第八章-辐射防护原则和方法

核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护第八章第八章 辐射防护原则与方法辐射防护原则与方法 尽管核技术应用有着广阔的前景，但我们也应尽管核技术应用有着广阔的前景，但我们也应该充分认识到辐射是存在危险的，为了避免在核技该充分认识到辐射是存在危险的，为了避免在核技术应用过程中造成不必要的危害，本章将着重讨论术应用过程中造成不必要的危害，本章将着重讨论辐射防护的一些原则和方法。这些原则和方法是在辐射防护的一些原则和方法。这些原则和方法是在长期实践过程中不断总结出来的，是广大核科技工长期实践过程中不断总结出来的，是广大核科技工作者经验及智慧的结晶，通过系统学习，有助于我作者经验及智慧的结晶，通过系统学习，有助于我们提高认识，树立信心，加速核技术应用的推广。们提高认识，树立信心，加速核技术应用的推广。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.1 辐射防护基本原则辐射防护基本原则8.1.1 8.1.1 辐射防护三原则辐射防护三原则 实践的正当性实践的正当性 辐射防护的最优化辐射防护的最优化 个人剂量限值个人剂量限值 核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1 1实践的正当性实践的正当性 为了防止不必要的照射，在引进伴有辐射照射的任何为了防止不必要的照射，在引进伴有辐射照射的任何实践之前，都必须经过正当性判断。实践之前，都必须经过正当性判断。实践的正当性就是对实践的正当性就是对于一项实践，只有在考虑了经济、社会等各种因素之后，于一项实践，只有在考虑了经济、社会等各种因素之后，确认这种实践对受照个人或社会所带来的利益超过其付出确认这种实践对受照个人或社会所带来的利益超过其付出的代价（包括可能引起的危害的代价）时，该实践才是正的代价（包括可能引起的危害的代价）时，该实践才是正当的，当的，对于不具备正当性的实践不应予以批准。对于不具备正当性的实践不应予以批准。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2辐射防护的最优化辐射防护的最优化 辐射防护的最优化是对于来自任一辐射源的照射，辐射防护的最优化是对于来自任一辐射源的照射，在考虑了经济和社会等各种因素的条件下，个人受照剂在考虑了经济和社会等各种因素的条件下，个人受照剂量的大小、受照射人数以及受照射的可能性都应保持在量的大小、受照射人数以及受照射的可能性都应保持在可合理达到的尽可能低的水平可合理达到的尽可能低的水平。这种最优化应该以个人。这种最优化应该以个人所受剂量和潜在照射危险分别低于剂量约束和潜在照射所受剂量和潜在照射危险分别低于剂量约束和潜在照射危险约束为前提条件。危险约束为前提条件。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护3 3个人剂量限值个人剂量限值 个人剂量限值是指对个人所受的正常照射的剂量加以个人剂量限值是指对个人所受的正常照射的剂量加以限制，防止确定性效应的发生，并使随机效应的发生率控限制，防止确定性效应的发生，并使随机效应的发生率控制在可合理达到的尽可能低的程度。制在可合理达到的尽可能低的程度。为了确保在正常情况为了确保在正常情况下的剂量限值得以实现，有必要对个人可能受到的潜在照下的剂量限值得以实现，有必要对个人可能受到的潜在照射危险也应该加以限制，使获准实践项目的所有潜在照射射危险也应该加以限制，使获准实践项目的所有潜在照射所致的个人危险与剂量限值处于同一数量级水平。所致的个人危险与剂量限值处于同一数量级水平。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 个人剂量限值个人剂量限值适用于实践所引起的照射，适用于实践所引起的照射，不适用于不适用于医疗照射医疗照射，也不适用于也不适用于无任何主要责任方的无任何主要责任方的天然源的照天然源的照射射。个人剂量限值在实际应用时有更具体的规定，。个人剂量限值在实际应用时有更具体的规定，电电离辐射防护与辐射源安全基本标准离辐射防护与辐射源安全基本标准（GB 188712002GB 188712002）规定，对于工作人员的职业照射，由审管部门决定的连规定，对于工作人员的职业照射，由审管部门决定的连续续 5 5 年的年平均有效剂量不超过年的年平均有效剂量不超过 20 mSv20 mSv，任何一年中，任何一年中的有效剂量不超过的有效剂量不超过 50 mSv50 mSv。对于公众照射年有效剂量。对于公众照射年有效剂量不应超过不应超过 l mSvl mSv，特殊情况下，若，特殊情况下，若 5 5 个连续年的年平个连续年的年平均剂量不超过均剂量不超过 l mSvl mSv，则某单一年份的有效剂量可提高，则某单一年份的有效剂量可提高到到 5 mSv5 mSv。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 实践的正当性是在立项时由审管部门（环保）进行实践的正当性是在立项时由审管部门（环保）进行判断的，个人剂量限值已存在国际公认数值，因此，在判断的，个人剂量限值已存在国际公认数值，因此，在辐射防护三原则的运用中，主要研究的是辐射防护的最辐射防护三原则的运用中，主要研究的是辐射防护的最优化。优化。当然辐射防护最优化并不是唯一的，它是辐射防护当然辐射防护最优化并不是唯一的，它是辐射防护三原则的组成部分，三原则的组成部分，实践的正当性是实践的正当性是辐射防护最优化的辐射防护最优化的前提前提，个人剂量限值是个人剂量限值是最优化过程的最优化过程的约束条件约束条件。ICRPICRP（国际辐射防护委员会）（国际辐射防护委员会）2626号出版物已明确指出，个人号出版物已明确指出，个人剂量限值是不允许接受的剂量范围的下限，它不能直接剂量限值是不允许接受的剂量范围的下限，它不能直接作为设计和安排工作的依据。作为设计和安排工作的依据。