輻射防護(hù)方法和要求

1、輻射防護(hù)方法和要求2第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法 第二節(jié) X、射線的外照射防護(hù) 第三節(jié) 帶電粒子外照射的防護(hù)第四節(jié) 中子外照射的防護(hù)3第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法一、外照射防護(hù)的基本原則二、外照射防護(hù)的基本方法三、屏蔽材料的選擇原則四、確定屏蔽厚度所需用的參數(shù)和資料4一、外照射防護(hù)的基本原則 內(nèi)外照射的特點(diǎn) 基本原則： 盡量減少或避免射線從外部對(duì)人體的照射，使之所受照射不超過國家規(guī)定的劑量限值。第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法5二、外照射防護(hù)的基本方法外照射防護(hù)三要素： 時(shí)間、距離、屏蔽第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法61時(shí)間防護(hù)(Time) 累積劑量與受照時(shí)間成正比 措施：充分準(zhǔn)備，減少受照時(shí)間第一

2、節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法72距離防護(hù)(Distance) 劑量率與距離的平方成反比（點(diǎn)源） 措施：遠(yuǎn)距離操作； 任何源不能直接用手操作； 注意射線防護(hù)。第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法83. 屏蔽防護(hù)(Shielding)措施： 設(shè)置屏蔽體 屏蔽材料和厚度的選擇： 輻射源的類型、射線能量、活度第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法9第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法10 三、屏蔽材料的選擇原則第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法11四、確定屏蔽厚度所需用的參數(shù)和資料第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法12居留因子T第一節(jié) 外照射防護(hù)的一般方法13第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù) 一、X、輻射源及輻射場二、X、射線在物質(zhì)中的減弱規(guī)律

3、三、X、射線的屏蔽計(jì)算第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)14一、X、輻射源及輻射場（一）X射線機(jī)第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)151. 放射性活度： 用于表征某一物質(zhì)中放射性核素總數(shù)的量度。 式中：dN是在時(shí)間間隔dt內(nèi)，該核素發(fā)生核躍遷次數(shù)的期望值。單位：貝可勒爾（Becquerel）；符號(hào)Bq。（三）輻射源點(diǎn)源 距離比源本身的幾何尺寸大5倍以上。第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)162. 點(diǎn)源的照射量率計(jì)算照射量率常數(shù)非單能情況：第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)17第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)183. 點(diǎn)源的吸收劑量率計(jì)算第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)4.比釋動(dòng)能率常數(shù)195、非點(diǎn)源的照射量率、比

4、釋動(dòng)能率計(jì)算輻射源大小、形狀差別，不能簡單視為點(diǎn)源；進(jìn)行積分計(jì)算；還要考慮源本身的吸收和散射的影響；線源情況下，當(dāng)距離比輻射源本身尺寸大5倍以上時(shí)，將其視為點(diǎn)源引入的誤差在以內(nèi)。第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)20二、X、射線在物質(zhì)中的減弱規(guī)律（一）、窄束X、射線的減弱規(guī)律（二）、寬束X、射線的減弱規(guī)律 單一均勻介質(zhì)的積累因子（三）、寬束X、射線的透射曲線（四）、屏蔽X、射線的常用材料第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)射線與物質(zhì)原子間的相互作用只要發(fā)生一次碰撞就是一次大的能量轉(zhuǎn)移；它不同于帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，經(jīng)過許多次小能量轉(zhuǎn)移的碰撞來損失它的能量。帶電粒子在物質(zhì)中是逐漸損失能量，最后停止下來，有射

5、程概念；射線穿過物質(zhì)時(shí)，強(qiáng)度逐漸減弱，按指數(shù)規(guī)律衰減，不與物質(zhì)發(fā)生相互作用的光子穿過吸收層，其能量保持不變，因而沒有射程概念可言，但可用“半吸收厚度”來表示射線對(duì)物質(zhì)的穿透情況。 22（一）、窄束X或射線的減弱規(guī)律（1）窄束（narrow beam）： 不包含散射成分的射線束（2）窄束單能射線在物質(zhì)中的減弱規(guī)律線衰減系數(shù)，cm-1。第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)所謂窄束射線是指不包括散射成份的射線束，通過吸收片后的光子，僅由未經(jīng)相互作用或稱為未經(jīng)碰撞的光子所組成。“窄束”一詞是實(shí)驗(yàn)上通過準(zhǔn)直器得到細(xì)小的束而取名。這里所說的“窄束”并不是指幾何學(xué)上的細(xì)小，而是指物理意義上的“窄束”，即使射線束有

