核辐射防护期末复习.docx

1、核辐射防护期末复习什么是电离辐射剂量?电离辐射剂量实质是电离辐射对受照物质造成的真实效应或潜在影响的一种物理度量。 为什么对电离辐射要进行防护？核技术的的广泛应用导致可能对人体造成损伤： 1. 核能应用（包括核武器的制造） 2. 核技术在工农医等各部门的应用按射线本质分类1.粒子辐射：是指组成物质的基本粒子，或由这些粒子组成的原子核。既有能量又有静止质量。粒子辐射是一些高速运动的粒子，消耗自己的动能把能量传给被穿透的物质。粒子辐射包括电子、质子、中子、粒子、粒子和带电重离子等。2.电磁辐射：实质是电磁波，仅有能量，没有静止质量。包括无线电波、微波、可见光、紫外线、X射线和 射线等。按与物质的作

2、用能力分类1.电离辐射：通过初级和次级过程引起物质电离，如粒子、粒子、质子、中子、X射线和 射线等，对于X、 射线，一般当E 10ev时可以引起电离辐射，或当波长 10倍HE ,皮肤，表示射线能量大部分停留在人体表层，即为弱贯穿，反之为强贯穿；能量低于15keV的辐射，能量低于2MeV的辐射或电子束一般视为弱贯穿；中子全部视为强贯穿。环境测量用剂量当量 以ICRU球中指定深度处的剂量当量来衡量处于辐射场中的人体受照情况，可用具有规定性能的环境监测仪表来测量。个人测量用剂量当量 以人体指定深度处软组织中的剂量当量来衡量人体受照情况，可以用规定性能的个人剂量计测量。周围剂量当量H*(d) 用途环境

3、监测，把外部辐射场和处于辐射场中的人体有效剂量联系起来。定义辐射场中某点的周围剂量当量H*(d)是由相应的齐向扩展场在ICRU球中正对着齐向场方向的半径上深度d处产生的剂量当量。H*(d)主要用于强贯穿场情况，且多用H*(10)周围剂量当量H*(d) H*(d)表示来自周围各个方向的辐射在ICRU球中产生的剂量当量，数值上等于扩展场中各个方向上的辐射在正对着其入射方向的ICRU球半径上深度d处产生的剂量当量之和，从而由参考点的辐射场唯一确定。从定义可知，H*(d)与辐射场在参考点的注量及其能谱分布有关，而与注量的角分布无关，契合“周围”的含义测量方面H*(d)可用各向同性响应的测量仪器精确测量

4、，这一点仪器制作难度不大；应用方面H*(d)适合于表征有效剂量HE，且可以给出有效剂量的偏安全的估计值（一般H*(d)略大于HE）定向剂量当量H(d, ) 用途：a）避免皮肤在弱贯穿辐射场中遭受过量剂量而引起确定性效应。b）用于环境监测。定义：辐射场中某点的定向剂量当量是由相应的扩展场在ICRU球中某一指定方向的半径上深度d处产生的剂量当量，即与照射方向有关；给出H(d, )时必须同时指明参考深度d和方向参考。H(d, )一般用于弱贯穿辐射，且多用H(0.07, )。对强贯穿场，d=10mm， H(d, ) H(10, )；对弱贯穿场，皮肤：d=0.07mm， H(d, ) H(0.07, )

5、，相当于皮肤基底层的深度；眼晶体： d=3mm， H(d, ) H(3, )；个人剂量当量Hp(d)定义：身体上指定点下深度为d处组织中的剂量当量。不同于H*(d)和H(d)在ICRU球体模上定义，Hp(d)是在人体上定义的。测量：在指定参考点对应的身体部位表面佩戴剂量计，而剂量计由适当厚度的组织等效材料制作的外表和内部探测器组成，另外剂量计的尺寸要足够小。测量深度取值对强贯穿场d=10mm， Hp(d) Hp(10) ;反映了体内深部剂量当量；对弱贯穿场 皮肤：d=0.07mm， Hp(d) Hp(0.07) ；眼晶体： d=3mm， Hp(d) Hp(3) ；反映了体表剂量当量；刻度方法

