高等电离辐射防护教程 外照射防护课件.pptx

1、1内外照射的特点照射方式照射方式辐射源类型辐射源类型危害方式危害方式常见致电离粒子常见致电离粒子照射特点照射特点内照射内照射多见开放源多见开放源电离、化学毒性电离、化学毒性、持续持续外照射外照射多见封闭源多见封闭源电离电离高能高能、质子、质子、 、X、n间断间断粒子的防护Alpha particles can be blocked byA sheet of paperOne or two inches of airThe outer layer of the skinThus, materials that emit alpha radiation are only dangerous if

2、inhaled or ingested (where they can be next to biological tissue)射线的防护Beta particles can be blocked byA thin aluminum plateSeveral feet of airThe first few layers of the skinThus, beta particles are dangerous if inhaled or ingested and to the cornea（角膜）, where they can cause cataracts （白内障）射线的防护Gamm

3、a particles can be blocked byA couple inches of leadA few feet of concreteThus, care must be taken to shield oneself from gamma radiationX-rays are similar to gamma rays but do not penetrate as far-you are probably safe if separated by a normal wall由于射线贯穿能力的限制，可以构成外照射的射线包括：中子、及X射线、较高能量的射线8主要内容主要内容 7

4、.1 7.1 外外照射防护的一般方法照射防护的一般方法 X X、 射线射线的外照射的外照射防护防护 7.2 剂量率的计算7.3 x、射线在物质中的减弱规律7.4 x、射线的屏蔽计算 7.5 7.5 带电粒子带电粒子外外照射剂量计算及防护照射剂量计算及防护中子剂量计算及防护中子剂量计算及防护 （第八章）（第八章）第一节 外照射防护的一般方法外照射防护的基本原则外照射防护的基本方法屏蔽材料的选择原则确定屏蔽厚度所需用的参数和资料外照射防护的基本原则内外照射的特点外照射防护的基本原则：尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受照射不超过国家规定的剂量

5、限值。照射不超过国家规定的剂量限值。照射方式照射方式辐射源类型辐射源类型危害方式危害方式常见致电离粒子常见致电离粒子照射特点照射特点内照射内照射多见开放源多见开放源电离、化学毒性电离、化学毒性、持续持续外照射外照射多见封闭源多见封闭源电离电离高能高能、质子、质子、 、X、n间断间断外照射防护的基本方法外照射防护三要素： 时间、距离、屏蔽外照射防护的基本方法1.时间防护法 累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备，减少受照时间外照射防护的基本方法2. 距离防护法 剂量率与距离的平方成反比（点源）措施：远距离操作；任何源不能直接用手操作；注意射线防护。外照射防护的基本方法3. 屏蔽防护法措施：设置

6、屏蔽体辐射源的类型、射线能量、活度屏蔽材料的选择和厚度的计算：注意散射和孔隙泄漏屏蔽材料的选择屏蔽材料的选择原则射线射线类型类型作用的作用的主要形式主要形式材料选材料选择原则择原则常用屏蔽材料常用屏蔽材料 电离、激发电离、激发一般低一般低Z材料材料纸、铝箔、有机玻璃等纸、铝箔、有机玻璃等 、e电离、激发、轫电离、激发、轫致辐射致辐射低低Z高高Z材材料料铝、有机玻璃、混凝土、铅铝、有机玻璃、混凝土、铅P、d核反应产生中子核反应产生中子高高Z材料材料钽、钚钽、钚X、 光电、康普顿、光电、康普顿、电子对电子对高高Z材料材料铅、铁、钨、铀；铅、铁、钨、铀；混凝土、砖、去离子水等混凝土、砖、去离子水等n

7、弹性、非弹性、弹性、非弹性、吸收吸收含氢、含硼材含氢、含硼材料料水、石蜡、混凝土、聚乙烯；碳水、石蜡、混凝土、聚乙烯；碳化硼铝、含硼聚乙烯等化硼铝、含硼聚乙烯等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确定屏蔽厚度所需用的参数和资料居留因子居留因子T种类种类举举 例例T1全居留全居留值班室、控制室、工作室、实验室、车间、放值班室、控制室、工作室、实验室、车间、放射