6、一定寬度，只要其中沒有散射光子，就可稱之為“窄束”。 24低能光子更易被高Z物質(zhì)吸收；存在一個(gè)能量點(diǎn)，值最小。第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)25（3）兩個(gè)概念 能譜的硬化：平均自由程：隨著通過物質(zhì)厚度的增加，不易被減弱的“硬成分”所占比重越來越大的現(xiàn)象。線減弱系數(shù)的倒數(shù)稱為光子在物質(zhì)中的平均自由程。即=1/。表示光子每經(jīng)過一次相互作用之前，在物質(zhì)中所穿行的平均厚度。如果d，即厚度等于一個(gè)平均自由程，X或射線被減弱到原來的e-1?？灯疹D效應(yīng)占優(yōu)時(shí)，估算，第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)？26（二）、寬束X或射線的減弱規(guī)律第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)入射光子從屏蔽物中出來的 射線包括：未經(jīng)相互作用

7、的 光子相互作用后的光子：康普頓散射（主要成分）電子對(duì)淹沒光子韌致輻射特征x射線（能量低，穿不出） 28描述散射光子影響的物理量，表示通過吸收體后散射光子對(duì)考察點(diǎn)增加的影響。 B取決于：源的形狀，光子能量，屏蔽材料的原子序數(shù)，屏蔽層厚度，屏蔽層幾何條件給定輻射源和屏蔽介質(zhì)的話，主要光子能量E 和介質(zhì)厚度（平均自由程數(shù)d）有關(guān)，即B（E，d）。B積累因子（build-up factor)第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)N 在物質(zhì)中所考慮的那一點(diǎn)的光子總計(jì)數(shù)在物質(zhì)中所考慮的那一點(diǎn)散射光子的計(jì)數(shù)在物質(zhì)中所考慮的那一點(diǎn)未經(jīng)相互作用的光子計(jì)數(shù)射線的能量越小（康普頓占優(yōu)的最小能以上），介質(zhì)的原子序數(shù)越低，介

8、質(zhì)厚度越大，散射越嚴(yán)重，B越大30單層介質(zhì)，B值的確定：（1）查表法；（2）公式法第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)矩方法蒙特卡洛法31（3）多層介質(zhì)情況兩種介質(zhì)的原子序數(shù)相差不大，兩種介質(zhì)的原子序數(shù)相差很大，1）低Z介質(zhì)在前，高Z介質(zhì)在后：2）高Z介質(zhì)在前，低Z介質(zhì)在后：能量高時(shí)，能量低時(shí)， 排列屏蔽材料時(shí)，應(yīng)低Z在前，高Z在后。第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)32（三）、寬束X或射線的透射曲線（1）減弱倍數(shù)K 輻射場中某點(diǎn)處沒有設(shè)置屏蔽層時(shí)的當(dāng)量劑量率H(0)，與設(shè)置厚度為d的屏蔽層后的當(dāng)量劑量率H(d)的比值。表示屏蔽材料對(duì)輻射的屏蔽能力，無量綱。1. 屏蔽計(jì)算中用的幾個(gè)參量33（2）透射比

9、輻射場中某點(diǎn)處設(shè)置厚度為d的屏蔽層后的當(dāng)量劑量率H(d)，與沒有設(shè)置屏蔽層時(shí)的當(dāng)量劑量率H(0)，的比值。34（3）透射系數(shù) 設(shè)置厚度為d的屏蔽層后，離X射線發(fā)射點(diǎn)1m處，單位工作負(fù)荷（1mAmin）所造成的當(dāng)量劑量。 單位：Svm2（mAmin）-1。實(shí)際用于射線的屏蔽材料主要有鉛、鐵、混凝土。屏蔽射線的半值厚度1/2表示窄束射線經(jīng)過這個(gè)厚度材料的屏蔽，其照射量率降低為沒有屏蔽時(shí)一半，與線吸收系數(shù)的關(guān)系式中， 1/2為半值厚度。根據(jù)屏蔽材料的不同性質(zhì)各用于不同場合?；炷镣脕碜龉潭ㄆ帘误w，既起屏蔽作用又同時(shí)作為建筑，例如輻照設(shè)備的屏蔽墻。射線的防護(hù)為了提高它的屏蔽性能，必要時(shí)可用鑄鐵塊或

10、鐵礦石作骨料。鉛為射線的屏蔽效果最好，但結(jié)構(gòu)性能差，容易形變，而且價(jià)格較高，適宜于做活動(dòng)屏蔽體。對(duì)強(qiáng)輻照源貯存井，往往利用水作為屏蔽材料。射線的防護(hù)屏蔽物的半厚度所需用屏蔽物的厚度，應(yīng)根據(jù)不同情況，如輻射類型、輻射強(qiáng)度、防護(hù)水平等通過計(jì)算確定。在實(shí)際的防護(hù)中，有經(jīng)驗(yàn)的工作人員可以憑半厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定射線屏蔽材料的厚度。半厚度指某種屏蔽材料將入射的射線強(qiáng)度減弱一半的厚度。半厚度與射線能量有關(guān)。半厚度亦被稱為半減弱層。簡言之， 射線經(jīng)過個(gè)半厚度的屏蔽層后，其強(qiáng)度將減弱到原來強(qiáng)度的1/2 n。例題：欲使60Co點(diǎn)源外某點(diǎn)的劑量率由800Sv/h減弱至100Sv/，問需多厚的鉛屏蔽層 （鉛對(duì)Co60

