中子劑量與防護(hù)

1、中子劑量和防護(hù)-正文中子劑量通常指中子吸收劑量或中子劑量當(dāng)量（見(jiàn)輻射劑量）。不同能量的中子同人體組織中的元素（氫、氮、氧、碳等）發(fā)生不同的相互作用（見(jiàn)中子核反應(yīng)和宏觀中子物理），所產(chǎn)生的具有一定能量的次級(jí)帶電粒子能夠引起電離和激發(fā)，從而使肌體受到損傷。劑量學(xué)涉及的主要物理問(wèn)題是散射、核裂變和輻射俘獲等. 研究中子在生物組織中不同深度的吸收劑量和劑量當(dāng)量的模型有：半無(wú)窮大板塊、有限圓柱體（直徑為30厘米，高為60厘米）和橢圓柱體（長(zhǎng)半軸為18厘米，短半軸為12厘米，高為60厘米）模型。模型的材料組成應(yīng)同軟組織的相當(dāng),密度為1g/cm3。能量范圍從10-2eV延伸至 2000MeV。其中對(duì)半無(wú)窮大

2、板塊模型和有限圓柱體模型研究的結(jié)果,是目前確定中子注量率-劑量當(dāng)量率換算系數(shù)的基礎(chǔ)。 平行中子束垂直入射到一塊物質(zhì)上時(shí)，該物質(zhì)的吸收劑量D隨深度的分布（示意圖見(jiàn)圖1）同輻射的情形相似：吸收劑量的最大值并不出現(xiàn)在表面，而是出現(xiàn)在某個(gè)深度處，這個(gè)深度取決于中子的能量。醫(yī)學(xué)上就是通過(guò)調(diào)節(jié)輻射的能量，把這個(gè)最大值對(duì)準(zhǔn)病變組織的部位進(jìn)行放射治療。放射防護(hù)規(guī)定：對(duì)個(gè)人所受劑量的限制是由劑量當(dāng)量決定的。不同能量中子的有效品質(zhì)因數(shù)坴(見(jiàn)輻射劑量)的數(shù)值示于圖2。此外，由測(cè)得的中子注量率可以換算到劑量當(dāng)量率。目前各國(guó)都采用圖3所示的數(shù)值。 中子劑量測(cè)定 主要指中子吸收劑量和劑量當(dāng)量的測(cè)量。此外還包括表

3、示劑量分布的微劑量測(cè)量。通常使用組織等效電離室，乙烯-聚乙烯正比計(jì)數(shù)器,硫酸亞鐵劑量計(jì)以及量熱計(jì)等測(cè)量吸收劑量。在多數(shù)情況下，組織等效電離室是測(cè)定快中子吸收劑量最準(zhǔn)確的裝置儀器。劑量當(dāng)量測(cè)量?jī)H適用于輻射防護(hù)，所采用的方法分場(chǎng)所監(jiān)測(cè)和個(gè)人監(jiān)測(cè)兩類，其響應(yīng)正比于最大劑量當(dāng)量。微劑量測(cè)定的目的在于從實(shí)驗(yàn)上研究輻射在直徑為微米量級(jí)或更小的球體內(nèi)能量沉積的空間分布和譜分布。微劑量學(xué)所考慮的體積應(yīng)同生物細(xì)胞的大小相當(dāng)，借以模擬輻射在生物細(xì)胞、細(xì)胞組分和生物大分子中的能量沉積。常用的測(cè)量?jī)x器是低壓組織等效氣體的“無(wú)壁”計(jì)數(shù)器，但測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理牽涉到很復(fù)雜的技術(shù)。 中子防護(hù) 目的在于減少工作人員

4、所受的輻射劑量，并盡可能將它控制在放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值以下。職業(yè)性放射性工作人員每年所受的劑量當(dāng)量限值為 50mSv(5rem)。表中給出對(duì)不同能量的中子相當(dāng)于 25Sv(2.5mrem)每小時(shí)的中子注量率以及 1mSv（0.1rem）的中子注量。 減少防護(hù)工作人員受中子照射的措施除了盡量縮短受照時(shí)間、盡可能遠(yuǎn)離中子源以外，還需對(duì)中子源進(jìn)行有效的屏蔽。 不同能量的中子同物質(zhì)相互作用有不同的特點(diǎn)（見(jiàn)中子核反應(yīng)和宏觀中子物理）。因此屏蔽熱中子要用含吸收截面大、俘獲輻射光子能量低的材料，如硼、鋰以及它們的化合物等。屏蔽快中子時(shí)首先需要用慢化能力強(qiáng)的材料將快中子的能量降低,然后用吸收截面大、俘獲輻射

5、光子能量低的材料加以吸收?？熘凶勇闹饕^(guò)程對(duì)于重核及中重核是非彈性散射；對(duì)于輕核是同原子核發(fā)生彈性散射。對(duì)于一次彈性散射，靶原子核的質(zhì)量越接近中子的質(zhì)量，中子損失的能量也就越大。因此屏蔽能量不很高的快中子最有效的元素是氫，通常采用的是含氫成分較多的水、石蠟、聚乙烯等輕材料。對(duì)于幾兆電子伏以上能量的中子，可以用含重核或中重核的材料通過(guò)非彈性散射使其能量迅速降低然后再用含氫材料進(jìn)一步使其慢化,最后被含10B或6Li材料吸收。因此，在規(guī)劃屏蔽層的布局和確定屏蔽層厚度時(shí)必須知道中子能譜及各類材料的不同中子能量的有關(guān)反應(yīng)截面數(shù)據(jù)，并根據(jù)上述特點(diǎn)對(duì)屏蔽層填料作合理安排，據(jù)某種理論模型進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。對(duì)大