8、工作人员经常用的休息室；宿舍；儿童娱乐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。场所；宽得足以放办公桌的走廊；暗室。T1/4部分居留部分居留容不下放办公桌的走廊；杂用房；不常用的休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。息室；有司机的电梯；无人看管的停车场。T1/16偶然居留偶然居留候诊室；厕所；楼梯；自动电梯；储藏室；人候诊室；厕所；楼梯；自动电梯；储藏室；人行道、街道。行道、街道。第二节 X、射线的外照射防护X、辐射源及辐射场剂量率的计算、射线在物质中的减弱规律、射线的屏蔽计算X、辐射源及辐射场（一）X射线机X射线在医

9、学中的应用视摄影X线计算机体层成像（X-CT）（二）辐射源1.点源 距离比源本身的几何尺寸大10倍以上（5-7倍）。2.非点源：实际工作中，不能被当做点源的辐射源计算外照射剂量，必须考虑源的形状、体积、源体积内的散射和自吸收等任何非点源都可以分割成足够数目的点源X、辐射源及辐射场剂量率的计算是屏蔽设计的基础。一放射性活度：二二吸收剂量率吸收剂量率三三比释动能率比释动能率剂量率的计算一、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。居里：Ci1 Ci = 3.71010 Bq例1 2

10、26Ra的半衰期为1602年，1g 226Ra的放射性活度为多少？1g 226Ra的原子个数为：tteAeNNdtdNA00/212310665.210022.62261N)(1066. 3693. 010BqNTNA二、吸收剂量率空间任意一点的光子注量与吸收剂量之间的关系： 射线在注量率为的某一点处空气中产生的吸收剂量率 Gy/s射线在计算剂量点处的剂量率 该种能量的射线在空气中的质能吸收系数E射线的能量EdmdDenDen二、吸收剂量率空间任意一点的光子注量与吸收剂量之间的关系：例2在工作场所某点处，用仪器测得能量为1.00MeV的射线的注量率为3.1 107（m-2s-1），计算此点在空

11、气中吸收剂量率。查表得：EdmdDenkgmen2310787. 2若已知空气中某一点的吸收剂量率，可用下式计算同一点其它物质的吸收剂量率：二、吸收剂量率aaenMenMDD)()(研究辐射在该物质中的质能吸收系数研究辐射在该物质中的质能吸收系数研究辐射在空气中的质能吸收系数研究辐射在空气中的质能吸收系数研究辐射在空气中的吸收剂量率研究辐射在空气中的吸收剂量率研究辐射在该物研究辐射在该物质中的吸收剂量质中的吸收剂量率率二、吸收剂量率XfXXeWDmaenmenaaenmenm/85.33/XfXXeWDmaenmenaaenmenm/85.33/2RAXXAR2照射量率常数照射量率常数miie

12、niWeEXi1三、比释动能率2RAKkKARK2比释动能率常数比释动能率常数三、比释动能率例3计算活度为3.7 1010Bq的60Co点源在1m远处空气中产生的比释动能率为多少？2RAKk上节回顾tteAeNNdtdNA00/EDenaaenMenMDD)()(2RAKk四、非点源剂量率的计算辐射源大小、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。1、32P的半衰期是14.3 d, 1g 纯32P的放射性活度是多少贝可(Bq)？2、在距辐射源某点处，用仪器测得能量为1.50Me

13、V的射线的注量率为2.1 107（m-2s-1），计算此点在空气中吸收剂量率。2、计算距活度为3.71010Bq的137Cs放射源1米处肌肉组织的吸收剂量率。2、计算活度为3.7 108Bq的198Au点源在0.8m远处空气中产生的比释动能率为多少？随堂作业宽束与窄束射线通过物质后，有两部分组成。一部分是发生一次或多次康普顿散射的散射光子，其能量和方向都会发生变化，即射线束会发散变宽，称为“宽束”；一部分是没有发生康普顿散射的光子，能量与方向均无变化，仍以原来的方向前进，射线束并不变宽，称为“窄束”。、射线在物质中的减弱规律窄束X或射线的减弱规律窄束单能或射线在物质中的减弱规律deNN0线衰减