11、的半厚度為13mm）？解：因?yàn)?射線需減弱 800100 8 2 3(倍）所以 鉛層需個(gè)半厚度，厚度為13 3 39(mm) 答：需39mm厚的鉛層，可將該點(diǎn)的劑量率從800Sv/h降至100Sv/h。例題2：一點(diǎn)狀源外4米處劑量率為200Sv/h，欲使1米處工作人員半小時(shí)所受劑量不超過100Sv，問須設(shè)至少多厚的鉛屏蔽層（鉛的半厚度為13mm）？ 解：米處的劑量率為：200 （41）2 3200（Sv/h）屏蔽后,如要滿足條件，則米處的劑量率應(yīng)為：100Sv0.5h 200Sv/h因?yàn)?屏蔽后劑量率的減弱倍數(shù)為：3200200 16 2 4所以 鉛屏蔽層厚度至少為4個(gè)半厚度：134 52(m

12、m) 答：所設(shè)鉛屏蔽至少應(yīng)厚52mm。452. 半減弱厚度與十倍減弱厚度（1）半減弱厚度1/2：half value thickness 將入射光子數(shù)（注量率或照射量率等）減弱一半所需的屏蔽層厚度（2）十倍減弱厚度1/10 ：tenth value thickness 將入射光子數(shù)（注量率或照射量率等）減弱到十分之一所需的屏蔽層厚度1/2、 1/10 并不是絕對(duì)的常數(shù)第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)46第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)47（四）、屏蔽X或射線的常用材料1.鉛： 原子序數(shù)、密度大， 對(duì)低能和高能的X或射線有很高的減弱能力，但在1Mev到幾Mev的能區(qū)，減弱能力最差。 缺點(diǎn)：成本高，結(jié)

13、構(gòu)強(qiáng)度差，不耐高溫。2. 鐵： 屏蔽性能比鉛差。但成本低，易獲得，易加工。3. 混凝土： 價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)性能良好。多用作固定的防護(hù)屏障。4. 水： 屏蔽性能較差，但有特殊優(yōu)點(diǎn)：透明度好，可隨意將物品放入其中。常以水井、水池形式貯存固體輻射源。第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)482. 射線的屏蔽計(jì)算（2）查透射比曲線（1）查減弱倍數(shù)表第二節(jié) X、 射線的外照射防護(hù)X射線的屏蔽計(jì)算發(fā)射率常數(shù)與射線管類型、管電壓、電壓波形、靶的材料和形狀、過濾片的材料和厚度有關(guān)50第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)一、射線的劑量計(jì)算二、射線的屏蔽防護(hù)三、重帶電粒子的劑量計(jì)算四、重帶電粒子的屏蔽防護(hù)第三節(jié) 帶電粒子的外照射防

14、護(hù)51一、射線的劑量計(jì)算1. 單能電子束單位：mGy/h式中：第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)522. 射線特點(diǎn)： 射線的能譜是連續(xù)譜； 散射很顯著，情況復(fù)雜； 通常用經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算。點(diǎn)源空氣中吸收劑量的粗略估算式中：A是活度，Bq；r是距離，m。單位：Gy/h第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)53二、射線的屏蔽防護(hù)射線的屏蔽要分兩層：先輕Z，后重Z。屏蔽材料的厚度一般應(yīng)等于射線在物質(zhì)中的最大射程。第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)541. 經(jīng)驗(yàn)公式（或查圖）計(jì)算最大射程式中：Rmax 射線在鋁中的最大射程（g/cm2）；E max 射線的最大能量（MeV）。第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)55介質(zhì)修正：式中：第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)56第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)572. 軔致輻射的屏蔽計(jì)算第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)58式中：F 射線被第一屏蔽層吸收時(shí)產(chǎn)生軔致輻射的份額； 射線在空氣中的線衰減系數(shù)，cm-1。第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)59式中：第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)60三、重帶電粒子的劑量計(jì)算放射性核素存在“群體反沖”現(xiàn)象。因此，必須保存在密閉容器內(nèi)，在密閉良好的手套箱中操作。第三節(jié) 帶電粒子的外照射防護(hù)61（一）質(zhì)量阻止本領(lǐng)法（mSv/h） 重帶電粒子的注量率，（1/m2s）；S/ 重帶