6、型中子源常用的屏蔽計(jì)算方法有雙群法、多群法和移出擴(kuò)散法等。放射性同位素中子源的屏蔽計(jì)算常用分出截面法和半（或1/10）值層減弱法。若屏蔽層足夠厚，又含有足夠量的氫時(shí)，可用分出截面法進(jìn)行計(jì)算。在近似計(jì)算中，可用裂變中子譜的分出截面。 半（或1/10）值層減弱系指將輻射量（注量、吸收劑量或劑量當(dāng)量等）降至 1/2（或1/10）時(shí)所需的屏蔽層厚度。半值層厚度(HVT)同1/10值層厚度(TVT)的換算關(guān)系式是：HVT0.301TVT。 普通混凝土對(duì)單能中子的1/10值厚度示于圖4。 屏蔽放射性中子源，可以單獨(dú)使用水、石蠟等；也可兼用其他慢化材料和吸收材料，或?qū)⒙牧虾臀詹牧匣旌鲜褂茫ㄈ绾鹁垡蚁?/p>

7、、含硼石蠟等）。對(duì)大型中子源（如加速器、反應(yīng)堆）的屏蔽比較復(fù)雜，常以普通混凝土和重混凝土等屏蔽材料為主，還要采用鐵一類的物質(zhì)屏蔽輻射和快中子。 在中子輻射防護(hù)中，除了中子以外還應(yīng)當(dāng)特別注意對(duì)輻射的防護(hù)。這是因?yàn)榉磻?yīng)堆、加速器和很多放射性同位素中子源都伴有很強(qiáng)的輻射。在很多情況下，輻射的劑量當(dāng)量大大超過(guò)中子的劑量當(dāng)量。例如,鐳-鈹中子源的劑量當(dāng)量率約比中子劑量當(dāng)量率高50倍。即使是被認(rèn)為劑量較少的镅-鈹中子源,輻射劑量當(dāng)量率也占總劑量當(dāng)量率的百分之幾十。 在使用放射性同位素中子源時(shí)，要嚴(yán)格防止放射性物質(zhì)的泄漏。特別是使用鐳-鈹中子源時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查是否有氡氣漏出。一旦發(fā)現(xiàn)有漏出，就應(yīng)及時(shí)采取措施。輻

8、射劑量-正文包括計(jì)算媒質(zhì)在輻射場(chǎng)中吸收輻射的能量和推斷輻射對(duì)人體健康造成的危害兩個(gè)方面。 吸收劑量  媒質(zhì)在輻射場(chǎng)中吸收輻射能量的度量,用D表示。Dd劔/dm，式中d劔是電離輻射授予某一體積元中物質(zhì)的平均能量，dm為該體積元中物質(zhì)的質(zhì)量。它的國(guó)際制(SI)單位是戈瑞(Gy)，1Gy1J/kg，暫時(shí)并用單位是拉德(rad)，1rad=10-2Gy。 劑量當(dāng)量 輻射對(duì)人體產(chǎn)生的危害，不僅與所受的吸收劑量有關(guān)，而且還與輻射的品質(zhì)以及其他因素有關(guān)。為了以同一種尺度衡量不同品質(zhì)的輻射對(duì)人體產(chǎn)生的效應(yīng)，輻射防護(hù)上引進(jìn)了劑量當(dāng)量H，其定義為H=DQN，Q是用以表征輻射品質(zhì)的品質(zhì)因數(shù),N是

9、其他修正因子的乘積，目前國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)指定N1。劑量當(dāng)量的國(guó)際制單位為希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg,暫時(shí)并用單位是雷姆(rem)，1rem=10-2/Sv。 Q值是在所關(guān)心的一點(diǎn)處的水中碰撞阻止本領(lǐng)(L)的函數(shù)，國(guó)際輻射單位和測(cè)量委員會(huì)規(guī)定的 Q與L的關(guān)系如表所示。而最大劑量當(dāng)量與最大劑量當(dāng)量所處深度的吸收劑量的比稱為有效品質(zhì)因數(shù)，記作坴.輻射對(duì)人體的傷害直接與隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率相關(guān)，評(píng)價(jià)吸收劑量對(duì)人體的傷害時(shí)，常假定隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率與吸收劑量成線性關(guān)系。許多資料表明，劑量在幾戈瑞以下隨機(jī)效應(yīng)發(fā)生率E與D 的關(guān)系可以表示為：EaD+bD2，其中a和b是常量。對(duì)E的貢獻(xiàn)在高劑量（1G