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.1.2 8.1.2 最优化过程与影响因素最优化过程与影响因素最优化过程的基本原则：最优化过程的基本原则：在考虑到经济和社会的因素之后，辐射源和包含产生在考虑到经济和社会的因素之后，辐射源和包含产生辐射的各种实践的设计、计划以及其后的使用与操作，应辐射的各种实践的设计、计划以及其后的使用与操作，应按确保按确保照射水平保持在可合理达到的尽可能低照射水平保持在可合理达到的尽可能低的原则进行。的原则进行。评价的主要标准应该是是否实现了辐射防护最优化，评价的主要标准应该是是否实现了辐射防护最优化，而不是评价是否超过个人剂量限值，不应该把个人剂量限而不是评价是否超过个人剂量限值，不应该把个人剂量限值作为设计和安排的出发点，当然，个人剂量限值是不允值作为设计和安排的出发点，当然，个人剂量限值是不允许超过的。许超过的。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护最优化过程举例（运行段）：最优化过程举例（运行段）：（1 1）初步评价）初步评价 （2 2）评价和建议）评价和建议 （3 3）决策）决策 （4 4）基础数据的鉴别）基础数据的鉴别 （5 5）可合理达到的尽可能降低原则的定期评审）可合理达到的尽可能降低原则的定期评审 （6 6）反馈）反馈核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护影响最优化的因素（运行段）：影响最优化的因素（运行段）：（1 1）组织者的安全政策和他对）组织者的安全政策和他对“合理达到的尽可能低原则合理达到的尽可能低原则”所所负的责任。在贯彻安全政策方面，各级管理人员的素质和他的责任；负的责任。在贯彻安全政策方面，各级管理人员的素质和他的责任；（2 2）生产和防护人员的数量及能力；）生产和防护人员的数量及能力；（3 3）训练方案和它的有效性，操作实践的质量和遵守操作规程）训练方案和它的有效性，操作实践的质量和遵守操作规程的程度；的程度；（4 4）安全设备的保障和适当的利用，即安全和信号系统的质量、）安全设备的保障和适当的利用，即安全和信号系统的质量、有效性及适当的维护，工作人员对这些系统的恰当利用；有效性及适当的维护，工作人员对这些系统的恰当利用；（5 5）有效的防护监测纲要；）有效的防护监测纲要；（6 6）应急情况的准备，事故计划的适当性；）应急情况的准备，事故计划的适当性；（7 7）整个辐射防护方案的定期评价，这种评价应当由无关的专）整个辐射防护方案的定期评价，这种评价应当由无关的专家负责以保证其客观性。家负责以保证其客观性。总之，总之，人的因素或受人为影响较大的因素占有重要地位人的因素或受人为影响较大的因素占有重要地位。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.2 8.2 辐射防护基本方法辐射防护基本方法 对内照射的防护措施是对内照射的防护措施是减少放射性核素进入人体和加快减少放射性核素进入人体和加快排出排出。对外照射的防护通常采用：对外照射的防护通常采用：时间防护时间防护 距离防护距离防护 屏蔽防护屏蔽防护 在实际工作中，通常将上述在实际工作中，通常将上述3 3种防护手段组合应用。种防护手段组合应用。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1 1时间防护时间防护 在不影响正常工作情况下，尽可能减少与放射源的在不影响正常工作情况下，尽可能减少与放射源的接触时间。接触时间。在不影响工作的前提下，如何减少受辐照时间？在不影响工作的前提下，如何减少受辐照时间？关键在于提高操作者的素质，而提高操作者素质最关键在于提高操作者的素质，而提高操作者素质最有效、最常用的办法就是坚持日常培训及演练。有效、最常用的办法就是坚持日常培训及演练。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2距离防护距离防护 在正常工作情况下尽量采用远距离操作，距离放射源在正常工作情况下尽量采用远距离操作，距离放射源越远，接触的射线越少，受到的伤害也越少。越远，接触的射线越少，受到的伤害也越少。距离防护可以借助于长柄夹、机械手等进行，在无法距离防护可以借助于长柄夹、机械手等进行，在无法远距离操作的场所，使用机器人操作相对于摇控者而言仍远距离操作的场所，使用机器人操作相对于摇控者而言仍属距离防护。属距离防护。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护3 3屏蔽防护屏蔽防护 射线与物质发生作用，可以被吸收和散射，即物质对射线与物质发生作用，可以被吸收和散射，即物质对射线有屏蔽作用，所以，可以在放射源与人员之间设置阻射线有屏蔽作用，所以，可以在放射源与人员之间设置阻挡材料，使透过屏障的照射量率降低到适当的水平，来实挡材料，使透过屏障的照射量率降低到适当的水平，来实施辐射防护。施辐射防护。由于时间防护和距离防护适应的范围以及其可靠性都由于时间防护和距离防护适应的范围以及其可靠性都是有限的，因此屏蔽防护更广泛应用于辐射防护领域，并是有限的，因此屏蔽防护更广泛应用于辐射防护领域，并形成为一种专业理论和实践技术。形成为一种专业理论和实践技术。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 屏蔽防护效果与辐射源强度、受保护人员与辐射源之屏蔽防护效果与辐射源强度、受保护人员与辐射源之间的距离、工作时间、屏蔽材料特性等因素密切相关。间的距离、工作时间、屏蔽材料特性等因素密切相关。提高屏蔽防护效果最重要的方面是选择屏蔽材料提高屏蔽防护效果最重要的方面是选择屏蔽材料。在选择屏蔽材料时，需要考虑的因素：所屏蔽线束的在选择屏蔽材料时，需要考虑的因素：所屏蔽线束的能量、与物质相互作用的性质、拟设屏蔽场所的空间特性、能量、与物质相互作用的性质、拟设屏蔽场所的空间特性、材料的性质和密度、材料是否经济、防护的均匀性、防护材料的性质和密度、材料是否经济、防护的均匀性、防护的持久性、光学透明性。