第五章外照射屏蔽防护

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1、第五章外照射防护(External Radiation Protection)Time - Distance - ShieldingSoft betas from C-14and tritium are stopped in glassware P-32 beta is stopped by 3-5 mm Lucite Heavy metals are required to stop gammas.内外照射的不同特点照射 方式辐射源 类型危害 方式常见致电 离粒子照射 特点内照射 外照射开放源 密圭寸源电离、化学毒性 电离、Y 卩、n np1匕匕 a厶冃X 高持续 间断外照射防护基本原则(1

2、)时间防护(Time)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(Distance)剂量率与距离的平方成反比 措施：远距离操作 任何源不能直接用手操作;注意卩射线防护外照射防护基本原则：(3)屏蔽防护(Shielding)设置屏蔽体屏蔽材料和厚度的选择：辐射源的类型、射线能量、活度等屏蔽材料选择的一般原则射线类型作用形式材料选择原则常用屏蔽材料a电离、激发一般低z材料P电离、激发、轲致辐射低Z材料+高Z材料铝、有机玻璃、 混凝土、铅Y、X光电、康普顿、电子对高Z材料、铅、铁、鸭 混凝土、砖中子弹性、非弹性、吸收含H低Z材料、 含硼材料水、石蜡、含硼 聚乙烯屏蔽方式固定

3、式：防护墙（迷路）、防护门、观察窗移动式：包装容器、手套箱、防护屏铅砖、铅围裙、眼镜等窄束丫射线在物质中的减弱规律窄束 的概念（narrow beam）:不包含散射成分的射线束单能Y射线在物质中的减弱规律1 = 1 edL 0匕L 10：设置屏蔽前后的剂量率（强度）d：屏蔽层厚度（cm）。线衰减系数：Linear attenuation coefficient （cm）质量衰减系数（cm2/g）两个常用的概念能谱的硬化：随着通过物质厚度的增加，不易被减弱 的“硬成分”所占比重越来越大的现象。平均自由程：线减弱系数的倒数称为光子在物质中的 平均自由程。即X=l/|lo表示光子每经过一次相互作用之

4、前，在 物质中所穿行的平均厚度。N = Noed/2宽束(broad beam)辐射的衰减I = IQBedB：累积因子(build-up factor)描述散射光子影响的物理量。表示某一点散射光子数所占份额B取决于：光子能量，屏蔽材料的原子数, 屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件B值可以查表求得。(例：讲义)作业：按新标准计算讲义例题中的屏蔽厚度。屏蔽计算中常用的几个参数减弱倍数K：辐射场中某点处没有设置屏蔽层时的当量剂 量率H(),与设置厚度为d的屏蔽层后的当量 剂量率H)的比值。K = H(0/H(d)=e/B(Ey, pid)表示屏蔽材料对辐射的屏蔽能力。无量纲。半减弱厚度与十倍减弱厚度半减弱

5、厚度i/2： half value thickness将入射光子数减弱一半所需的屏蔽层厚度 十倍减弱厚度l/io : tenth value thickness 将入射光子数减弱到十分之一所需的屏蔽层厚度Ai/2 = 301 A/。1/10=3.32A1/2常用丫射线的1/2, 1/10 (cm)核素-铅钢铁混凝土A1/2Ai/ioAi/：2Al/10A1/2Ai/ioCo-601.242.06.76.120.3Cs-1370.72.21.55.04.916.3Ra-2261.34.42.17.17.023.3厂点源的屏蔽计算直接用公式计算I = I0Be利用减弱倍数法计算Zo e呃K =亠=

6、I B利用半减弱厚度计算令K=2n,则 n=logK/log2屏蔽厚度 1/2例题1将Co-60所产生的剂量减弱2000倍，所需铅防 护层厚度是多少？解：已知K二2X103,查表得 Co-60 的 1/2 二 1.2cm则:n= (log2X103)/log2=llR二nXi/2=ll X1.2=13.2cm例题2要建筑一个Co-60辐照室，源活度为3754居里，墙外容许照射率为0.25mR/h,若用混邂严 筑，需要屏蔽墙的厚度是多少？(厂解：A=3754Ci, r=1.32 Rm2/hCip 30(kmQR二3m, X二0.25mR/h无屏蔽时，墙外的照射量率为AT 3754 x 1.32

7、x 1035X。=5.50 x 10 证 thR232减弱倍数为K二X/X二(5.05 X 105)70.25=2.02 X106查表：Co60平均能量为1.25MeV需要混凝土的厚度约为145cm例题3欲将放射性活度为3.7 X 10】4Bq的60Co辐射源 置于一个铅容器中，要求容器表面的当量剂量率 小于2X10-3Svh，容器表面lm处的当量剂量率 应小于l（HSvh-i。设容器表面到源的距离为25cm, 求铅容器的屏蔽层厚度。（查表得r（60Co）=2.503 X lO Ckgmq1 s4）（例：讲义）作业：按新标准计算屏蔽厚度。安全防护系统对照射装置的防护构成：由警告信号和安全联锁两

8、部分A警告信号：音响信号（警铃、警笛或广播） 显示信号（闪烁的或连续的）A安全联锁：起自动保护作用 控制操作室-防护门开关一升降源装置 口经常的检查和维护放射性工作场所控制区的标志卩射线的防护 一般卩射线的能量70keV,可穿透皮肤表层， 故要注意外照射防护。射程（Range； R）:带电粒子在物质中沿其入射方向所穿过的最大 直线距离。屏蔽材料的厚度等于B粒子在该材料中的最大 射程时，即可屏蔽所有B粒子。 一般操作的防护要求：几兆:BqB源：戴手套、眼罩，使用聂子等工具 较强B源：长柄工具操作，R的有机玻璃屏卩辐射屏蔽(1)最大射程法：经验公式：R是电子在低z物质中的射程， gem-20.41

9、2尹265一0。954 咲）Condition : 0.01 E 2.5MeVR = 0.53 - 1.06Condition : 2.5 E 20 MeV知道了材料的密度p,可计算岀最大射程对应的 屏蔽材料厚度d (cm):max卩辐射屏蔽 (2)半值层法由半值层求所需屏蔽材料的厚度或估算 屏蔽效果比较方便。n个半值层的屏蔽厚 度可使辐射减弱1/2。作业：按新标准计算课本例题中的屏蔽厚度。中子屏蔽0)=血。(叽厂分出截面法含氢材料中，散射中子通量密度积累因子乞和中子的能量 氢的宏观分出截面与中子在屏蔽材料中的穿行距离d有关, 可由下式计算：E。为快中子能量下限，即快中子阈能：:锻y (P) = 0“(P)(1+ EQ 已。d)e-xHe-xd9码S = 0.19p-Z-0743(Z8)佐勒根据实验数据推出的估算裂变中子 谱平均分出截面的经验公式低能贡献在中子屏蔽计算中，除了快中子以外，还应考虑其它低 能中子对剂量的贡献。可以看到，在某些情况下，低能中 子的贡献是十分显著的，甚至起决定性作用。快中子阈能 以下的中子通量密度可采用“积累因子法计算”。其物理基础是在屏蔽体内离源一定距离以外的区域里，中子能谱 达到平衡。这样总中子通量积累因子JtnocoJEc+ Yr d丿严丿严例：见讲义，P.75作业：按新标准计算例题中的屏蔽厚度。张弛长度法