10、y以上）和高劑量率（1Gy/min以上）時(shí)，以bD2為主，低劑量時(shí)，以aD為主。因此劑量當(dāng)量不能用于評(píng)價(jià)事故性高吸收劑量照射所引起的人體有害效應(yīng)。 集體劑量當(dāng)量 由于某種實(shí)踐或輻射源而使某一群體全體成員接受的劑量當(dāng)量的總和。用以評(píng)價(jià)這一組人員所受的危害。用Sk表示，定義式為。式中p(H)是群體中按劑量當(dāng)量H的微分分布函數(shù)。 劑量當(dāng)量負(fù)擔(dān) 在某些情況下，群體長(zhǎng)期受某種輻射源的照射，例如核爆炸落下塵埃或核工廠排放的放射性廢物所產(chǎn)生的照射，劑量當(dāng)量負(fù)擔(dān)用以評(píng)價(jià)這種情形對(duì)將來(lái)所造成的照射危害，用He表示，其定義式為，式中 是某一群體中每人的某一器官或組織所受的平均劑量當(dāng)量率。 約定

11、劑量當(dāng)量 是劑量當(dāng)量負(fù)擔(dān)的一個(gè)特例，是人體單次攝入的放射性物質(zhì)對(duì)某一器官或組織在此后終止攝入放射性物質(zhì)的50年內(nèi)產(chǎn)生的累積劑量當(dāng)量。中子核反應(yīng)neutron induced nuclear reaction    中子同原子核相互作用引起的核反應(yīng)。中子的重要特征是不帶電，不存在庫(kù)侖勢(shì)壘的阻擋，這就使得幾乎任何能量的中子同任何核素都能發(fā)生反應(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用中，低能中子的反應(yīng)起更重要的作用。   中子核反應(yīng)主要有： 中子裂變反應(yīng)。某些重核如235U俘獲中子發(fā)生裂變，記作（n，f），

12、裂變同時(shí)還放出23個(gè)瞬發(fā)中子，并釋放很大的裂變能，這種中子的增殖可使裂變反應(yīng)持續(xù)不斷進(jìn)行，形成裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這是獲取核能的重要途徑。中子輻射俘獲。中子被核俘獲后形成復(fù)合核，然后通過(guò)放出一個(gè)或多個(gè)光子退激 ，記作（ n， ）研究射線的能譜可以得到復(fù)合核能級(jí)結(jié)構(gòu)、輻射過(guò)程性質(zhì)的信息，（ n， ）反應(yīng)對(duì)一切穩(wěn)定核都是重要的，甚至中子能量很低時(shí)也能發(fā)生，（n，） 反應(yīng)還是生產(chǎn)核燃料 、超鈾元素等的重要反應(yīng) 。 此外 ，還有中子的彈性散射和非彈性散射；中子被核吸收可放出 2個(gè)、3 個(gè)中

13、子的（ n，2n ），（ n ，3n）反應(yīng)；發(fā)射帶電粒子的（n，X）反應(yīng)以及吸收中子不放出中子的中子吸收等等。   中子核反應(yīng)在研究核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)機(jī)制及核能利用中占重要地位。 宏觀中子物理-正文研究中子同大塊媒質(zhì)相互作用的核物理分支。它著眼于大量中子在單一媒質(zhì)中的平均行為。它首先是由于裂變反應(yīng)堆的要求而發(fā)展的，但它對(duì)于裂變能源，對(duì)于中子束的應(yīng)用以及各種中子物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展都有重要的作用。 宏觀截面和平均自由程 以一定速度在大塊媒質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的中子，不斷地同周圍的原子核（稱為靶核）發(fā)生碰撞，發(fā)生散射或吸收兩類中子核反應(yīng)

14、。散射時(shí)，中子本身并不消失，只是能量發(fā)生變化，以新的速度繼續(xù)在媒質(zhì)中運(yùn)動(dòng)。吸收時(shí)，中子被原子核俘獲，從而在媒質(zhì)中消失。原子吸收中子以后將發(fā)出射線、發(fā)出次級(jí)粒子或發(fā)生原子核裂變，核裂變將產(chǎn)生新的中子。這些核反應(yīng)的發(fā)生幾率用各種反應(yīng)截面（微觀截面，見(jiàn)核反應(yīng)截面）描述，截面大，表示產(chǎn)生核反應(yīng)的幾率大。不同能量的中子，與原子核產(chǎn)生各種反應(yīng)的截面也不同。為了便于表述中子同宏觀物質(zhì)的作用，引入宏觀反應(yīng)截面這一物理量，用符號(hào) 表示。它是靶核的微觀截面和單位體積內(nèi)的靶核數(shù)N的乘積N。與微觀截面不同,宏觀截面的量綱是【L-1】。宏觀截面是一個(gè)中子同單位體積內(nèi)的原子核發(fā)生核反應(yīng)的平均幾率大小的量度，它等于中子在媒

