辐射剂量与防护-复习.ppt

辐射剂量与防护,授课单位：核工程技术学院 授课专业：核工程、核技术 授课教师：田丽霞,课程简要知识体系,第一篇 辐射防护基础,概念定义,电离：从一个原子、分子或其它束缚状态释放一个或多个电子的过程； 电离辐射：由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组成的，或者由它们混合组成的辐射；,概念定义（续）,电离辐射场：电离辐射无论在空间，还是在介质内部通过、传播以至经由相互作用发生能量传递的整个空间范围，由此形成的场； 辐射量：为了表征辐射源特征，描述辐射场性质，量度辐射与物质相互作用的程度及受照物质内部发生的辐射效应的量；,一、基本物理量,二、射线与物质相互作用,1、带电粒子与物质的相互作用,带电粒子类别: 电子、重带电粒子（质子、α粒子、重离子）,主要作用类型: 非弹性碰撞 辐射相互作用 弹性碰撞,2、γ(X)射线与物质的相互作用,（1）与物质的作用类型（按能量吸收多少划分） 完全吸收：光电效应、电子对生成、光核反应和光介子生成等。 部分吸收：康普顿散射和核共振散射。 不吸收：弹性散射。,3、中子与物质的相互作用,1 分类 高能中子 能量大于10MeV 快中子 100keV------10MeV 中能中子 1keV--------100keV 慢中子 0-------1keV（热中子----与周围物质处于热平衡的中子。在常温20.40C下，热中子的平均能量为0.0253eV）,,2. 作用类型（Interaction type） 1). 弹性散射 (Elastic-scattering)：总动能守恒。 2). 非弹性散射 (Inelastic scattering)：总能量、动量守恒，动能不守恒； 3). 去弹性散射 (Nonelastic scattering)：(n,p), (n,α)等； 4). 俘获(Capture)：(n,γ)； 5). 散射(Spallation)； 以上均属与原子核的相互作用。,4、相互作用系数,相互作用系数是用来描述电离辐射与物质相互作用程度的。 (1)描述带电粒子与物质相互作用的程度 线阻止本领，质量阻止本领 质量碰撞阻止本领 质量辐射阻止本领,,(2)描述非带电粒子与物质相互作用的程度,5、带电粒子平衡,,带电粒子平衡条件总结：,1)、离介质边界要有一定的距离。被考虑的体积边界与介质边界的最短距离d必须不小于次级带电粒子在介质中的最大射程，即 ； 2)、均匀照射条件。要求离所考虑体积(图2(B)中阴影部分)的边界等于次级带电粒子最大射程的体积内，辐射的注量率处处相等，即上图虚线范围内初级辐射射束须尽可能均匀； 3)、介质均匀。在上述体积范围内介质均匀一致，使得粒子在该体积内的作用保持一致性；,第五节 总结本章中各个物理量之间的关系,,三、辐射来源及防护原则,1、相关概念,传能线密度LET 确定性效应 随机性效应 基本限值 导出限值,天然辐射是人类的主要辐射来源,生活中的辐射来源,｛,天然辐射,人工辐射,2、辐射来源,天然辐射,宇宙射线,宇生放射性核素,原生放射性核素,一般场所： 天然本底为 2. 4mSv/year, 多为内照射 (222Rn, 60%),,,3、 辐射防护的目的,1 防止确定性效应的发生； 2 减少随机性效应的发生率，使之达到可以接受的水平。,4、 辐射防护的基本原则,1 实践的正当化 （justification of practice）,2 防护的最优化 （optimization of radiation protection） 可合理做到的尽量低的原则(ALARA： as low as reasonably achievable),3 个人剂量限值（dose limits）,,第二篇 辐射防护方法,(1)外照射：是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包括均匀全身照射、局部受照。 (2)内照射：存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射称为内照射。,辐射作用人体的方式：,一 外照射和内照射防护原则和方法,外照射防护基本原则 尽量减少或避免射线从外部对人体的辐射，使之所受照射不超过国家规定的剂量限值。 内照射防护基本原则 制定各种规章制度，采用各种措施，尽量减少放射性物质进入体内的机会；,外照射防护方法,（1）时间防护 原理：累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备，减少受照时间 （2）距离防护 原理：剂量率与距离的平方成反比 措施：远距离操作 （3）屏蔽防护 原理：某些材料可以有效衰减射线； 措施：选择合适材料，设计并建造屏蔽装置。