的持久性、光学透明性。常用的屏蔽材料有铅、水泥混凝土、含铅材料（包括常用的屏蔽材料有铅、水泥混凝土、含铅材料（包括铅玻璃、含铅胶皮等）、铁、贫化铀、钨等。铅玻璃、含铅胶皮等）、铁、贫化铀、钨等。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护GK-A型柔软射线防护衣服型柔软射线防护衣服GK-B型柔软射线防护背心型柔软射线防护背心核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 除了以上时间防护、距离防护和屏蔽防护外，在满足除了以上时间防护、距离防护和屏蔽防护外，在满足需要的情况下，应尽量选择活度小、能量低、容易防护的需要的情况下，应尽量选择活度小、能量低、容易防护的辐射源，并且在不影响照射目的的前提下，控制射线装置辐射源，并且在不影响照射目的的前提下，控制射线装置的出束面积和出束条件，尽可能减少照射量和照射面积，的出束面积和出束条件，尽可能减少照射量和照射面积，以减少辐射量，也是不需要花费防护代价的有效防护措施。以减少辐射量，也是不需要花费防护代价的有效防护措施。在有的资料中，将上述措施称之为在有的资料中，将上述措施称之为控源防护控源防护，与时间防护、，与时间防护、距离防护、屏蔽防护并列。距离防护、屏蔽防护并列。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.3 8.3 辐射防护纲要辐射防护纲要 为了实现可合理达到的尽可能低的原则，必须制定为了实现可合理达到的尽可能低的原则，必须制定和建立一个最优化的辐射防护纲要。和建立一个最优化的辐射防护纲要。纲要内容纲要内容：健全的辐射安全组织健全的辐射安全组织 严格的安全教育和训练严格的安全教育和训练 合理的设施设计合理的设施设计 可靠的个人安全保障可靠的个人安全保障 合适的个人防护设备合适的个人防护设备 有效监测计划有效监测计划 周密的应急计划周密的应急计划 核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.3.1 8.3.1 辐射安全组织辐射安全组织 辐射安全组织的形式及规模与其所从事工作的相对辐射安全组织的形式及规模与其所从事工作的相对危险程度有关。对辐射物质操作量和所用辐射源强度很危险程度有关。对辐射物质操作量和所用辐射源强度很少的单位，可以不必设置专门辐射安全人员，而由兼职少的单位，可以不必设置专门辐射安全人员，而由兼职人员管理，并请有辐射防护经验的辐射防护安全人员定人员管理，并请有辐射防护经验的辐射防护安全人员定期进行检查。对操作大量放射性物质和使用强辐射源的期进行检查。对操作大量放射性物质和使用强辐射源的单位，应配备专职辐射安全人员并设置相应的辐射安全单位，应配备专职辐射安全人员并设置相应的辐射安全机构。机构。辐射安全组织辐射安全组织应建立完整的档案应建立完整的档案，以说明辐射安全，以说明辐射安全与环境保护的状况。与环境保护的状况。“放射性同位素与射线装置台帐、放射性同位素与射线装置台帐、个人剂量档案和职业健康监护档案应当个人剂量档案和职业健康监护档案应当长期保存长期保存”核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.3.2 8.3.2 辐射安全教育培训辐射安全教育培训 放射性同位素与射线装置安全许可管理办法放射性同位素与射线装置安全许可管理办法第十第十三条至第十七条对有关辐射活动的单位所具备的条件中明三条至第十七条对有关辐射活动的单位所具备的条件中明确要求确要求“从事辐射工作的人员必须通过辐射安全和防护专从事辐射工作的人员必须通过辐射安全和防护专业知识及相关法律法规的培训和考核业知识及相关法律法规的培训和考核”。辐射安全教育的要求与工作性质有关。辐射安全教育的要求与工作性质有关。职业照射人员（小于等于职业照射人员（小于等于1818项）项）管理人员（管理人员（1818项）项）核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.3.3 8.3.3 辐射防护设施设计辐射防护设施设计 合适的辐射防护设施设计虽不能完全消除辐射照射和合适的辐射防护设施设计虽不能完全消除辐射照射和污染事故的可能性，但能够在很大程度上减少事故的可能污染事故的可能性，但能够在很大程度上减少事故的可能性和危害程度，也能有效的降低不必要的照射。性和危害程度，也能有效的降低不必要的照射。设施设计原则：设施设计原则：辐射防护最优化、设施的布置要合理、严格控制污染辐射防护最优化、设施的布置要合理、严格控制污染的扩散和交叉、严格的出入口控制、必须设置减小污染向的扩散和交叉、严格的出入口控制、必须设置减小污染向环境传播的设施。环境传播的设施。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.3.4 8.3.4 职业照射的控制职业照射的控制1 1剂量控制纲要剂量控制纲要管理技术措施管理技术措施 物质技术措施物质技术措施核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护管理技术措施内容管理技术措施内容 （a）制定书面的操作方法，明确规定需要采取的行动和行动水平，）制定书面的操作方法，明确规定需要采取的行动和行动水平，即运行限值；即运行限值；（b）可能受到明显剂量照射的辐射工作应有适当的计划，并应得到）可能受到明显剂量照射的辐射工作应有适当的计划，并应得到相应监督级别的标准，即计划照射；相应监督级别的标准，即计划照射；（c）只有经过适当训练或具有丰富经验的人，才准许进入高剂量率）只有经过适当训练或具有丰富经验的人，才准许进入高剂量率或可能产生高剂量率辐射的区域或污染区，即实行入口控制；或可能产生高剂量率辐射的区域或污染区，即实行入口控制；（d）一切伴有辐射发生的区域、设备和物件，均应设置电离辐射警）一切伴有辐射发生的区域、设备和物件，均应设置电离辐射警示标志；示标志；（e）在辐射水平超过一定数值时，发出灯光和声响等报警信号；）在辐射水平超过一定数值时，发出灯光和声响等报警信号；（f）用非放射性物质或复制品进行模拟演习。）