15、質(zhì)內(nèi)飛行單位距離時(shí)發(fā)生某種核反應(yīng)的幾率。宏觀總截面用 t表示，t=a+s，a為宏觀吸收截面,s為宏觀散射截面。 中子在連續(xù)兩次碰撞之間的平均飛行距離稱為平均自由程，用符號(hào)表示。顯然,在一個(gè)平均自由程之內(nèi)發(fā)生某種碰撞的平均數(shù)為1。參照宏觀截面的定義,容易得出 1，即平均自由程等于宏觀截面的倒數(shù)。相應(yīng)的有散射平均自由程，吸收平均自由程 。中子在媒質(zhì)中的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律(無(wú)論空間時(shí)間變量的,還是能量變量的)都同宏觀截面或平均自由程有關(guān),宏觀截面或平均自由程是描述物質(zhì)中子物理特性的最基本的物理量。 宏觀參量及其實(shí)驗(yàn)研究 無(wú)論是核裂變，還是其他核反應(yīng)產(chǎn)生的中子，一般能量都在兆電子伏量級(jí)，這些快中子

16、在大塊媒質(zhì)中不斷通過(guò)散射損失能量，直到和媒質(zhì)中靶核的能量交換處于平衡狀態(tài)為止。散射可分為彈性散射和非彈性散射兩種。發(fā)生彈性散射時(shí)，中子和靶核間只有動(dòng)能交換，是一種彈性球式碰撞，靶核內(nèi)能不發(fā)生變化。發(fā)生非彈性散射時(shí)，靶核內(nèi)能發(fā)生變化。非彈性散射是一種閾反應(yīng)，只有入射中子的能量超過(guò)某一數(shù)值時(shí)才能發(fā)生。一般說(shuō)，輕核非彈性散射閾值高，重核的閾值低。研究中子在大塊媒質(zhì)中損失能量的規(guī)律對(duì)核反應(yīng)堆的物理設(shè)計(jì)十分重要。在快中子反應(yīng)堆內(nèi)，中子的平均能量為100keV左右，裂變中子（平均能量約為2MeV）主要通過(guò)非彈性散射損失能量。熱中子反應(yīng)堆內(nèi)中子的平均能量只有0.01eV左右，裂變中子主要通過(guò)彈性散射損失能量

17、。中子這種損失能量而不斷減速的過(guò)程稱為慢化過(guò)程。中子從某一能量慢化到熱能，在媒質(zhì)中穿行的平行距離用中子年齡來(lái)描述。對(duì)一個(gè)在無(wú)限大無(wú)吸收的媒質(zhì)內(nèi)的單能點(diǎn)中子源,定義中子年齡為中子在被慢化前穿行的直線距離RM的均方值的1/6，即 顯然 將由中子在媒質(zhì)中的散射平均自由程和靶核的質(zhì)量數(shù)決定，也同中子的初始能量有關(guān)。例如，平均能量為2MeV的裂變中子，在輕水（即普通水）中的中子年齡=26cm2。慢化到熱中子以后,中子在媒質(zhì)中的主要過(guò)程是擴(kuò)散。中子慢化到熱中子以后并不馬上消失，還會(huì)在媒質(zhì)中不斷運(yùn)動(dòng),不斷地同原子核發(fā)生碰撞,這時(shí)中子和靶核之間的能量交換已達(dá)到平衡狀態(tài)，擴(kuò)散過(guò)程是一個(gè)單純的從密度高的位置向密度

18、低的位置遷移的過(guò)程。在某些條件下，中子擴(kuò)散現(xiàn)象可以用斐克定律來(lái)描述，這些條件中最主要的是媒質(zhì)必須是均勻的，足夠大的，宏觀吸收截面必須遠(yuǎn)小于宏觀散射截面，即aS。 描述中子擴(kuò)散過(guò)程的斐克(Fick)定律是反應(yīng)堆物理計(jì)算中廣為使用的擴(kuò)散近似模型的基礎(chǔ)，它表示：中子流密度J正比于中子注量率梯度 墷的負(fù)值，其比例系數(shù)叫擴(kuò)散系數(shù)，用D表示 其中，為中子注量率。 中子從成為熱中子開始擴(kuò)散直到被吸收為止，在媒質(zhì)中平均穿行的距離用中子擴(kuò)散長(zhǎng)度描述，它是表征物質(zhì)宏觀中子物理特性的又一重要參量。對(duì)于在無(wú)限媒質(zhì)內(nèi)點(diǎn)中子源的情況,擴(kuò)散長(zhǎng)度L的平方等于熱中子從產(chǎn)生地點(diǎn)到被吸收處所穿行的直線距離RD的均方值的1/6,即

19、擴(kuò)散長(zhǎng)度和擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系為 中子年齡和擴(kuò)散系數(shù)等統(tǒng)稱為宏觀中子物理參量。它們從總體上反映了物質(zhì)的中子物理特性。從20世紀(jì)40年代中期直到60年代末，由于反應(yīng)堆工程的需要，人們廣泛研究了已經(jīng)或可能用在反應(yīng)堆中作為慢化劑的各種材料，如石墨、重水、鈹、輕水和多種有機(jī)材料，測(cè)定它們的中子年齡和擴(kuò)散長(zhǎng)度。測(cè)定方法可以分為靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的兩類，所謂靜態(tài)方法，是在大塊被研究的媒質(zhì)中放一個(gè)恒定中子源，測(cè)定中子注量率在媒質(zhì)中的空間分布。具有不同能量響應(yīng)特性的中子探測(cè)器測(cè)得的空間分布也不同，分析這些空間分布曲線就可以得到相應(yīng)的參量。所謂動(dòng)態(tài)方法是瞬間向媒質(zhì)注入一束中子，測(cè)量中子數(shù)隨時(shí)間的衰減，從分析衰減曲線中得