6、一般利用ICRU平板体模进行刻度X射线机：原理：利用高速电子轰击高原子序列的靶，会产生强烈的韧致辐射、伴随核外电子跃迁引起的特征X射线发射；能谱特点：产生的X射线分韧致X射线和特征X射线2类，但在实际应用一般不做区别。能量特点：产生的X射线能量一般比较低，一般 小于 MeV量级；发射率常数：定义：管电流为1mA时，距离阳极靶1m处，由初级射线束在空气中产生的空气比释动能率；单位：mGy m2 mA-1 min-1加速器X射线源：原理：利用高速电子束轰击高原子序列的靶，产生的高能X射线。因电子能量较高，因此产生的X射线成分以连续谱的韧致辐射为主。与射线机的区别在于电子的能量较为单一、发射方向基本

7、一致；发射率常数：定义：视X射线源为点源，单位束流1mA，在标准距离1m处形成的吸收剂量指数率。单位：Gy m2 mA-1 min-1特点：拥有明显的角分布特征点源：即放射源可以视作一个点，射线向四面八方发射，形成一个各向同性辐射场；实际操作：如果辐射场中某点与辐射源的距离r，比辐射源本身的几何尺寸L大5倍以上，即可把辐射源视为一个点源。随着通过物质的厚度增加，那些不易被减弱的 “硬成分” 所占比重会越来越大，这种现象称为能谱的硬化 。散射光子的忽略，往往低估射线的穿透能力或高估屏蔽材料的屏蔽能力。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：

8、减弱倍数K：无量纲,表示屏蔽层材料对辐射的屏蔽能力透射比：透射系数定义:设置厚度为d的屏蔽层之后，离X射线发射点1m处,由该射线装置单位工作负荷(1mAmin)所造成的当量剂量。单位：半减弱厚度1/2和十倍减弱厚度1/101/2的定义: 将入射X或光子数(注量率或照射量率等) 减弱到一半所需的屏蔽层厚度。1/10的定义: 将入射X或光子数 (注量率或照射量率等)减到十分之一所需的屏蔽层厚度。 两者之间的联系：1.说明：给定辐射在屏蔽介质中的1/2和1/10值并不是一个常数,而且随K的增加略有变化。2.当辐射穿过一定厚度的物质层之后存在一个平衡的1/2和1/10,它们不能用于初级X或射线的屏蔽计

9、算,但可用于经过相当程度减弱的射线束。 屏蔽X或射线常用的材料：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。带电粒子的外照射防护射线屏蔽材料选择：常用材料有：铝、有机玻璃、混凝土等，与X、射线的屏蔽材料选择有很大不同。特别注意：带电粒子与物质相互作用，因韧致辐射作用会发射出各个能量段的韧致X射线，因此，除了对带电粒子屏蔽以外，还需要增加另外的X射线屏蔽层。中子的外照射防护放射性核素中子源：优点：价格

10、便宜、易于制备和运输，且为各向同性场，可以视为点源；缺点：产额较低，泄漏几率较大，中子产额随时间减少等加速器中子源产生方法：通过加速器加速的各种带电粒子轰击靶材料发生核反应来制备，绝大多数通过(d,n)核反应；加速器类型：静电、直线、回旋特点：通过改变靶物质种类和带电粒子类型，并调节带电粒子的能量和中子的出射方向，就可以获得不同能量的中子类型，因此比起前面的放射性核素中子源在中子能量的选择上要灵活的多，当然整个设备比较笨重，在可移动性能上要差上许多；反应堆中子源来源来自反应堆中自持的链式反应。特点 强度高，能谱分布宽，结构庞大，危险性较高，辐射防护的工作较为繁重。辐射屏蔽工作对象：针对瞬发裂变

11、中子、瞬发光子、裂变产物的 辐射以及其它各种因核反应带来的辐射。只要能防护住上述的n和射线即可。屏蔽层中中子束的减弱原理：根据中子与物质相互作用的性质，对快中子，首先用中等偏高原子序数的材料，通过非弹性散射使中子能量很快降低到与原子核的第一激发能级相应的能量之下，使中子降到非弹性散射阈值以下； 再利用低能中子与物质相互作用的性质，利用低原子序数的材料如氢，通过弹性散射作用使中子的能量进一步降低到热中子的范围；此时再选择对热中子吸收截面大、同时俘获辐射能量低的材料，完成对中子的吸收和有效屏蔽；分出截面法：通过合理地选择和安排屏蔽材料，我们可以使中子在屏蔽层中的衰减符合窄束的定义要求，即使中子在屏

