外照射防护解析课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,*,/48,辐射防护方法,外照射防护,上海交通大学,张继革 副研究员,201,5年5月,4,日,辐射防护方法外照射防护上海交通大学2015年5月4日,外照射防护基本方法,外照射防护基本方法,目前在科研和医疗等领域中使用的辐射源有,封闭源,和,开放源,两类。,封闭源,有各种射线装置，X射线机、治疗用加速器等，对人体的危害主要是外照射。,X,射线机,医用直线加速器,目前在科研和医疗等领域中使用的辐射源有封闭源和开放源两类。X,开放源,主要是在基础和临床核医学中应用的各种,放射性核素,，对人体的危害主要是内照射和体表污染，还存在外照射。在使用开放源过程中，还有放射性“三废”处理的问题。,放射性废物固化处理装置,放射性药品使用过程的防护,开放源主要是在基础和临床核医学中应用的各种放射性核素，对人体,降低职业照射剂量的重要因素,降低职业照射剂量的重要因素,外照射防护的目的及方法,控制辐射对人体的照射，使之保持在可以合理做到的最低水平，保障个人所受的剂量当量不超过国家规定标准,外照射防护方法有主要有三种：,即,距离,防护、,时间,防护和,屏蔽,防护。,对工作场所具有放射性的设备进行,去污,，减少辐射源活度，也是常用的方法,外照射防护的目的及方法控制辐射对人体的照射，使之保持在可以合,距离防护增大与辐射源的距离,照射剂量率随距辐射源的距离增大而降低，点状源时，人体受到照射的剂量率近似与距离的平方成反比：,就是说，距离增加1倍，剂量率则减少到原来的1/4。足见距离防护的效果十分显著。,距离防护增大与辐射源的距离照射剂量率随距辐射源的距离增大而,平方反比规律的适用条件,非点状源的辐射场,平方反比规律仅仅适用于点状源，而在实际的工作场所，几乎所有的辐射源都不是点源，因此不能完全照搬这一规律。对于非点状源，当离源的距离为源的线度10倍以上时，可以将这辐射源近似地当成点源来对待。,从距离防护的观点出发，无论什么形状的辐射源，通常离源远一点，剂量率就会小一些,平方反比规律的适用条件非点状源的辐射场,距离防护增大与辐射源的距离,增大与辐射源间的距离,可以降低受照剂量。在实际工作中，常用远距离操作工具，如长柄钳子、机械手、远距离自动控制装置等，以增大人体与辐射源之间的距离。,在操作辐射源时，采用各种远距离操作器械，使操作者与辐射源之间有足够的距离是十分必要的。,距离防护增大与辐射源的距离增大与辐射源间的距离可以降低受照,时间防护缩短受照时间,人体在辐射场内接受的剂量当量可以近似地按下式计算：,式中：H剂量当量，照射量率，t受照时间。,缩短受照时间,是简易而有效的防护措施，为此，应避免一切不必要的在辐射场逗留，即使工作需要，也尽量缩短在辐射场逗留时间。,例如，工作前应周密计划、充分准备、熟练快速操作。必须在强辐射内工作时，应采用轮流、替换等方法，控制个人的受照射时间。,时间防护缩短受照时间人体在辐射场内接受的剂量当量可以近似地,时间防护缩短受照时间,人体所受的累积剂量随着接触放射源的时间的延长而增加，就是说，个人在辐射场内停留的时间越长，所接受的累积剂量越大。,在某些情况下常常通过受照时间的控制，来限制个人所接受的剂量。,特别是在应付紧急事态的时候，需要在一个强的辐射场内工作。在这种情况下，必须于现在工作场所外仔细制订工作程序，以使用最短的工作时间去完成工作任务。假如一个人完成这项工作所需时间过长，由此而遭受的照射将超过规定限度，则应组织一批人去完成这项工作。,时间防护缩短受照时间人体所受的累积剂量随着接触放射源的时间,缩短受照时间的具体办法,做好准备工作,做好一切可能做到的准备工作，进入工作现场后就能立即开展工作，顺利地完成任务，避免在放射性控制区内无谓的等待和滞留,准备主要应包括工作文件（规程、图纸、工作票等）的准备，工具、器材的准备和防护用品的准备。