20、到有關(guān)參量。動(dòng)態(tài)方法又稱脈沖中子源方法，發(fā)展得比較晚，但使用得比較廣。 研究課題的擴(kuò)展和深入 在反應(yīng)堆工程發(fā)展的前期，由于堆用材料的微觀核數(shù)據(jù)不夠齊全，計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，反應(yīng)堆物理計(jì)算主要依靠宏觀中子物理參量，人們不僅研究和測(cè)量了單一媒質(zhì)的宏觀中子物理參量，還測(cè)定了混合媒質(zhì),如水-鋁等混合媒質(zhì)的宏觀中子物理參量,此外，還對(duì)幾種常用的慢化媒質(zhì),例如輕水和重水，測(cè)定了宏觀中子物理參量隨媒質(zhì)溫度的變化。 為了描述中子群體在大塊媒質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以寫出很完備的中子輸運(yùn)方程，在輸運(yùn)方程中出現(xiàn)的只是一些基本核參量，隨著核數(shù)據(jù)的逐步齊備和數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，宏觀中子物理參數(shù)對(duì)反應(yīng)堆物

21、理設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)不那么重要了，但是，在早期形成的，屬于宏觀中子物理的一些基本概念仍在發(fā)展和使用，例如中子年齡本來(lái)是對(duì)無(wú)吸收的媒質(zhì)定義的，對(duì)有吸收的媒質(zhì)并不適用，但是人們?nèi)匀话粗凶颖粶p速到某一能量以前穿行的空間距離的均方值，即所謂空間二次距來(lái)定義中子年齡。又如擴(kuò)散系數(shù)，本來(lái)是對(duì)熱中子定義的，人們卻把它引伸到快中子能量范圍，在多群擴(kuò)散近似中，按斐克定律的模式，定義了群擴(kuò)散系數(shù)，等等。 此外，在宏觀中子物理研究中發(fā)展起來(lái)的脈沖中子源方法，它的基本思想和某些實(shí)驗(yàn)技術(shù)已被用在其他領(lǐng)域，例如在反應(yīng)堆物理實(shí)驗(yàn)中，用以測(cè)定反應(yīng)堆的次臨界度，這方面的工作十分活躍。在工業(yè)上宏觀中子物理參量及其有關(guān)的測(cè)試技術(shù)已被用來(lái)

22、檢驗(yàn)堆用慢化劑的核性能，脈沖中子源技術(shù)還用在石油地質(zhì)勘探中，并取得了積極的成效。 目前，在宏觀中子物理這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，研究課題已經(jīng)深入了一步，針對(duì)媒質(zhì)的具體結(jié)構(gòu)和特性，探討一些基本問(wèn)題。例如，研究媒質(zhì)的幾何結(jié)構(gòu)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)中子宏觀行為的影響。首先，在空腔內(nèi)中子的宏觀截面趨向于零。這意味著中子的平均自由程為無(wú)限大，如果在媒質(zhì)內(nèi)有空腔，它對(duì)某些中子將成為陷阱，如果空腔是開口的，還會(huì)造成中子丟失。而實(shí)際的反應(yīng)堆總會(huì)有這種或那種空腔存在。其次，研究中子同靶核的相互作用時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法是假定靶核原子是自由的，而事實(shí)上物質(zhì)總是有一定結(jié)構(gòu)的，例如石墨中的碳原子，氫化鋯中的氫原子，它們都處在點(diǎn)陣的束縛狀態(tài)，水中的

23、氫原子也是處在化學(xué)鍵的束縛之中。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)將影響靶核和中子之間的能量交換形式,進(jìn)而將影響中子的宏觀行為,影響描述宏觀行為的物理參量。對(duì)這些基本問(wèn)題的進(jìn)一步研究，將有助于深化人們對(duì)中子在大塊物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，也將有助于反應(yīng)堆物理計(jì)算的精確化。 參考書目 盧希庭主編：原子核物理，原子能出版社，北京，1981。 謝仲生等編著：核反應(yīng)堆物理分析，原子能出版社，北京，1981。 電離室-正文測(cè)量電磁輻射、粒子流強(qiáng)度或帶電粒子能量的設(shè)備。它由室壁導(dǎo)電的充氣容器和中心電極組成。荷電粒子或電磁輻射進(jìn)入電離室后，便在氣體中引起電離現(xiàn)象。在外殼和中心電極之間加有適當(dāng)?shù)碾妷海脕?lái)收集所產(chǎn)生的離子或電子。這個(gè)電