14、系数，cm-1。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，值最小。值最小。窄束X或射线的减弱规律两个概念能谱的硬化：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。平均自由程：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，估算类似材料之间的厚度转换，1221dd宽束X或射线的减弱规律宽束射线在物质中的减弱规律将窄束减弱规律加以修正：线衰减系数，cm-1。d0BeNN宽束X或射线的减

15、弱规律B积累因子（build-up factor)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取决于：源的形状，光子能量，屏蔽材料的原子序数，屏蔽层厚度，屏蔽层的组合及照射的几何条件给定辐射源和屏蔽介质的话，只与光子能量给定辐射源和屏蔽介质的话，只与光子能量E 和介质和介质厚度（平均自由程数厚度（平均自由程数d）有关，即）有关，即B（E，d）。 colnNNB,colnxXXB,（1）查表法；(书上附表4、5)单层介质，B值的确定单层介质，B值的确定（2）公式法dadaxeAeAB21)1 (11RbaBRe1多层介质的累积因子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

16、，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：能量低时，能量高时，排列屏蔽材料时，应低Z在前，高Z在后)(,)(,maxbabbaatddEBddEBB)( ,高dEBBt)( ,)( ,高低dEBdEBBt)( ,)( ,)(min,高低高dEBdEBBt铅：原子序数、密度大，铅：原子序数、密度大， 对低能和高能的对低能和高能的X或或射线有很射线有很高的减弱能力，但在高的减弱能力，但在1Mev到几到几Mev的能区，减弱能力最差的能区，减弱能力最差缺点：成本高，结构强度差，不耐高温。缺点：成本高，结构强度差，不耐高温。铁：屏蔽性能比铅差。但成本低，易获得，易加工。铁：屏蔽性

17、能比铅差。但成本低，易获得，易加工。混凝土：价格便宜，结构性能良好。多用作固定的防护屏混凝土：价格便宜，结构性能良好。多用作固定的防护屏障。障。水：屏蔽性能较差，但有特殊优点：透明度好，可随意将水：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、水池形式贮存固体物品放入其中。常以水井、水池形式贮存固体辐射源。辐射源。和射线的屏蔽计算利用宽束减弱规律计算屏蔽d0BeNN查表、查图法查表、查图法例4利用水井法储存一个活度为1.2 1014Bq的60Co源，要求水井表面的剂量率不大于110-2mGy/h。为安全起见引入2倍安全系数，试求井水的最小深度？1）减弱倍数K辐射场中某点

18、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。表示屏蔽材料对辐射的屏蔽能力，无量纲。)d,E(B/e(d)H/Hkd110附表附表6-14（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。表示辐射透过屏蔽材料的能力，无量纲。1d101e )d,(H(d)/HKEB附图附图1-63）半减弱厚度与十倍减弱厚度（1）半减弱厚度1/2：half value thickness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 ：tenth value th

19、ickness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2/ 110/ 132. 31/2、 1/10 并不是绝对的常数例5将60Co和137Cs 源所产生的剂量率减弱104倍所需铅屏蔽层的厚度为多少？将50MV的射线源所产生的剂量率减弱108倍所需铅屏蔽层的厚度为多少？随堂作业对波长为1.5410-10m的射线，铝的线性吸收系数为132cm-1，铅的线性吸收系数为2610cm-1 ，要和1mm厚的铅层达到同样的屏蔽效果，铅板的厚度应为多大？已知；铝对波长为0.710-10m的射线的质量吸收系数为0.5m2 kg-1，铝的密度为2.7103kg m-3。若要使波长为0.7