12、蔽层中一经散射便能在很短的距离内被迅速慢化和吸收，从而可以按照窄束的较为简单的计算公式来计算中子的衰减情况，这就是所谓的分出截面法。以下是应用分出截面法的前提：A 屏蔽层足够厚，使得在屏蔽层后面的剂量当量指数主要使由中子束中一组贯穿能力最强的中子贡献所致；B 屏蔽层中必须含有铁、铅等中高原子序数的重型材料，使得高能中子能够通过非弹性散射迅速降低能量；C 屏蔽层中要含有足够的氢，以保证在很短的距离内，使中子的能量再迅速降低到热能段，从而可以被屏蔽层所吸收；中子的透射系数：中子源发出的单位中子注量在屏蔽体后造成的剂量当量指数，单位Svcm2；中子的透射比 ：中子辐射场中某点，有屏蔽体时的吸收剂量指

13、数率(剂量当量指数率)与没有屏蔽体时的吸收剂量指数率(剂量当量指数率) 之比中子的减弱倍数Kn：中子辐射场中某点，没有屏蔽体时的吸收剂量指数率(剂量当量指数率)与有屏蔽体时的吸收剂量指数率(剂量当量指数率) 之比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，从而使得中子能量迅速下降到热中子能区，最后为了减少俘获射线的能量，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

14、本等，其中以效果为优先考虑；内辐射剂量学放射性物质进入体内的途径经口，消化道的摄入经呼吸道的吸入经皮肤，伤口的进入沉积：放射性物质进入并居留于器官或组织之内称作沉积（deposition）转移：放射性物质在体内的移动称作转移（transfer）廓清：放射性核素从某一器官或组织内移出的过程称作廓清（clearance），生物廓清和放射性衰变作用将使沉积在器官或组织内的放射性活度逐渐减少。滞留（retention）：描述放射性核素在器官、组织或全身内的居留状况，亦即器官、组织或者全身放射核素活度的动态变化过程。在摄入、沉积或吸收后的给定时刻，器官、组织或全身的物质的量称为器官、组织或者全身的滞留量

15、（retained quantity）。 物质随尿、粪、汗和呼出气体而从体内移出的过程称作排出（elimination）。直接排出：放射性物质进入体内后没有进入体液循环而直接排出体外的；相关排出：凡是曾经被吸收到细胞间液而后被排出的。随尿和汗排出的都属于相关排出。随粪排出的包括两种成分：相关排出的和未经吸收而直接排出的。源组织（器官）：含有大量放射性核素的组织或官；靶组织（器官）：吸收辐射能量的组织或器官。有效半衰期：滞留在人体内的某放射性核素，由于生物代谢和放射性衰变减少一半所经历的时间。生物半排期：是指放射性核素进入人体后通过新陈代谢排出一半数量所需要的时间，用Tb来表示。物理半排期：放射

16、性核素同时还在不断衰变衰变为原来数量的一半所需的时间，用Tr表示；人体呼吸道的形态学模型：NP区（鼻咽区或胸外区，nose-pharynx region）、TB区(气管、支气管区，0-16代，trachea-bronchial region )、P区（肺区，17-23代，pulmonary region）、L区（肺淋巴区，lymph tissue）放射性气溶胶：空气中的固态放射性核素一般沉积在空气中悬浮的固体或液体微粒上，或者本身就是一些悬浮的小颗粒。这些悬浮微粒统称作放射性气溶胶（radioactive aerosol）。比有效能量SEE(TS)Yi 是放射性核素j核转变时发射第i种辐射粒子的产额；Ei 是第i种辐射粒子的能量；AF(TS)i 是源器官S中发射的第i种辐射粒子能量被靶组织T吸收的分数；MT 是靶组织的质量;WR 是第i种粒子的辐射权重因子；对非贯穿辐射当源组织与靶组织是同一组织时，AF(TS)i = 1