中子外照射防護(hù)

中子外照射防護(hù)課件第1頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中子的分類(lèi)與性質(zhì)1、中子的分類(lèi)2)中能中子：1KeV～0.5MeV。1)慢中子：0～1KeV。包括冷中子、熱中子、超熱中子、共振中子。3)快中子：0.5MeV～10MeV。4)特快中子：>10MeV。熱中子：與吸收物質(zhì)原子處于熱平衡狀態(tài)，能量為0.0253eV，中子速度~2.2×103m/s.第2頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)中子輻射源放射性核素中子源加速器中子源反應(yīng)堆中子源等離子中子源中子源一、分類(lèi)1、按產(chǎn)生方式第3頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、按能譜單能中子源多能中子源中子源二、參數(shù)中子產(chǎn)額（中子發(fā)射率）中子能譜中子發(fā)射角分布123第4頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、放射性中子源放射性核素中子源（α，n）反應(yīng)中子源（γ，n）反應(yīng)中子源自發(fā)裂變中子源價(jià)格便宜、易于制備與轉(zhuǎn)移操作中子發(fā)射各向同性尺寸小優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)產(chǎn)額低易泄漏產(chǎn)額不斷降低第5頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第6頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、加速器中子源1、加速器中子源利用被加速器加速的帶電粒子轟擊某些靶物質(zhì)導(dǎo)致核反應(yīng)產(chǎn)生的中子。2、特點(diǎn)（能量）與靶物質(zhì)；帶電粒子類(lèi)型、能量；中子出射方向3、加速器中子源產(chǎn)額單位時(shí)間內(nèi)由單位離子束流產(chǎn)生的中子數(shù)。第8頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月類(lèi)型：T(d,n),D(d,n),12C(d,n)9Be(d,n),7Li(d,n),用在中子發(fā)生器與靜電加速器上產(chǎn)生的單能中子。用在回旋加速器上產(chǎn)生的復(fù)雜能譜的中子。第9頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中子的注量率計(jì)算：第10頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、反應(yīng)堆中子源優(yōu)點(diǎn)：中子數(shù)量多，能譜寬缺點(diǎn)：裝置結(jié)構(gòu)大、造價(jià)高、輻射安全問(wèn)題第11頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)中子劑量的計(jì)算一、中子與機(jī)體組織相互作用的特點(diǎn)第12頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、中子劑量的計(jì)算1、比釋動(dòng)能的計(jì)算：

單能：K=fk.Φ譜分布的：

第13頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中子在大塊組織與小塊組織的比釋動(dòng)能與吸收劑量是有很大區(qū)別的。在大塊組織中中子的比釋動(dòng)能有三部分組成：1、中子給予反沖質(zhì)子部分（Kp）2、中子給予較重反沖核（反沖碳核、氮核、氧核）的部分（KH）3、次級(jí)γ射線給予電子的部分（Kγ

）注意第15頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、劑量當(dāng)量指數(shù)的計(jì)算1）單能輻射場(chǎng)中：2）譜分布的輻射場(chǎng)中第17頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)中子在屏蔽層中的減弱一、屏蔽層內(nèi)中子束的減弱原理1、減弱的兩個(gè)過(guò)程1）快中子與物質(zhì)的非彈性散射與彈性散射，使得中子慢化變?yōu)闊嶂凶樱?）熱中子被物質(zhì)俘獲吸收。第19頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中能中子熱中子快中子B、Gd、Li等元素吸收（n,），（n,

）等非彈俘獲W、Fe、C、O等非彈散射（n,n’）H彈性散射（n,n）中重元素共振散射Pb、W等元素吸收屏蔽層中子屏蔽物理思路第20頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、特點(diǎn)1）非彈性散射具有閾值2）中子發(fā)生了非彈性散射后能量會(huì)大幅降低3）彈性散射中，與中子碰撞的原子核越輕，中子轉(zhuǎn)移給反沖核的能量就越多；最好使用重的或較重的物質(zhì)，通過(guò)非彈性散射使中子能量很快降低與原子核的第一激發(fā)能級(jí)相應(yīng)的能量以下，再利用含氫物質(zhì)，通過(guò)彈性散射使中子能量進(jìn)一步降低到熱能區(qū)第21頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、吸收熱中子的材料選擇1）熱中子吸收截面大的；2）俘獲輻射能量低的。為了減低俘獲γ輻射的屏蔽，在屏蔽層中添加10B、6Li第22頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、中子流在屏蔽層中的減弱規(guī)律第23頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、計(jì)算寬束中子的減弱的分出截面法1、分出截面法的出發(fā)點(diǎn)：選擇合適的屏蔽材料使得中子在屏蔽層中一經(jīng)散射便能在很短距離內(nèi)迅速慢化并保證能在屏蔽層內(nèi)被吸收。亦即：經(jīng)歷了散射作用的中子被有效地從穿出屏蔽層的中子束中“分出”了，使穿過(guò)屏蔽層的都是那些在屏蔽層內(nèi)未經(jīng)相互作用的中子。第24頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）條件：（1）屏蔽層足夠厚（2）屏蔽層中必須含鐵、鉛等中等重的或重的材料，能使入射的中子能量通過(guò)非彈性散射很快就降到1MeV；（3）屏蔽層內(nèi)含有足夠的H，保證很短距離內(nèi)，使中子的能量從1MeV降到熱能。第25頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月滿足上述，則：第26頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月佐勒根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出的估算裂變中子譜平均分出截面的經(jīng)驗(yàn)公式

第27頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月自學(xué)：四、寬束中子的透射曲線五、十倍減弱厚度第28頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、屏蔽中子的常用材料1、屏蔽材料考慮的因素1）屏蔽性能2）結(jié)構(gòu)性能3）穩(wěn)定性能4）經(jīng)濟(jì)成本1、以一定的Z值的材料2、存在H，是中子能量降低到熱能3、摻與一定的10B、9Li，吸收熱中子減少γ俘獲的產(chǎn)生第29頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、材料1）水2）混凝土3）石蠟4）聚乙烯5）泥土6）鋰和硼第30頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)中子的屏蔽計(jì)算一、放射性核素中子源的屏蔽計(jì)算中子發(fā)射率不強(qiáng)，所需屏蔽層也不太厚，可能存在散射，必須引入累積因子Bn以便修正。一般對(duì)于厚度不小于20cm的水、石蠟、聚乙烯等含氫材料，Bn

=5；鉛Bn

=3.5；鐵Bn

=2.6第31頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第33頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、加速器中子源的屏蔽計(jì)算加速器中子源的屏蔽計(jì)算：靶室墻、屋頂厚度第35頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于圖及表有2倍的計(jì)算誤差，所以采用上述方法計(jì)算所需的屏蔽層厚度需要添加一個(gè)半減弱厚度層。注意第37頁(yè)，課