐射防护的含义（1）什么是辐射？从某种物质中发射出来的电磁波或粒子。（热辐射、核辐射等）（2）辐射的分类非电离辐射：能量小于10eV，如紫外线、可见光、红外线和射频辐射 电离辐射：能量大于10eV，如X射线、射线、中子、射线、射线等本讲稿第八十页，共一百零四页81（3）什么是电离辐射？电电离离：从一个原子、分子从其束缚状态释放一个或多个电子的过程。电电离离辐辐射射：能通过初级过程或次级过程引起电离的带电粒子或不带电粒子1.辐射防护的含义本讲稿第八十一页，共一百零四页82辐射辐射辐射辐射组成组成组成组成质量质量质量质量电荷电荷电荷电荷速度速度速度速度 2protons+2protons+2neutrons2neutronsRelativelyRelativelyHeavyHeavyDoubleDoublePositivePositiveSlowSlow electronelectronRelativelyRelativelyLightLightSingleSingleNegativNegative evariousvariousnneutronneutronMiddleMiddleweightweightnonnonvariousvariousP PprotonprotonMiddleMiddleweightweightpositivepositivevariousvarious HighEnergyHighEnergyElectromagneticElectromagneticPhotonsPhotonsnonnonnonnon3x103x1088m/sm/sX XSameasGamma-SameasGamma-RaysRaysnonnonnonnon3x103x1088m/sm/s（4）常见的电离辐射1.辐射防护的含义本讲稿第八十二页，共一百零四页83辐射产生的途径辐射产生的途径來自放射性同位素來自放射性同位素來自产生辐射的机具來自产生辐射的机具X光检查光检查、金属元素的定性和定量分析等來自核反应來自核反应核能发电厂、宇宙射线等本讲稿第八十三页，共一百零四页84辐射的特性辐射的特性辐射辐射辐射辐射有四个重要的特性是大家必須要认识的：有四个重要的特性是大家必須要认识的：1 1、放射性蜕变是自发性的反应、放射性蜕变是自发性的反应、放射性蜕变是自发性的反应、放射性蜕变是自发性的反应放射性同位素（另称放射性核素）的蜕变放射性同位素（另称放射性核素）的蜕变是自发性的，无法以物理或化学的手段去改变它。改变它。本讲稿第八十四页，共一百零四页852、辐射受电磁场影响、辐射受电磁场影响本讲稿第八十五页，共一百零四页863、辐射强度随时间的增加而退减、辐射强度随时间的增加而退减本讲稿第八十六页，共一百零四页874.不同的辐射有不同的穿透能力不同的辐射有不同的穿透能力 本讲稿第八十七页，共一百零四页88因此，屏蔽X射线或射线的材料，需要密度高的金属材质为佳。本讲稿第八十八页，共一百零四页89（5）为什么对辐射（电离辐射）要进行防护？辐射原子、分子组织、器官机体损伤确定性效应随机性效应电 离、激发修复1.辐射防护的含义本讲稿第八十九页，共一百零四页90辐射的发現辐射的发現时间时间发现者发现者内容内容18951895年年1111月月伦琴伦琴伦琴伦琴(Roentgen)(Roentgen)X X射线射线18961896年年年年2 2月月月月 贝克勒尔贝克勒尔贝克勒尔贝克勒尔(Becquerel)(Becquerel)铀放射线铀放射线铀放射线铀放射线 18971897年年汤姆逊（汤姆逊（汤姆逊（汤姆逊（JosephJohnJosephJohnThomsonThomson）电子电子(electron)(electron)18981898年年7 7月月18981898年年1212月月 居里（居里（居里（居里（CurieCurie）夫妇）夫妇）夫妇）夫妇 钋钋(Po)(Po)镭镭(Ra)(Ra)18981898年年 威廉韦恩威廉韦恩威廉韦恩威廉韦恩 质子质子 18991899年年 卢瑟福（卢瑟福（卢瑟福（卢瑟福（RutherfordRutherford）粒子粒子 19001900年年 韦拉特韦拉特韦拉特韦拉特(Villard)(Villard)射线射线 19321932年年2 2月月 查兑克（查兑克（查兑克（查兑克（ChadwickChadwick）中子中子 本讲稿第九十页，共一百零四页91伦琴世界上第一张X射线照片1895,伦琴（Roentgen）发现 X 射线Nobel Prize in 19012.辐射防护的简史2.辐射防护简史本讲稿第九十一页，共一百零四页921898,居里夫妇发现钋（Polonium）和镭（Radium）1896,贝克勒尔（Becquerel）发现 铀（Uranium）发现了天然放射性同位素的工业应用Nobel Prize in 1903Nobel Prize in 1903 and 19112.