,内照射防护方法,包容：采用通风橱、手套箱、防护用品等 隔离：工作场所分区分级 净化：降低浓度 稀释：降低浓度 在开放型放射操作中，“包容、隔离”和“净化、稀释”往往联合使用。,,二 外照射防护 1、有关概念 2、X、γ射线的外照射防护 3、带电粒子的外照射防护 4、中子的外照射防护,1、相关概念,窄束、宽束 积累因子 减弱倍数、透射比、透射系数 半减弱厚度、十倍减弱厚度 射程 分出截面法,2、X、γ射线的外照射防护,1） X射线产生原理及剂量计算,2）γ点源及剂量计算,注意：照射量率常数或以其它单位的形式给出， 如：,比释动能常数见P75表3.2；,,,3） γ线源,,A 积累因子的引入,考虑到散射的影响，在宽束条件下 ：,B、Bx 均为积累因子，其定义为：,4 ) 宽束X或γ射线在物质中的减弱,积累因子是指在所考察点上真正测量的某一辐射量的值ND同用窄束减弱规律算得同一辐射量值N1的比值：,在实验的基础上,归纳出积累因子。以双层屏蔽为例有:,（1）双层介质的原子序数相差不大,（2）两种原子序数相差很大,a) 低Z在前,高Z在后,即总积累因子值,可以用高Z介质的代替，原因是光子从低Z介质中射出的散射光子很容易被后面的高Z介质吸收。,b) 高Z在前,低Z在后,当光子能量较低时：,当光子能量较高,超过与高Z介质线减弱系数最小值相应的那个能量,5)点源的屏蔽计算,直接用公式计算,利用减弱倍数法计算,利用半减弱厚度计算 令K=2n，则n=logK/log2 屏蔽厚度d=n △1/2,6)屏蔽X或γ射线常用的材料,综合考虑防护性能、结构性能、稳定性和经济成本，常用材料有： 铅：屏蔽能力好，但结构较软，一般采用钢骨架支撑；常用于铅容器、活动屏、铅砖等。 钢铁：屏蔽能力、结构性能均很好。常用于防护铁门等。 混凝土：屏蔽能力好，造价便宜；多用于固定的防护屏障。 水：来源广泛，本身液体；透明度好，常以水井、水池等贮存放射源。 不常见：钨、贫铀等局部屏蔽。,3 带电粒子的外照射防护,1) 若β粒子最大能量Emax ，单能粒子束能量也为Emax ，在低Z物质中的射程R为：,公式使用要点： 1) 射程R的单位是g·cm-2； 2) 屏蔽层的厚度d = R/ρ 即可；,β射线屏蔽材料选择,选择使β射线的韧致辐射份额尽量少的材料，同时还要保证相当的屏蔽效果。 常用材料有： 铝、有机玻璃、混凝土等，与X、γ射线的屏蔽材料选择有很大不同。,1) 中子源分类：,4 中子的外照射防护,2)中子剂量的计算,单能中子比释动能,有能谱分布的中子,,附表3,单能中子剂量当量指数：,有能谱分布的中子,在P153表5.6给出了不同能量中子的辐射权重因子WR即Q，剂量当量指数因子 以及和 对应的中子注量率。,分析中子与物质 的相互作用,,从辐射防护角度来 得到好的防护材料,,2）屏蔽层中中子束的减弱原理,,对于类似的窄束：,对于类似的宽束：,距离源r处一点在放置屏蔽层之后中子注量率；,距离源r处一点在放置屏蔽层之前的中子注量率；,屏蔽材料对入射中子总的宏观分出截面；,屏蔽材料的厚度，单位m；,3）分出截面法应用的计算公式,距离源r处一点在放置屏蔽层之后的剂量当量指数率；,距离源r处一点在放置屏蔽层之前的剂量当量指数率；,屏蔽材料对入射中子总的宏观分出截面；,屏蔽材料的厚度，单位m；,设参考点处的中子注量率限值水平为≤,4） 屏蔽层厚度d的计算,5）屏蔽中子的材料,屏蔽材料需要拥有一定数量的质量中等以上的材料，使得快中子快速降低能量，并需要有适量数量的轻元素，从而是的中子能量迅速下降到热中子能区，最后为了减少俘获γ射线的能量，可以在屏蔽层材料中掺杂一定的10B或6Li；,常用的中子屏蔽材料有：水、混凝土、石蜡、聚乙烯、泥土、锂和硼，这些材料一般要配合使用才能达到好的屏蔽效果。,选择原则是：综合考虑材料的屏蔽性能、结构性能、稳定性能以及经济成本等，其中以效果为优先考虑；,第三篇 辐射监测,一、空腔电离理论,待测量位置,,,空腔（放置探测器）,,空腔电离理论就是利用空腔中的电离电荷来表征空腔中气体所接受的吸收剂量进而表征在空腔位置处壁材料的吸收剂量所需的条件。空腔里面可以是空气也可以是其他气体。,二、 辐射防护监测的一般原则,个人剂量监测 1、外照射剂量监测 2、皮肤污染监测 3、体内污染监测：监测方法及考虑因素 工作场所监测 环境辐射监测 关键途径、关键核素、关键居民组,,谢谢！,