24、壓不能太高，以免電場(chǎng)或碰撞電離等引起電荷倍增。電離室輸出電流與所充氣體的壓力、化學(xué)成分、電離室的容積以及入射線的能量等有關(guān)。盡管電離過(guò)程十分復(fù)雜，但產(chǎn)生一對(duì)電荷載流子所需的平均能量是一定的,與電離粒子的類型和能量無(wú)關(guān),即與探測(cè)器的工作條件無(wú)關(guān)。電離室的響應(yīng)波段取決于窗口材料和填充的工作氣體。通常使用兩種類型的電離室。第一種電離室直接測(cè)量電荷載流子。如果輻射強(qiáng)度很低，電離室輸出電流也很小，就難以測(cè)準(zhǔn)，所以這種連續(xù)輸出的電離室常常用在高輻射強(qiáng)度區(qū)域，例如，用于對(duì)太陽(yáng)X射線和紫外線的測(cè)量。這種電離室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,早期用在火箭上來(lái)測(cè)量太陽(yáng)氫 L 譜線輻射。以后的太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)衛(wèi)星(SOLRAD)系列也采

25、用電離室，配備適當(dāng)量程的靜電計(jì)放大器，臨測(cè)太陽(yáng) X射線和紫外線。1967年，卡弗等人用電離室測(cè)量太陽(yáng)15801640埃和14301470埃的紫外輻射，計(jì)算出太陽(yáng)亮溫度的極小值，與照相等方法得到的結(jié)果相近，而探測(cè)器的定標(biāo)比較簡(jiǎn)單、直接。第二種電離室是內(nèi)爾提出的積分型電離室。它用在“探險(xiǎn)者”6號(hào)、“先驅(qū)者” 5號(hào)和軌道地球物理臺(tái)(OGO)衛(wèi)星上。正比計(jì)數(shù)器proportional counter    用氣體作為工作物質(zhì)，輸出脈沖幅度與初始電離有正比關(guān)系的粒子探測(cè)器。這種探測(cè)器的結(jié)構(gòu)大多采用圓柱形，中心是陽(yáng)極細(xì)絲，圓柱筒外殼是陰極，工作氣體一般是隋

26、性氣體和少量負(fù)電性氣體的混合物。入射粒子與筒內(nèi)氣體原子碰撞使原子電離，產(chǎn)生電子和正離子。在電場(chǎng)作用下，電子向中心陽(yáng)極絲運(yùn)動(dòng)，正離子以比電子慢得多的速度向陰極漂移。電子在陽(yáng)極絲附近受強(qiáng)電場(chǎng)作用加速獲得能量可使原子再電離。從陽(yáng)極絲引出的輸出脈沖幅度較大，且與初始電離成正比。正比計(jì)數(shù)器具有較好的能量分辨率和能量線性響應(yīng)，探測(cè)效率高，壽命長(zhǎng)，廣泛應(yīng)用于核物理和粒子物理實(shí)驗(yàn)。 能夠直接引起介質(zhì)電離或通過(guò)次級(jí)過(guò)程引起電離的輻射統(tǒng)稱為致電離輻射。在輻射防護(hù)領(lǐng)域內(nèi)通常不包括微波、激光、紫外線等。致電離輻射的防護(hù)所涉及的領(lǐng)域很廣，它主要研究制訂各種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和措施，既保護(hù)人類，又允許進(jìn)行那些有可能產(chǎn)生輻射照射的

27、必要活動(dòng)。 致電離輻射的防護(hù)主要包括如下幾項(xiàng)工作。確定輻射防護(hù)的基本原則、制定輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和制度。推薦輻射防護(hù)方法和設(shè)備。定量或定性地確定職業(yè)工作人員和群體所受的劑量。必須包括檢驗(yàn)屏蔽體、防護(hù)設(shè)備的效能；及時(shí)提出防護(hù)規(guī)程、措施，發(fā)現(xiàn)操作中的缺點(diǎn)以及其他事故，防止職業(yè)工作人員受到較高劑量的照射或?qū)χ車用裨斐捎泻τ绊?。進(jìn)行個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)、場(chǎng)所監(jiān)測(cè)和環(huán)境污染監(jiān)測(cè)。事故的預(yù)防和處理。輻射防護(hù)的評(píng)價(jià)等。 輻射防護(hù)的基本原則 從事輻射工作的實(shí)踐必須正當(dāng)化。對(duì)于任何一項(xiàng)伴有輻射照射的實(shí)踐，只有由于這項(xiàng)實(shí)踐而得到的利益大于付出的代價(jià)時(shí)，才能被認(rèn)為是正當(dāng)?shù)摹］椛浞雷o(hù)水平必須達(dá)到最優(yōu)化?？紤]到經(jīng)濟(jì)

28、因素和社會(huì)因素，任何一種實(shí)踐帶來(lái)的照射必須保持在可以合理做到的最低水平。要對(duì)每一實(shí)踐進(jìn)行代價(jià)-利益差分分析，使帶來(lái)的利益達(dá)到最大。對(duì)個(gè)人或群體所受的劑量當(dāng)量制訂出限值。正當(dāng)化和最優(yōu)化不一定能對(duì)職業(yè)工作人員或公眾中的個(gè)人提供足夠的防護(hù)，因此必須對(duì)個(gè)人所受的劑量當(dāng)量制訂出限值，以此作為保障安全的最后一項(xiàng)措施。 輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 確定標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)基本環(huán)節(jié)。 研究輻射引起的有害效應(yīng)同生物所受劑量的關(guān)系。這是制訂輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)。國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）把輻射引起的有害效應(yīng)（不論是反映在受照射個(gè)體本身的軀體效應(yīng)還是反映在其后裔身上的遺傳效應(yīng)）分為兩種類型，一種是隨機(jī)性效應(yīng)，發(fā)生這種效應(yīng)的