另外，还应安排专人进行工作现场的准备，保证现场照明、通风和隔离等满足安全的要求,缩短受照时间的具体办法做好准备工作,缩短受照时间的具体办法,剂量分担,必要时，可采用“剂量分担”的方式。“剂量分担”就是对于某些集体受照剂量可能较高的操作（如蒸发器检修等）可以采用多人（组）轮换操作的方式，这样每人（组）工作的时间就少一些，相应受照剂量就少一些,加强培训和操练,就工作人员个人而言，应提高技巧，熟练操作，缩短工作时间。对于难度较大的操作，应事先组织培训，进行模拟练习，达到熟练自如的程度。熟能生巧，事半功倍，花费时间自然就少,缩短受照时间的具体办法剂量分担,屏蔽防护-人与源之间设置防护屏障,在实际工作中，由于条件所限，往往单靠缩短接触时间和增大距离并不能达到安全操作的目的，而必须采用屏蔽防护。,屏蔽防护就是根据辐射通过物质时被减弱的原理，在人与辐射源之间加一层足够厚的屏蔽物（减弱材料），把外照射剂量减少到容许水平以下。,屏蔽防护-人与源之间设置防护屏障在实际工作中，由于条件所限，,屏蔽材料的选择,采用屏障防护是实用而有效的防护措施，在实际工作中，根据辐射源种类，采用不同的屏障。,辐射屏蔽,常采用低原子序数的铝或有机玻璃；,X、射线,常采用高原子序数的铅、铁或经济实用的混凝土等材料；,中子,则采用原子序数较低而含氢较多的物质，如水、石蜡等。,屏蔽材料的选择采用屏障防护是实用而有效的防护措施，在实际工作,射线的防护,射线的防护,射线的防护,在已发现的千余种放射性核素中，大部分放出射线，在对军用射线仪器进行刻度时，也经常使用到辐射源。因此，对射线的防护非常重要。,原则上任何材料对射线都有减弱作用，都可以作为射线的屏蔽材料。,射线的防护在已发现的千余种放射性核素中，大部分放出射线，,射线的防护,而射线与介质原子的作用截面与介质的原子序数有关，光电效应截面与Z,5,成正比，康普顿原子散射截面与Z成正比，电子对效应截面与Z,2,成正比，所以原子序数高的材料屏蔽射线更为有效。,实际用于射线的屏蔽材料主要有铅、铁、混凝土。,射线的防护而射线与介质原子的作用截面与介质的原子序数有关,射线的防护,屏蔽射线的半值厚度,1/2,(half-value thickness),表示窄束射线经过这个厚度材料的屏蔽，其照射量率降低为没有屏蔽时一半,与线吸收系数,的关系,式中，,1/2,为半值厚度。根据屏蔽材料的不同性质各用于不同场合。,混凝土往往用来做固定屏蔽体，既起屏蔽作用又同时作为建筑，例如辐照设备的屏蔽墙。,几种屏蔽材料对,Co,60,射线的半值厚度,射线的防护屏蔽射线的半值厚度1/2(half-valu,射线的防护,为了提高它的屏蔽性能，必要时可用铸铁块或铁矿石作骨料。铅对射线的屏蔽效果最好，但结构性能差，容易形变，而且价格较高，适宜于做活动屏蔽体。,对强辐照源贮存井，往往利用水作为屏蔽材料。,射线的防护为了提高它的屏蔽性能，必要时可用铸铁块或铁矿石作,屏蔽射线的常用材料,铅：原子序数、密度大，对低能和高能的X或射线有很高的减弱能力，但在1MeV到几MeV的能区，减弱能力最差。缺点：成本高，结构强度差，不耐高温。,铁：屏蔽性能比铅差。但成本低，易获得，易加工。,混凝土：价格便宜，结构性能良好。多用作固定的防护屏障。,水：屏蔽性能较差，但有特殊优点：透明度好，可随意将物品放入其中。常以水井、水池形式贮存固体辐射源。,在某些必要场合，目前也有用贫铀或钨作屏蔽材料。它们的屏蔽性能优良，但价格较贵，加工较难。贫铀还具有少量放射性，一般外表尚须包钢板。,屏蔽射线的常用材料铅：原子序数、密度大，对低能和高能的X或,射线的防护,射线的防护,射线的防护,射线比射线具有更大的穿透能力。同射线和中子相比，射线或电子的穿透能力很差，屏蔽射线很容易，只要,屏蔽材料厚度大于射线的最大射程,就能阻挡全部射线。,通常只要几mm厚的铝板就足以屏蔽射线。,核裂变“碎片”绝大部分放出射线。,射线的外照射防护比较简单，但不能忽视。它容易被组织表皮吸收，引起,组织表皮的辐射损伤,。,射线的防护射线比射线具有更大的穿透能力。