辐射防护的简史本讲稿第九十二页，共一百零四页931898,卢瑟福（Rutherford）发现了、粒子。法国化学家维拉尔发现 射线1932,查德威克（Chadwick）发现中子。2.辐射防护的简史本讲稿第九十三页，共一百零四页94（1）早期辐射损伤认识时期 （又称职业性辐射损伤时期）时间：发现X射线（1895年）1930年代特点：对辐射可能造成的损伤认识不足损伤对象：（1）X射线的受照者和应用X射线的技术人员；（2）从事放射性物质研究的科学家；（3）铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工。2.辐射防护的简史本讲稿第九十四页，共一百零四页95损伤特点：（1）外照射引起的急性体表损伤；（2）氡及其子体内照射引起的肺癌；（3）镭内照射引起的骨肿瘤。典型事例：（1）X射线被发现一个月，X射线的制造者 Grubbe的手发生了“特异性皮炎”；（2）1896年，Edison和助手Morton自身试验，眼部受照数小时后，眼痛，结膜炎；2.辐射防护的简史本讲稿第九十五页，共一百零四页96（2）中期辐射损伤认识时期 （又称放射线诊断、治疗损伤时期）时间：19301960年代特点：医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段，却缺乏对辐射远期效应的认识，病人由于接受高累积剂量而诱发过多的白血病、骨肿瘤、肝癌等恶性肿瘤。2.辐射防护的简史本讲稿第九十六页，共一百零四页97 损伤对象：接受超剂量辐射照射的病人，较突出的例子有：(1)19351954年，在英国应用X射线局部照射治疗 强直性脊椎炎的病人；(2)19441951年，在德国应用镭224注射治疗强 直性脊椎炎，关节炎及结 核病的病人；(3)19281954年，在一些国家中应用钍造影剂进行 x射线造影的病人。2.辐射防护的简史本讲稿第九十七页，共一百零四页98（3）近期辐射损伤认识时期 （又称流行病学调查所见的辐射损伤时期）时间：1960年代现在特点：早期的职业性急性辐射损伤，除事故外，巳极为罕见了。中期所见到的高发生率的恶性肿瘤，得以避免。除事故外，只能用大群体的或高人年的流行病学的调查方法，才能发现辐射损伤或危害的增加。2.辐射防护的简史本讲稿第九十八页，共一百零四页99重点调查对象包括：(1)职业性受照射群体的流行病学调查；(2)放射事故受害者调查；(3)出生前受X射线诊断照射的群体流行病学 调查；(4)高辐射本底地区居住者的流行病学调查；(5)原子弹、氢弹、切尔诺贝利事故受害者跟踪调查。2.辐射防护的简史本讲稿第九十九页，共一百零四页100调查结论：迄今为止的流行病学的调查资料证明：在低剂量下，唯一潜在的辐射危害是致癌。非特异性寿命缩短末见发生。遗传危害也未见增加。低于职业性剂量限值的辐射水平的长期慢性照射，是否会增加恶性肿瘤尚不明确。出生前诊断性X射线的照射量，是否能增加出生后的小儿癌症的发病率，尚有争议。高本底地区居民流行病学的调查，均末证实遗传危害的增加或恶性肿瘤较对照群体有过多的发生。2.辐射防护的简史本讲稿第一百页，共一百零四页101 3.辐射防护的基本任务和目的基本任务：（1）允许可能产生辐射的实践 （2）保护人员、后代、环境目的：（1）防止有害的确定性效应；（2）限制随机性效应的发生率，合理 尽可能低。3.辐射防护的基本任务和目的本讲稿第一百零一页，共一百零四页1024.辐射防护的主要内容研究防止辐射对人体危害的综合性学科。辐射剂量学辐射防护标准辐射防护技术辐射防护评价辐射防护最优化辐射安全管理4.辐射防护的主要内容本讲稿第一百零二页，共一百零四页103ICRP（PublicationPublication）InternationalCommissiononInternationalCommissiononRadiologicalProtectionRadiologicalProtection国际放射防护委员会国际放射防护委员会ICRU（ReportReport）InternationalCommissiononInternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurementsRadiationUnitsandMeasurements国际辐射单位与测国际辐射单位与测量委员会量委员会UNSCEARUnitedNationsScientificcommitteeUnitedNationsScientificcommitteeontheEffectsofAtomicRadiationontheEffectsofAtomic