29、概率同所受劑量大小有關(guān)，并且不存在某個(gè)確定的閾值；另一種是非隨機(jī)性效應(yīng)，這種效應(yīng)的嚴(yán)重程度同所受劑量大小有關(guān)，而且引起這種效應(yīng)的劑量可能存在著某個(gè)確定的閾值。在輻射防護(hù)所涉及的劑量范圍內(nèi)，一切遺傳效應(yīng)都被視為隨機(jī)性效應(yīng)。反映在受照射個(gè)人身上的軀體效應(yīng)，其中一些是非隨機(jī)性效應(yīng)（例如，輻射誘發(fā)的眼晶體白內(nèi)障），而另一些則是隨機(jī)性效應(yīng)（例如,輻射誘發(fā)的癌癥是低劑量照射下的主要軀體效應(yīng),它是輻射防護(hù)的主要問(wèn)題）。從輻射引起的有害效應(yīng)著眼，輻射防護(hù)的目的在于“防止輻射引起有害的非隨機(jī)性效應(yīng)，并限制隨機(jī)性效應(yīng)發(fā)生的概率”。 分析人體受到輻射危險(xiǎn)的主要組織所可能出現(xiàn)的有害效應(yīng)，然后對(duì)各種隨機(jī)性效應(yīng)的危險(xiǎn)度（

30、單位劑量輻射照射下的危險(xiǎn)。而危險(xiǎn)是個(gè)人受到一定劑量照射之后，發(fā)生某種有害效應(yīng)的概率）給出定量的估計(jì)。根據(jù)不同器官或組織可能發(fā)生的隨機(jī)性效應(yīng)的危險(xiǎn)度，確定計(jì)算有效劑量當(dāng)量（見(jiàn)輻射劑量）的權(quán)重因子W T(見(jiàn)表1)。根據(jù)某種實(shí)踐的具體條件，權(quán)衡利弊，把一切不可避免的照射降到容易達(dá)到的較低水平。根據(jù)可以接受的危險(xiǎn)度，以及輻射防護(hù)的三個(gè)基本原則,制定出與之相適應(yīng)的一套劑量限制制度。表2中列出了輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的各種限值。 輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)制訂之后，還要采用有效的防護(hù)方法和設(shè)備，制定輻射防護(hù)規(guī)程和制度。為了檢查是否達(dá)到了要求，就需要開展大量的多方面的監(jiān)測(cè)，如個(gè)人所受內(nèi)、外照射劑量監(jiān)測(cè)，輻射場(chǎng)的監(jiān)測(cè)和環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等

31、。在發(fā)生事故的情況下應(yīng)當(dāng)采取措施，防止污染擴(kuò)大，減少危害并立即進(jìn)行處理。為了完成這些監(jiān)測(cè)任務(wù)，需要各式各樣的監(jiān)測(cè)儀表和設(shè)備、復(fù)雜的物理分析方法和化學(xué)分析方法，例如監(jiān)測(cè)個(gè)人外照射的膠片劑量計(jì)、熱釋光劑量計(jì)、袖珍式劑量計(jì)、裂變徑跡探測(cè)器等等，測(cè)量輻射場(chǎng)用的各種巡測(cè)計(jì)，以及測(cè)量尿、水、空氣、土壤、生物樣品等中微弱放射性的低水平放射性測(cè)量的裝置等。 根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)對(duì)職業(yè)工作人員和周圍居民所受的劑量進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)包括：設(shè)計(jì)時(shí)的防護(hù)評(píng)價(jià)，開工前和開動(dòng)時(shí)的防護(hù)評(píng)價(jià)以及運(yùn)行和操作中的防護(hù)評(píng)價(jià)。然后，以輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，分析總的防護(hù)狀況，找出防護(hù)設(shè)備和措施中的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)方法。 受外照射人員的預(yù)

32、后和醫(yī)學(xué)處理，取決于是全身受照還是局部受照或二者兼有（多數(shù)為不均勻照射所致）。了解吸收劑量在體內(nèi)的分布，對(duì)預(yù)后判斷和治療方法的選擇是重要的。劑量分布取決于照射條件和事故環(huán)境。如果輻射源體積很小，且緊貼身體（在衣服口袋里或用手摸），一般只發(fā)生局部照射；相反，若人員離源相對(duì)較遠(yuǎn)或源的大小與人體大小相當(dāng)，人體圍繞源移動(dòng)，則可導(dǎo)致受照劑量近似均勻分布的全身照射。離源越遠(yuǎn)，移動(dòng)越頻繁，劑量分布越均勻。如果源相對(duì)緊貼身體，并有一些屏蔽，將導(dǎo)致部分或局部受照；源貼身越近，照射范圍越小，但局部照射劑量越大。照射持續(xù)時(shí)間或照射劑量率同樣也是重要的。如果同樣的劑量是在短時(shí)間內(nèi)接受的(高劑量率)，就會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的輻