用非放射性物质或复制品进行模拟演习。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护电离辐射警示标志电离辐射警示标志核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 物质技术措施内容：物质技术措施内容：施加屏蔽，确保人与源之间有施加屏蔽，确保人与源之间有适当距离的栅栏或阻止人不适当的靠近源或进入到污染适当距离的栅栏或阻止人不适当的靠近源或进入到污染区的联锁门等，联锁系统应有自动保护，自动保护的设区的联锁门等，联锁系统应有自动保护，自动保护的设计应请质量保护专家进行审查并做出相应的检验。除此计应请质量保护专家进行审查并做出相应的检验。除此之外，还包括用于去除表面污染的去污设备，局部通风之外，还包括用于去除表面污染的去污设备，局部通风设备、通风柜或手套箱等，必要时采用限制放射性物质设备、通风柜或手套箱等，必要时采用限制放射性物质食入、吸入和吸收的防护衣具及呼吸保护用具。但在决食入、吸入和吸收的防护衣具及呼吸保护用具。但在决定采用呼吸保护用具时，应权衡危害和利益、内照射和定采用呼吸保护用具时，应权衡危害和利益、内照射和外照射，只有在利益明显大于代价时才采用。外照射，只有在利益明显大于代价时才采用。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2监督纲要监督纲要 （1）剂量和辐射监测）剂量和辐射监测 （2）数据收集）数据收集 （3）质量保证）质量保证 （4）辐射安全分析）辐射安全分析 （5）人员健康监督）人员健康监督核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.3.5 8.3.5 公众剂量控制纲要公众剂量控制纲要 排放和环境管理标准的确定排放和环境管理标准的确定 处置设施的监察处置设施的监察 流出物监测流出物监测 环境监测环境监测核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.4 各类放射源的防护各类放射源的防护8.4.1 8.4.1 放射源的防护放射源的防护 常用的常用的放射源活度一般较低，自发辐射的能量一放射源活度一般较低，自发辐射的能量一般低于般低于7 MeV7 MeV，在空气中射程，在空气中射程6 cm6 cm，穿不透皮肤表层，穿不透皮肤表层，故没有外照射危险，但当源的活度很强时，伴随的其他故没有外照射危险，但当源的活度很强时，伴随的其他辐射，如辐射，如X X和和射线、自发裂变及（射线、自发裂变及（，n n）反应产生的）反应产生的中子等，应考虑对光子和中子的屏蔽防护。中子等，应考虑对光子和中子的屏蔽防护。有的有的源还可能含有微量杂质，能产生很强的源还可能含有微量杂质，能产生很强的、辐射，应该引起注意。用作辐射，应该引起注意。用作活度测量和活度测量和能谱分析能谱分析的电镀源，活性区表面往往没有覆盖层，必须特别注意的电镀源，活性区表面往往没有覆盖层，必须特别注意使用这种源时造成的污染。使用这种源时造成的污染。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.4.2 8.4.2 放射源的防护放射源的防护 粒子的穿透能力比同样能量的粒子的穿透能力比同样能量的粒子的约强粒子的约强 100100倍，倍，能量超过能量超过 70 keV 70 keV 的的粒子即可穿透皮肤表层。常用的粒子即可穿透皮肤表层。常用的放射源，除个别核素外，放射源，除个别核素外，粒子的能量一般大于粒子的能量一般大于 70 keV70 keV，故应考虑故应考虑射线外照射的防护。射线外照射的防护。放射性核素衰变时，常伴有放射性核素衰变时，常伴有辐射或其他形式的光辐射或其他形式的光子，只有少数核素（如子，只有少数核素（如3 3H H、1414C C、3232P P、3535S S、4545CaCa、9090SrSr、9090Y Y等）例外。等）例外。粒子穿过周围物质时产生韧致辐射，其穿透粒子穿过周围物质时产生韧致辐射，其穿透能力比能力比粒子强的多，因此应用粒子强的多，因此应用放射源时不能忽视对光放射源时不能忽视对光子的防护，即使纯子的防护，即使纯辐射体，也要注意减少韧致辐射的影辐射体，也要注意减少韧致辐射的影响。响。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1 1辐射剂量估算辐射剂量估算 射线能量在射线能量在0.50.53 MeV 3 MeV 范围内的点源，若不计源的范围内的点源，若不计源的自吸收，可利用经验公式估算其在空气中的吸收剂量率，自吸收，可利用经验公式估算其在空气中的吸收剂量率，即即AD10108式中，式中，为距为距点源点源10 cm 10 cm 处空气中的吸收剂量率；处空气中的吸收剂量率；A A为为源的活度。当空气对源的活度。当空气对粒子剂量率的减弱可忽略时，距点粒子剂量率的减弱可忽略时，距点源源r r处的空气吸收剂量率为：处的空气吸收剂量率为：D280rADr核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2辐射的屏蔽设计辐射的屏蔽设计 屏蔽屏蔽粒子应选用低原子序数的材料，以减少韧致辐射，外面再粒子应选用低原子序数的材料，以减少韧致辐射，外面再用高原子序数的材料屏蔽韧致辐射和其他光子。用高原子序数的材料屏蔽韧致辐射和其他光子。（1 1）屏蔽）屏蔽辐射的最大射程法辐射的最大射程法 粒子的最大射程粒子的最大射程R R（g/cmg/cm2 2）可用下面的经验公式计算）可用下面的经验公式计算max21ER 该经验公式在该经验公式在粒子能量较高时与实验值符合得较好，但对低能粒子能量较高时与实验值符合得较好，但对低能部分的估算值偏大。部分的估算值偏大。