20、10-10m的射线的强度降低到原来的1/100，铝板应为多厚？第三节 带电粒子外照射剂量计算及防护一、射线的防护二、二、射线的剂量计算射线的剂量计算三、三、射线的屏蔽计算射线的屏蔽计算四、重带电粒子的屏蔽计算射线的防护射线具有一定的穿透能力，易被组织表层吸收，引起表层组织的辐射损伤。射线与物质作用的一个特点是产生韧致辐射。韧致辐射的强度与射线的能量和屏蔽材料的原子序数有关；韧致辐射的最大能量近似等于初级粒子的能量；射线的防护射线的防护必须考虑两层屏蔽：第一层用低原子序数的材料（减弱韧致辐射）屏蔽射线（常用烯基材料、有机玻璃及铝等）第二层用高原子序数的材料屏蔽韧致辐射（常用生铁、钢板和铅板）射线

21、的剂量计算在物质中的衰减近似服从指数衰减规律；射线为连续谱；散射明显：散射不仅与空气成分、离源的距离有关；而且与源周围散射物的存在及几何形状、位置有关；很难用公式来描述散射的影响；至今尚无满意的理论公式来计算源的剂量；常用经验公式。射线的剂量计算（点源）洛文格(Lovinger) 总结了12种放射性核素的直接测量数据，提出了著名的经验公式；当射线的能量为0.1672.24MeV时， 用公式： 常数吸收介质的密度归一化系数（射线的表观吸收系数无量纲）；最大能量有关的参数（与点源的放射性活度剂量率处吸收介质的（距点源式中：时，当);/()/() 1(31059. 41059. 4)/)/();()

22、/()/01 1 )(1 )(322325325221112cmgBqhmGyCeCEvEvKBqhmGyKgcmvCBqAhmGycmgrDeCvrCvrvreeCrCrKADCvrvrCvr1*77. 0*;17. 1*,)(*)()()*2()036. 0(6 .1855 . 1 , 15 . 15 . 0 , 5 . 15 . 015. 0 , 2)*2()036. 0(0 .1611. 321090max37. 140. 155. 0maxmaxmaxmaxmaxmaxEEEEBiEESrMeVEMeVEMeVEEEEvMeVECMeVECMeVECEEEveCvCE对于其他核素；，

23、对于对于谱平均能量论计算的转变为容许跃迁时，理假定射线的平均能量射线的最大能量，当吸收介质为软组织时当吸收介质为空气时，按下式计算：和参数常用核素的一些物理性质射线的剂量计算（点源）点源空气中吸收剂量的粗略估算1228.1 10/DA r单位：Gy/h式中：A是活度，Bq；r是距离，m。射线的剂量计算（面源）无限平面源：所考虑的点到该平面的距离为x（g/cm2) ,该点的吸收剂量率为：)/()/)()1(31)/0ln11ln11089.2)(2222)1()1()1(4hmGycmgxxDCeCcmBqCevxcCvxeevxCCCEvxDACvxvxCvxA处的吸收剂量率（离平面放射性物质

24、的面密度（式中，时当射线的剂量计算（面源）圆盘源：所考虑的点在圆盘的轴上，离圆盘的距离为a，圆盘的半径为R0，则圆盘源在该点的吸收剂量率为：源的情况时，上式变为无限平面当时当0111(40111()1(2400202ln1 1089. 2),()1ln(211089. 2),(,ReeeaQCCEvRaDZQaeeeePCCEvRaDQPWhenvCQaRPRaZvZvaQaAvZvaQaQZA计算活度为1Ci的32P 点源在相距30.5cm处的空气中产生的吸收剂量率。假设皮肤表面被32P沾污，沾污程度为3.7104Bq/cm2，求沾污皮肤的吸收剂量率。随堂作业射线的屏蔽计算射线的防护必须考虑