同射线和中子,射线的屏蔽,前面所讨论的外照射防护的一般方法同样适用于对射线的防护。,对射线的屏蔽，一要屏蔽,射线本身,，二要考虑对射线产生的,轫致辐射,的屏蔽；,轫致辐射的强度与射线的能量、屏蔽材料的有效原子序数成正比。所以，屏蔽射线时应采用诸如塑料、有机玻璃等各种低原子序数的材料。,防护射线时必须考虑两层屏蔽：第一层用,低原子序数,的材料做成，以减少轫致辐射的产生；第二层用,高原子序数,的材料做成，用于屏蔽轫致辐射。,射线的屏蔽前面所讨论的外照射防护的一般方法同样适用于对射,中子的防护,中子的防护,背景知识,中子为不带电粒子，它与物质的原子核仅发生核相互作用，这种相互作用可分为散射和吸收。,散射只能使中子损失部分能量，中子并不消失，散射过程使中子能量不断降低。,无论是反应堆、加速器还是同位素中子源产生出来的是快中子。,反应堆中的裂变中子平均能量约为2MeV，常用的同位素中子源的中子平均能量是45MeV。热中子容易被吸收，快中子一般不易被吸收，所以主要应考虑对快中子屏蔽。,背景知识中子为不带电粒子，它与物质的原子核仅发生核相互作用，,中子在物质中减弱过程,快中子在物质中减弱包括两个过程：,快中子的慢化,；,慢中子的吸收,。,快中子慢化的相互作用过程是中子与原子核的弹性碰撞和非弹性碰撞。,能量在几个MeV以上快中子主要通过与高原子序数的原子核发生非弹性碰撞降低能量。,中子在物质中减弱过程快中子在物质中减弱包括两个过程：快中子的,高能快中子-非弹性碰撞,非弹性碰撞时入射中子一部分动能转变为原子核的激发能，激发核退激时会发射光子。,为使原子核达到激发态，中子能量必须高于原子核的第一激发态能量，所以发生非弹性碰撞要求中子能量大于,阈值,。,对不同原子核，阈值大体在,0.1-5MeV,之间。,原子序数高的重原子核阈值低，这种非弹性碰撞的几率随入射中子能量增大而增大。所以高原子序数的重物质对高能中子的慢化非常有效。,例如10MeV左右的快中子只要与铁原子核发生很少次非弹性碰撞，就能把能量降到1MeV,左右。,高能快中子-非弹性碰撞非弹性碰撞时入射中子一部分动能转变为,低能快中子弹性碰撞,能量,低于1-2MeV的快中子,慢化主要通过与轻原子核的弹性碰撞。,中子与氢的弹性碰撞几率,最大，而且每一次碰撞中转移给反冲质子的能量也最多，所以氢是能量在,1-2MeV,以下快中子的最好的慢化剂。,由于弹性碰撞截面随中子能量降低而增大，所以在含氢多的材料中，中子经受一次碰撞后，再次受到碰撞的几率增大，结果导致中子能量很快降低到热中子水平，最后被吸收。,低能快中子弹性碰撞能量低于1-2MeV的快中子慢化主要通过,热中子吸收,热中子可以较容易地被任何原子核吸收。其过程是中子与原子核形成处于激发态的核，该核退激时会发射光子。这个过程叫做中子的,辐射俘获,。,除少数,核素(如Li等)外，这种热中子的俘获总伴随发射射线，称为,俘获,辐射,。,吸收作用使中子不复存在，中子被吸收的主要反应是辐射俘获反应，,即（n、）反应。,散射和吸收都使原子核发生某种,变化，常伴随着有次级带电粒子或射线的发射。因此，,中子的屏蔽,一般较为复杂，除考虑减弱过程和吸收过程外，,还应考虑射线的屏蔽,。,热中子吸收热中子可以较容易地被任何原子核吸收。其过程是中子,在效能高、设计精密的中子屏蔽体中必须含有足够量的氢，同时应含有较高原子序数的物质，最好掺入含有,10,B和,6,Li的化合物。,在效能高、设计精密的中子屏蔽体中必须含有足够量的氢，同时应含,中子束减弱规律,窄束：,宽束：,r0,、,r,(d)分别是设置屏蔽层前、后在辐射场中离源r处的注量率；是屏蔽材料对中子的宏观分出截面；d是屏蔽层厚度；B,n,是宽束下的中子积累因子,对于裂变中子的宏观分出截面,中子束减弱规律窄束：对于裂变中子的宏观分出截面,中子屏蔽计算,放射性核素中子源的屏蔽计算,d是屏蔽层厚度，cm；,R,是屏蔽材料的宏观分出截面，cm,-1,；,A是放射性核素中子源中放射性核素