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 当选定材料的密度当选定材料的密度已知时，利用下式估算出与最大已知时，利用下式估算出与最大射程对应的防护厚度射程对应的防护厚度d d。屏蔽材料的厚度等于粒子在该材。屏蔽材料的厚度等于粒子在该材料中的最大射程时，即可将料中的最大射程时，即可将粒子完全挡住。粒子完全挡住。max21Ed（2 2）屏蔽）屏蔽辐射的半值层法辐射的半值层法 使辐射水平减弱一半所需要屏蔽材料的厚度称为半使辐射水平减弱一半所需要屏蔽材料的厚度称为半值层。根据半值层求所需屏蔽材料的厚度或已知屏蔽层值层。根据半值层求所需屏蔽材料的厚度或已知屏蔽层厚度估算屏蔽效果比较方便。厚度估算屏蔽效果比较方便。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护表表8-2 8-2 辐射在铝中的半值层辐射在铝中的半值层E/MeV1/2/mg cm-2E/MeV1/2/mg cm-2E/MeV1/2/mg cm-2E/MeV1/2/mg cm-20.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.140.150.160.170.180.10.30.50.70.81.01.31.51.61.82.02.22.32.52.62.83.03.30.190.200.220.240.260.280.300.350.400.450.500.600.700.800.901.001.101.203.63.94.55.05.66.38.09.011.714.618.5243037455362701.301.401.501.601.701.801.902.002.102.202.302.402.502.602.702.802.903.007887971071171211301401471501591681731801901952002103.103.203.303.403.503.603.703.803.904.004.204.404.604.805.00218223230238244250260265270280290305320335350核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护辐射在其他物质中的半值层可通过下式近似得到：辐射在其他物质中的半值层可通过下式近似得到：ZA/482.0)AL(2/1(2/1其它）式中：式中：A、Z分别为该物质的原子量和原子序数。分别为该物质的原子量和原子序数。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（3）屏蔽韧致辐射）屏蔽韧致辐射 最大能量为最大能量为E Emaxmax的的辐射与原子序数为辐射与原子序数为Z Z的物质作用时，的物质作用时，如果电子的能量被该物质吸收，其初始能量转化成韧致辐射如果电子的能量被该物质吸收，其初始能量转化成韧致辐射的份额的份额 F F 约为：约为：3000/maxEZF 例如，例如，3232P P的的辐射最大能量为辐射最大能量为1.709 MeV1.709 MeV，当被铅（，当被铅（Z Z8282）、铝（）、铝（Z Z=13=13）、塑料（）、塑料（Z Z有效值为有效值为5.855.85）吸收时，）吸收时，转化成韧致辐射的份额大约分别为转化成韧致辐射的份额大约分别为4.74.7、0.740.74和和0.330.33。显然，后二种材料产生的韧致辐射要比铅少的多。显然，后二种材料产生的韧致辐射要比铅少的多。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（4 4）辐射防护应注意的事项辐射防护应注意的事项 在在源的附近，源的附近，剂量率比剂量率比剂量率高很多，所以必剂量率高很多，所以必须重视对剂量率的监测，注意选用对须重视对剂量率的监测，注意选用对辐射灵敏的测量仪辐射灵敏的测量仪器，探测器的壁或窗能让器，探测器的壁或窗能让粒子通过。粒子通过。辐射源发射的辐射源发射的粒子能量越低，则密封窗厚度应越薄。粒子能量越低，则密封窗厚度应越薄。在使用过程中要特别注意保护在使用过程中要特别注意保护密封窗密封窗，防止被磨损、腐蚀、，防止被磨损、腐蚀、震裂或划破。震裂或划破。源要严加保管，贮存源要严加保管，贮存源的容器应能防韧致辐射。废源的容器应能防韧致辐射。废源不能随便扔掉，不能丢失，应按规定进行处理。源不能随便扔掉，不能丢失，应按规定进行处理。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.4.3 8.4.3 放射源的防护放射源的防护 射线的贯穿能力很强，其照射范围往往超出工作场射线的贯穿能力很强，其照射范围往往超出工作场所之外，形成对环境的污染，因此应用所之外，形成对环境的污染，因此应用放射源主要应防放射源主要应防止外照射。止外照射。硬硬X X射线的防护与射线的防护与辐射防护性质相同。低能光子的辐射防护性质相同。低能光子的防护比较容易屏蔽，但是当辐射源活度（或辐射强度）较防护比较容易屏蔽，但是当辐射源活度（或辐射强度）较高时，不能忽略中子的防护。高时，不能忽略中子的防护。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1 1辐射剂量估算辐射剂量估算 当母核每次衰变辐射出多种不同能量的光子（包括当母核每次衰变辐射出多种不同能量的光子（包括射线、内转射线、内转换电子产生的特征换电子产生的特征X X射线和韧致辐射的连续射线和韧致辐射的连续X X射线）时，利用照射量率射线）时，利用照射量率常数常数进行剂量计算较为方便。已知进行剂量计算较为方便。已知值即可求出距活度为值即可求出距活度为A A的的点源点源r r处的照射量率处的照射量率 2/rAX 无屏蔽时无屏蔽时辐射空气吸收剂量率按下式估算：辐射空气吸收剂量率按下式估算：2/873.0rAD 为为辐射空气吸收剂量率；辐射空气吸收剂量率；A A为放射源活度；为放射源活度；r r为距离；为距离；为照射量为照射量率常数；率常数；0.8730.873为照射量率与剂量率的换算系数。