25、两层屏蔽：第一层用低原子序数的材料 屏蔽射线（常用烯基材料、有机玻璃及铝等）第二层用高原子序数的材料 屏蔽韧致辐射（常用生铁、钢板和铅板）屏蔽材料的厚度一般应等于屏蔽材料的厚度一般应等于 射线在物质中的最大射程射线在物质中的最大射程粒子和单能电子束屏蔽层的计算能量为E（MeV）的单能电子束在低Z材料中的射程有如下经验公式， 当0.01E 2.5Mev时：当E2.5Mev时： R0 = 0.530E-1.06 其中，射程R0用质量厚度表示，单位是gcm-2，E为粒子的最大能量，单位是Mev。用其能量等于 射线能谱中的最大能量Emax所的单能电子的射程表示射线的射程EERln0954.027.10

26、412.0粒子和单能电子束屏蔽层的计算电子、粒子在常用轻材料（如铝、塑料、普通玻璃等）中以质量厚度表示的射程几乎相同。相应材料的屏蔽厚度d计算：d =R/如果屏蔽层厚度小于粒子的最大射程， 粒子在屏蔽材料中的减弱可以用粒子的半减弱层1/2方法来估算（与屏蔽计算类似）2. 轫致辐射的屏蔽计算式中：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。式中：设计一个存放活度为3.7 1012Bq的32P 点状源的容器，假定用有机玻璃做内屏蔽层，铅做外屏蔽层，计算所需有机玻璃与铅层的厚度？（假设离辐射源1m处的剂量当量率控制水平为7.5Sv/h）内外层材料若颠倒效果如何

27、？随堂作业例6将有一个活度为3.7 1011Bq的32P 固体源，要求容器外0.2m处空气中的吸收剂量率小于25Sv/h。如何设计容器的厚度？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。查表法：重带电粒子的屏蔽计算重带电粒子的屏蔽计算公式法：第八章 中子剂量计算及防护一、中子源二、中子的剂量计算三、中子的防护中子的分类类别能量 (eV)能量 (eV)慢中子0103210-3冷中子0.025热中子0.5超热中子11000共振中子中能中子1035105快中子5 105107非常快中子1075107超快中子

28、5 1071010相对论中子1010中子辐射源加速器中子源加速器中子源反应堆中子源反应堆中子源等离子中子源等离子中子源中子源中子源按产生方式按产生方式按能谱按能谱多能中子源多能中子源中子源中子源放射性核素中子源放射性核素中子源单能中子源单能中子源中子源注意事项：往往伴有 辐射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。名称名称放射放射性核性核素素反应反应类型类型半衰期半衰期T 1/2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中子产额中子产额y，10-6S-1Bq-1中子源发射率为中子源发射率为106 s-

29、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

30、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放射性核素中子源的特性加速器中子源利用被加速器加速的带电粒子轰击某些靶物质导致核反应产生的中子。特点：中子产额高加速粒子为：氘（d）或质子（p）MeVHendD27. 33MeVHendT586.174T(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。反应堆中子源缺点：装置结构大缺点：装置结构大、造价高、辐射、造价高、辐射安全问题安全问题优点：中子数量优点：中子数量多，能谱宽多，能谱宽（0.07517MeV）中子在机

31、体组织中发生的重要的相互作用（En100MeV）中子的剂量计算元素相 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 比释动能计算对于单能中子：对于具有谱分布的中子：nenEKD)(EdEdEdKDEtr)(0剂量换算因子法：剂量换算因子法：根据某一中子源或确定能量的中子注量率，可计算吸收剂量率：比释动能计算DfD中子的注量中子的注量率率(m-2s-1)中子的剂量转化因中子的

32、剂量转化因子子(Gy/中子中子m2)各种中子源的剂量换算因子中子能量En, MeV剂量换算因子fD10-15（Gy/中子m2)中子能量En, MeV剂量换算因子fD10-15（Gy/中子m2)2.510-81.010-71.010-61.010-51.010-41.010-31.010-21.010-15.010-1125100.4610.5780.6320.6040.5790.5150.4460.7821.8043.0834.2675.2116.0072050钚-硼源，2.8（平均）钚-铍源，4.2（平均）镭-铍源，3.9(平均）镅-铍源，4.5(平均）钚-铍源，4.5(平均）锎-252源7