33、射效應(yīng)?；蚋吣芫€照射的劑量范圍和觀察到的臨床癥狀出現(xiàn)的時(shí)間。表6給出了我國(guó)急性皮膚輻射損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)。輻射或低能X射線照射皮膚的特點(diǎn)是臨床癥狀出現(xiàn)較早，但預(yù)后不嚴(yán)重，見(jiàn)表7。表5皮膚輻射損傷臨床癥狀的出現(xiàn)時(shí)間及受照劑量.階段/癥狀劑量范圍(Gy)出現(xiàn)時(shí)間(天)紅斑5101442.脫毛、毛囊丘疹351418.干性脫皮8122530.濕性脫皮15202028.水泡形成1020721.潰瘍(皮內(nèi))>201421.壞死(穿透較深)>25>21.表6急性皮膚輻射損傷分度診斷標(biāo)準(zhǔn).分度初期反應(yīng)潛伏期臨床癥狀劑量(Gy)度毛囊丘疹、暫時(shí)脫發(fā)3.度紅斑26周脫發(fā)、紅斑5.度紅斑、燒灼感13周

34、二次紅斑、水皰10.度紅斑、麻木、搔癢、水腫、刺痛數(shù)小時(shí)10天二次紅斑、水皰壞死潰瘍20.表7輻射或低能X射線照射后手局部損傷的臨床征候急性期臨床癥狀發(fā)生時(shí)間晚期效應(yīng)的時(shí)間和演變(d)延遲效應(yīng)估計(jì)劑量范圍(Gy).初始繼發(fā)性水泡糜爛壞死.紅斑紅斑潰瘍無(wú)或12-20d30-35無(wú)12-18（a）.12-24h干性脫皮10-15（b）.6-12h6-14d8-15d40-50無(wú)或輕度20-30（a）.濕性脫皮萎縮18-25（b）上皮形成.4-6h3-7d5-10d10-18d50-70萎縮35-80（a）.上皮形成色素消失30-70（b）.毛細(xì)管擴(kuò)張線照射超過(guò)2025Gy的病人，外科治療可能都是需

35、要的，因?yàn)樵谶@種情況下，自然恢復(fù)是不可能的。即使在表皮生成后，傷口也不能愈合，因?yàn)樵谳^高劑量區(qū)可能出現(xiàn)繼發(fā)性潰瘍。當(dāng)臨床上發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的病變時(shí)，把實(shí)施這種方法的必要性向病人解釋后要盡快手術(shù)。手術(shù)切除的指征包括基底組織的嚴(yán)重破壞，即血管損傷、難以消除的疼痛和不可控制的感染等。 放射防護(hù)-簡(jiǎn)介放射性的來(lái)源扔天然的放射性和人工放射性兩類。生活在地球上的人們經(jīng)常受到這兩種放射性的照射，天然放射性即木底照射是不可避免的，而人工放射性的應(yīng)用產(chǎn)生了放射性危害，因而引起放射性防護(hù)問(wèn)題放射防護(hù)-內(nèi)容一、放射性的危害必及防護(hù)的必要性隨著放射同位素的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的人們認(rèn)識(shí)到放射性對(duì)機(jī)體造成的損害隨著

36、放射照射量的增加而增大，大劑量的放射性會(huì)造成被照射部位的組織損傷，并導(dǎo)致癌變，即使是小劑量的放射性，尤其是長(zhǎng)時(shí)間的小劑量照射蓄積也會(huì)導(dǎo)致照射器官組織誘發(fā)癌變，并會(huì)使受照射的生殖細(xì)胞發(fā)生遺傳缺陷。放射性對(duì)人體的影響主極隨機(jī)效應(yīng)和非隨機(jī)效應(yīng)。隨機(jī)效應(yīng)（stochasticeffect）指放射性對(duì)機(jī)體至癌或遺傳效應(yīng)的發(fā)生幾率，此發(fā)生幾率與照射劑量的大小有關(guān)，而隨機(jī)性效應(yīng)的嚴(yán)重程度與劑量有關(guān)，如放射性致癌、放射性誘發(fā)各種遺傳疾病均屬隨機(jī)性效應(yīng)。非隨機(jī)性效應(yīng)（non-stochastic effect）是機(jī)體受照射后在短期內(nèi)就出現(xiàn)的急性效應(yīng)，以及經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后發(fā)現(xiàn)的發(fā)育功能低下、白內(nèi)障和造血機(jī)能障礙等等。其嚴(yán)重程度隨受照射劑量不同而變化，存在著明確的劑量閾值，這種效應(yīng)是隨著受照射劑量的增加，而有越來(lái)越多的細(xì)胞被殺死而產(chǎn)生的。第60號(hào)出版物把非隨機(jī)性效應(yīng)改稱為確定性效應(yīng)。放射性防護(hù)的目的就在于防止有害的確定性效應(yīng)，并限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，使其達(dá)到認(rèn)為可以接受的水平。放射性物質(zhì)可以從體外或進(jìn)入體內(nèi)放出射線，對(duì)人體造成損害。就外照射而言，由于各種射線穿透能力不同，射線照射對(duì)機(jī)體的危害大于射線，而射線的危害性又大于射線。受照射部位不同，受害程度出不同，對(duì)某種放射性同位素蓄積率高的組織或器官，必然受害嚴(yán)重，如【32P】對(duì)骨骼系統(tǒng)危