为照射量率与剂量率的换算系数。D核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护表表8-3 8-3 常用放射性核素常用放射性核素常数近似值常数近似值核素名称核素名称/10-19Cm2kg-1s-1Bq-1核素名称核素名称/10-19Cm2kg-1s-1Bq-122Na24Na41Ar/41mK40K42K51Cr/51mV52Mn59Fe58Co60Co65En/65mEn85Kr86Sb85Sr/85mRb91Y95Zr/95mNb95Nb99Mo/99mTc99mTc103Ru/103mRh110mAg/110Ag109Cd114mIn/114mCd113mIn124Sb125Sb125I/125mTe125mTe129I131I/131mXe137Cs23.636.712.91.472.670.34935.612.310.925.66.160.02520.9695.790.04848.278.582.831.204.8629.90.0290.8662.8719.24.750.1320.09880.07174.2218.5137Cs/137mBa133Ba/133mCs140Ba141Ce/141Pr144Ce152Eu/152mSm154Eu170Tm182Ta192Ir198Au203Hg/203mTl210Pb222Rh224Ra226Ra228Th230Th231Pa233U234U235U237Np238Pu239Pu240Pu241Am243Am242Cm243Cm252Cf6.354.072.360.6970.15910.613.40.025210.29.144.574.570.04460.003870.09691.620.08330.4070.4070.001550.001901.550.310.00190.00190.00190.2710.4460.00190.7940.0019核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2辐射的屏蔽辐射的屏蔽（1 1）衰减倍数法）衰减倍数法 衰减倍数法计算公式：衰减倍数法计算公式：211200rKrKF 总的衰减倍数总的衰减倍数 F F 确定后，通过查确定后，通过查射线在不同的射线在不同的衰减倍数时有关屏蔽材料所需的厚度表，可得到拟采用衰减倍数时有关屏蔽材料所需的厚度表，可得到拟采用屏蔽材料的屏蔽层厚度。屏蔽材料的屏蔽层厚度。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（2 2）半值层和）半值层和1/101/10值层法值层法 使辐射水平降至使辐射水平降至1/101/10的屏蔽层厚度称为的屏蔽层厚度称为1/101/10值层，它相当于值层，它相当于3.323.32个半值层。个半值层。表表8-4 8-4 几种常用材料对宽束几种常用材料对宽束射线的半值层厚度射线的半值层厚度材料材料水水空心砖空心砖混凝土混凝土重混凝土重混凝土铁铁铅铅钨钨铀铀密度密度/gcm-31.01.22.23.28.811.419.119.0射线或源射线或源半值层厚度半值层厚度/mm10keV20keV50keV100keV200keV500keV137Cs1MeV60Co2MeV5MeV10MeV122342681001401501601702002302800.93.91738651001101201401501902200.41.410254464687580921101300.120.52.38.017313542455467720.040.160.82.78.316182224273030(0.004)(0.009)0.110.381.355.68.01112161717/(0.006)0.0350.140.653.24.58.89.0121313/0.0120.0650.382.33.46.18.2101010核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护屏蔽强屏蔽强射线时要特别注意散射和漏束的防护，主要包括：射线时要特别注意散射和漏束的防护，主要包括：（a a）缝隙、孔洞、管道、气窗、电缆及拉门的地沟等薄弱部位，都）缝隙、孔洞、管道、气窗、电缆及拉门的地沟等薄弱部位，都可能产生直接和多次散射泄漏，最容易在两种不同接搭处忽略防护；可能产生直接和多次散射泄漏，最容易在两种不同接搭处忽略防护；（b b）若辐射场的房顶顶板的厚度不够或者没有屋顶，会因）若辐射场的房顶顶板的厚度不够或者没有屋顶，会因“天空天空”散射使房外临近地区的辐射水平升高。另外，要注意带檐的房顶会造成散射使房外临近地区的辐射水平升高。另外，要注意带檐的房顶会造成檐下采光窗及通风孔洞泄漏辐射的散射；檐下采光窗及通风孔洞泄漏辐射的散射；（c c）防护容器和屏蔽实施的建造必须注意质量，不能留有）防护容器和屏蔽实施的建造必须注意质量，不能留有“孔洞孔洞”、“蜂窝蜂窝”和裂缝，并且在选材时要考虑火灾或高温时防止熔化流失等，和裂缝，并且在选材时要考虑火灾或高温时防止熔化流失等，使用贫铀要防护其衰变子体发射的使用贫铀要防护其衰变子体发射的辐射；辐射；（d d）防护容器和屏蔽设施投入使用前，应全面检查其防护效果，不）防护容器和屏蔽设施投入使用前，应全面检查其防护效果，不符合设计要求时，或者采取补救措施，或者降低使用标准。符合设计要求时，或者采取补救措施，或者降低使用标准。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.4.4 8.4.4 中子源的防护中子源的防护 中子的贯穿能力很强，使用中子源应着重外照射的防中子的贯穿能力很强，使用中子源应着重外照射的防护。许多防护措施与使用护。许多防护措施与使用辐射源的措施相似，但所用的辐射源的措施相似，但所用的防护材料不完全相同。