33、.1239.1084.1384.7334.7265.3384.6943.630放射性核素中子源的特性名称名称放射放射性核性核素素反应反应类型类型半衰期半衰期T 1/2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106 s-1，距离，距离1m处的处的照射量照射量率，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）1

34、5.0h60.4d138.4d1620a87.75a24390a432a10.8713.0811.310.7411.50.830.0294.24.04.54.14.53.515.1467.640554.143.254.13.761041.331040.1031551.294.392.58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En，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f Hi，n10-15 Svm2中子注量率中子注量率LCm-2s-1 2.510-8 110-7 110-6 110-5 110-4

35、 110-3 110-2 110-1 510-1 1 2 5 10 20 50210Po-B En2.8210Po-Be En4.2226Ra-Be En4.0239Pu-Be En4.1241Am-Be En4.5252Cf源源 En2.132222222 7.4 11 10.6 9.3 7.8 6.8 6.0 5.0 8.0 7.5 7.3 7.5 7.4 9.15 1.068 1.157 1.263 1.208 1.157 1.029 0.992 5.78719.8432.6839.6840.6540.8542.7445.54 33.1 35.5 34.5 35.2 39.5 33.21

36、260.1240.1219.9230.0240.1270.0280.0 48.00 14.00 8.608 7.000 6.832 6.800 6.500 6.100 8.400 7.840 8.040 7.880 7.040 8.364中子辐射权重因子WR，中子当量剂量换算因子FHI，N和对应的中子注量率10SVH-1例7求距中子发射率为2.5106中子/s的钚-铍源1米处的当量剂量率。中子的剂量计算解：查得钚-铍中子源的fD=4.73310-15Gym-2, E(平均）=4.2MeV, WR=10, s=2.5106中子/s， r=1msSvfWHDRRT/1042. 910733. 41

37、014105 . 291526.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。中子在屏蔽层中的减弱规律中子的防护水：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

38、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。有的资料给出8.151022。有的资料给出8.31022。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）nB4C

39、6.710227. 8710227.9210224.11022 5.710223.2510222.4210227.681022常用屏蔽材料中的含氢量张弛长度法分出截面法中子屏蔽计算)exp()(0Ldd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。分出截面法满足上述条件时，中子在屏蔽体中的减弱规律：窄束宽束drred0)(dn

40、rreBd0)(原子量原子量10，宏观分出截面：，宏观分出截面：58. 021. 0AR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

41、.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。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出射中子与入射粒子的夹角射粒子的夹角混凝土的平

42、均十倍衰减混凝土的平均十倍衰减厚度厚度1/10，e gcm-2（，n）1634555565658585PtOBePbOMgBePb90055067.5067.5090090067.5067.50787185868486163117（p，n）88101010121212CTaMgSSiMgSSi00000000000000007481787878787878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，e gcm-213131420CTaAlAl00001001007481717

43、1（d，n）1.681416184054BeTaTaBeAlBeBe0010010000000000747474747186115（3He，n）18Cu74（，n）（，f）45238U90085中子屏蔽计算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。LdnrrRqeBd0)(4ln12LnRrqAyBd厚度不小于20cm的水、石蜡、聚乙烯一类的含氢材料，取Bn5；铅

44、，Bn3.5；铁，Bn=2.6Bn取值结束语结束语辐射防护的基本任务是保护职业放射性工作的人员、公众及其后代的健康与安全，保护环境，促进原子能事业的发展。希望大家全面复习取得好成绩！小结1 1）三种效应发生的几率都随）三种效应发生的几率都随Z Z值增大而增大，因此值增大而增大，因此高原子序数的物质对光子具有更好的阻挡作用，高原子序数的物质对光子具有更好的阻挡作用，这也是这也是NaINaI探测器探测效率比探测器探测效率比HPGeHPGe高的原因高的原因2 2）三者随）三者随E E的变化不尽相同，的变化不尽相同， k k、c c都随都随E E增增加而降低，但加而降低，但k k降低的速度要比降低的速度要比c c快的多，快的多， p p随随E E的增加而增长的增加而增长