防护材料不完全相同。1 1中子剂量估算中子剂量估算 对于单能中子，若已知某点的中子剂量率对于单能中子，若已知某点的中子剂量率（中子剂（中子剂量率过去也称为中子通量），利用换算系数量率过去也称为中子通量），利用换算系数d dK K、d dD D、d dH H，可，可以简便求出该点的比释动能率、以简便求出该点的比释动能率、最大吸收剂量率最大吸收剂量率、最大当、最大当量剂量率量剂量率：KdKDdDHdH核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 若中子发射率为若中子发射率为 S S，当散射和吸收被忽略时，在距离，当散射和吸收被忽略时，在距离为为 r r 处有处有24 rS表表8-5 8-5 几种常用中子源的几种常用中子源的d dK K、d dD D、d dH H值值中子源中子源dK/10-11Gy n cm-2dD/10-11Gy n cm-2dH/10-11Gy n cm-2PoBPoBeAmBeRaBePuBe模拟裂变谱模拟裂变谱252Cf3.303.783.773.823.732.773.094.124.774.734.794.703.684.093.313.553.493.583.523.313.50核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2中子源的屏蔽中子源的屏蔽 中子源几乎都是发射快中子。设计屏蔽层时必须用中子源几乎都是发射快中子。设计屏蔽层时必须用含氢较多的物质（如水，石腊，聚乙烯等）将快中子慢含氢较多的物质（如水，石腊，聚乙烯等）将快中子慢化，然后用吸收截面大的物质将其吸收。化，然后用吸收截面大的物质将其吸收。最合适的吸收物质是锂和硼，它们不但对于热中子最合适的吸收物质是锂和硼，它们不但对于热中子吸收截面大，而且俘获中子后放出的射线少。镉和铟对吸收截面大，而且俘获中子后放出的射线少。镉和铟对热中子吸收截面也很大，但产生较强的辐射。常用硼与热中子吸收截面也很大，但产生较强的辐射。常用硼与石腊（或聚乙烯）均匀混合为中子屏蔽材料，也可用水石腊（或聚乙烯）均匀混合为中子屏蔽材料，也可用水或石腊单独屏蔽。混凝土内含有相当数量的氢，它对中或石腊单独屏蔽。混凝土内含有相当数量的氢，它对中子和子和射线都有较好的防护能力，是工程中常用的材料。射线都有较好的防护能力，是工程中常用的材料。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护屏蔽层厚度的估算方法屏蔽层厚度的估算方法（1）减弱曲线法）减弱曲线法图图8-2 8-2 几种含氢物质对不同中子几种含氢物质对不同中子源的中子当量剂量率减弱曲线源的中子当量剂量率减弱曲线1-11-1：水对：水对PuPuB B；1-21-2：水对：水对252252CfCf；1-31-3：水对：水对SbSbBeBe；2-12-1：石腊对：石腊对PuPuBeBe；2-22-2：石腊对：石腊对252252CfCf；2-32-3：石腊对石腊对 SbBeSbBe核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护图图8-3 AmBe8-3 AmBe源中子穿过源中子穿过不同屏蔽层时剂量减弱系不同屏蔽层时剂量减弱系数数 f fD D与屏蔽厚度关系与屏蔽厚度关系1 1圆柱形水屏蔽；圆柱形水屏蔽；2 2板板状水屏蔽；状水屏蔽；3 3板状聚乙烯板状聚乙烯（=0.94gcm=0.94gcm-3-3）屏蔽）屏蔽fD为计算点的当量剂量率限为计算点的当量剂量率限值与无屏蔽时该点的当量值与无屏蔽时该点的当量剂量率之比剂量率之比 图图8-4 8-4 水对不同源中子的相对水对不同源中子的相对减弱系数减弱系数K K与水层厚度与水层厚度d d的关系的关系1 1：PoBPoB源；源；2 2：RaBeRaBe源；源；3 3：PoBePoBe源。源。K K1/1/f fD D 核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（2 2）半值层法）半值层法 对含氢多的材料，可用半值层来描述中子在它们之对含氢多的材料，可用半值层来描述中子在它们之中的减弱，并据此以估算屏蔽厚度。中的减弱，并据此以估算屏蔽厚度。表表8-6 8-6 几种常用屏蔽材料对中子源的半值层几种常用屏蔽材料对中子源的半值层 单位：单位：cmcm材料材料石腊石腊水水黄铜黄铜钢钢铅铅铝铝聚乙烯聚乙烯混凝土混凝土RaRaBeBeAmAmBeBe6.306.306.606.606.706.705.365.364.704.704.854.854.984.984.954.956.466.466.766.768.478.478.828.824.04.04.54.513131010核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 对于（对于（，n n）反应的中子源以及小型的自发裂变源通）反应的中子源以及小型的自发裂变源通常采用高含氢材料做屏蔽层。几种常用材料的中子剂量减常采用高含氢材料做屏蔽层。几种常用材料的中子剂量减弱系数弱系数 f fD D（或透射率）可用近似公式表示为（或透射率）可用近似公式表示为)11.0(DdEXPf)083.0(DdEXPf)063.0(DdEXPf)042.0(DdEXPf各式中各式中d d为材料厚度，单位取为材料厚度，单位取cmcm。对于其他含氢材料，可。对于其他含氢材料，可用如下近似公式表示：用如下近似公式表示：水水 普通混凝土普通混凝土 铁铁 铅铅 )/(11.0DdEXPf水的氢原子密度材料的氢原子密度核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（4 4）中子源）中子源射线的屏蔽射线的屏蔽 某些中子源能发射较强的某些中子源能发射较强的射线，因此必须要同时考虑其射线，因此必须要同时考虑其射线射线的屏蔽。无论从改善屏蔽性能，还是从减少屏蔽重量考虑，的屏蔽。无论从改善屏蔽性能，还是从减少屏蔽重量考虑，均应将重均应将重材料布置在内层，而将含氢材料布置在外层，即首先要考虑材料布置在内层，而将含氢材料布置在外层，即首先要考虑射线的射线的屏蔽，然后再考虑中子的屏蔽屏蔽，然后再考虑中子的屏蔽，一般能将该类中子源的，一般能将该类中子源的辐射水平降辐射水平降到规定的限值以下的水或混凝土厚度，常可满足对中子的屏蔽防护要到规定的限值以下的水或混凝土厚度，常可满足对中子的屏蔽防护要求，如达不到对中子的屏蔽防护要求，应根据计算在外层附加聚乙烯求，如达不到对中子的屏蔽防护要求，应根据计算在外层附加聚乙烯等材料。等材料。中子在混凝土地面和厚墙上的散射非常严重，因此设计屏蔽时要中子在混凝土地面和厚墙上的散射非常严重，因此设计屏蔽时要特别注意特别注意“迷道迷道”、穿墙管道和电缆地沟等薄弱部位的防护，而且为、穿墙管道和电缆地沟等薄弱部位的防护，而且为了防止空气散射对环境的影响，屋顶（或顶盖）要有足够的厚度。了防止空气散射对环境的影响，屋顶（或顶盖）要有足够的厚度。常用中子源几乎都是极毒核素，因此要十分注意防止活性物质泄常用中子源几乎都是极毒核素，因此要十分注意防止活性物质泄漏。漏。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护8.4.5 X8.4.5 X射线的屏蔽防护射线的屏蔽防护 根据根据X X射线与物质相互作用规律，射线与物质相互作用规律，X X射线的能量越低，射线的能量越低，光电效应越显著。光电效应发生的几率正比于物质原子序光电效应越显著。光电效应发生的几率正比于物质原子序数数Z Z的的4 4次方，因此，用高原子序数的材料屏蔽低能次方，因此，用高原子序数的材料屏蔽低能X X线，线，可以得到好的效果。可以得到好的效果。为了便于比较各种屏蔽材料的防护性能，常用铅作为了便于比较各种屏蔽材料的防护性能，常用铅作为比较标准，以铅当量描述材料的防护性能。将达到与为比较标准，以铅当量描述材料的防护性能。将达到与一定厚度的某屏蔽材料相同防护效果的铅层厚度，称为一定厚度的某屏蔽材料相同防护效果的铅层厚度，称为该一定厚度屏蔽材料的该一定厚度屏蔽材料的铅当量厚度铅当量厚度，单位为毫米铅，以，单位为毫米铅，以mmPbmmPb表示。有时还使用表示。有时还使用比铅当量厚度比铅当量厚度的概念，比铅当量的概念，比铅当量厚度指单位厚度屏蔽材料的铅当量厚度。厚度指单位厚度屏蔽材料的铅当量厚度。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护表表8-7 8-7 宽束宽束X X射线对常用材料的近似铅当量厚度射线对常用材料的近似铅当量厚度材材 料料密度密度/gcm-3材料厚度材料厚度/mm管压管压50kV管压管压100kV管压管压150kV砖砖空心砖空心砖混凝土混凝土钡水泥钡水泥铁铁加气混凝土加气混凝土石膏石膏黄砖黄砖钡塑料钡塑料熔渣水泥熔渣水泥黄铜黄铜1.81.42.23.28.90.630.841.62.01.28.3100135621532301408516/3.120028030316.5480290150/5.4701004443.2145110655/2.11201658096.42702001109/3.71952701401713470/19516/626036019024/28024/851156076.619014070775/150200105151434027012415140/2603501803328600/23030240/34049025051/33045350/铅铅11.40.51.00.51.02.03.00.51.02.03.0核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护表表8-8 8-8 不同屏蔽材料对应的近似铅当量厚度不同屏蔽材料对应的近似铅当量厚度材料及其密度材料及其密度管压管压/kV材料厚度材料厚度/mm铁铁8.9 gcm-31502003004001112121125272018374028235055352848386048755575重晶石重晶石3.2gcm-31502003004001014141321302724354540355060504570659080120100140钡水泥钡水泥2.7gcm-315020030040017222218385042366575605090100756010585135110165130185混凝土混凝土2.2gcm-3150200300400858060501601509575230210125100295275150120210150260185300260300红砖红砖1.9gcm-31502003004001101008580200190140110280270170140370350210160280210340260400300400黄砖黄砖1.6gcm-315020030040013013010090240240150130340340200160430240180320240390290460340450熔渣砖熔渣砖1.2gcm-3150200300400140150120110250270190160350380240200490290280380300460350550400510铅层厚度铅层厚度/mm1234681015核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护表表8-9 8-9 宽束宽束X X射线对几种材料的射线对几种材料的1/101/10值层厚度值层厚度材料材料密度密度/gcm-31/10值层厚度值层厚度/mm管压管压50 kV管压管压100 kV管压管压150 kV铅铅混凝土混凝土混凝土混凝土砖砖空心砖空心砖钡水泥钡水泥铁铁加气混凝土加气混凝土石膏石膏11.42.352.21.81.43.28.90.630.840.18132236495.41.076450.48556810414475.42301720.96701011451931413328260