第七章-輻射防護分析課件

第二篇射線檢測

第七章

輻射防護

洪成濤第二篇射線檢測

第七章輻射防護

洪成濤目錄7.1輻射量的定義、單位和標準7.2劑量測定方法和儀器7.3輻射防護的原則、標準和輻射損傷機理7.4輻射防護的基本方法和防護計算目錄7.1輻射量的定義、單位和標準7.1輻射量的定義、單位和標準描述χ和γ射線的輻射量分為電離輻射常用輻射量和輻射防護常用輻射量兩類。前者包括照射量、比釋動能、吸收劑量等。后者包括當量劑量、有效劑量等。所謂“劑量”是指某一對象接收或“吸收”的輻射的一種度量。7.1輻射量的定義、單位和標準描述χ和γ射線的輻射量分為7.1.1描述電離輻射的常用輻射量和單位1、照射量2、比釋動能3、吸收劑量4、照射量、比釋動能、吸收劑量的聯(lián)系和區(qū)別7.1.1描述電離輻射的常用輻射量和單位1、照射量1、照射量（1）照射量的定義和單位照射量是用來表征χ射線或γ射線對空氣電離本領(lǐng)大小的物理量。1、照射量（1）照射量的定義和單位1、照射量定義：所謂照射量是指χ射線或γ射線的光子在單位質(zhì)量的空氣中釋放出來的所有次級電子（負電子或正電子），當它們被空氣完全阻止時，在空氣中形成的任何一種符號的（帶正電或負電的）離子的總電荷的絕對值。其定義為dQ除以dm的所得的商，即：P=dQ/dm式中dQ——當光子產(chǎn)生的全部電子被阻止于空氣中時，在空氣中所形成的任何一種符號的離子總電荷量的絕對值。

dm——體積球的空氣質(zhì)量1、照射量定義：所謂照射量是指χ射線或γ射線的光子在單位質(zhì)量1、照射量用圖表示1立方厘米的干燥空氣，其質(zhì)量為0.001293克，這些次級電子是光子從0.001293克空氣中打出來的，它們在0.001293克空氣中的里面和外面都形成離子，所有這些離子都計算在內(nèi)，而在0.001293克外產(chǎn)生的次級電子發(fā)射形成的離子則不計算在內(nèi)。入射光子次級電子e1、照射量用圖表示1立方厘米的干燥空氣，其質(zhì)量為0.00121、照射量照射量（Ρ）的SI單位為庫侖/千克，用符號表示，沿用的專用單位為倫琴，用字母R表示。1倫的照射量相當于在標準的狀況下（即0℃，1大氣壓）1立方厘米的干燥空氣產(chǎn)生1靜電位（或2.083×109對離子）的照射量叫1倫琴。1、照射量照射量（Ρ）的SI單位為庫侖/千克，用符號1、照射量1、照射量1、照射量一個正（負）離子所帶的電量為4.8×10-10靜電單位，1倫是在干燥空氣中產(chǎn)生1靜電單位的電量，所以產(chǎn)生的電子對數(shù)為1/4.8×10-10=2.083×109對離子。照射量只適用于χ、γ射線對空氣的效應，而只適用于能量大約在幾千伏到3MV之間。1、照射量一個正（負）離子所帶的電量為4.8×10-10靜電1、照射量（2）照射量率的定義和單位照射量率的定義是單位時間的照射量也就是除以所得的商即：照射量率（）的SI單位為庫倫/千克時，用符號或倫/時（）、倫/秒（）1、照射量（2）照射量率的定義和單位2、比釋動能比釋動能是指不帶電粒子與物質(zhì)相互作用時在單位質(zhì)量的物質(zhì)中釋放出來的所有帶電粒子的初始動能的總和。

式中——不帶電粒子在質(zhì)量為的某一物質(zhì)內(nèi)釋放出來的全部帶電粒子的初始動能的總和。比釋動能只適用于不帶電粒子和χ、γ射線，但適用于各種物質(zhì)。2、比釋動能比釋動能是指不帶電粒子與物質(zhì)相互作用時在單位質(zhì)量2、比釋動能單位：焦耳/千克（J·kg-1）其單位“戈瑞”（Gy）1Gy=1Kg受照射的物質(zhì)吸收1J的輻射能量即：。毫戈瑞、微戈瑞，沿用單位拉德(rad)：比釋動能率的定義和單位單位時間內(nèi)的比釋動能單位：戈瑞/秒(Gy·s-1)2、比釋動能單位：焦耳/千克（J·kg-1）其單位“戈瑞”（3、吸收劑量（1）吸收劑量的定義和單位吸收劑量是用來表征受照物體吸收電離輻射能量程度的一個物理量。定義：任何電離輻射，授予質(zhì)量為的物質(zhì)的平均能量除以所得的商，即：式中為平均授予能，或者說：電離輻射傳給單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)的能量叫吸收劑量，吸收劑量的大小，一方面取決于電離輻射的能量，另一方面還取決于被照射物質(zhì)的種類。它適用于任何電離輻射和任何被照射的物質(zhì)。3、吸收劑量（1）吸收劑量的定義和單位3、吸收劑量

吸收劑量（D）的單位和比釋動能相同，SI單位是焦耳千克-1表示，其特定名稱為戈瑞（Gy）沿用單位為拉德（rad）

1戈瑞=1焦耳/千克

1戈瑞=100拉德3、吸收劑量吸收劑量（D）的單位和比釋動能相同，SI單3、吸收劑量（2）吸收劑量率的定義和單位吸收劑量率（）表示單位時間內(nèi)吸收劑量的增量，嚴格定義為：某一時間間隔dt內(nèi)吸收劑量的增量dD除以該時間間隔dt所得的商即：dD/dt，吸收劑量率的單位：戈瑞/時、毫戈瑞/時（）3、吸收劑量（2）吸收劑量率的定義和單位4、照射量、比釋動能、吸收劑量（1）照射量和比釋動能的關(guān)系： 射線照射空氣時，如果忽略次級電子能量轉(zhuǎn)移成熱能和輻射能的部分即認為在單位質(zhì)量空氣中所產(chǎn)生的次級電子能量全部用于使空氣分子電離，則空氣中某點的照射量Ρ和比釋動能Κ在帶電粒子平衡條件下的關(guān)系為：Κ=33.72Ρ

公式中照射量Ρ的單位庫侖/千克、比釋動能Κ的單位為戈瑞（Gy）4、照射量、比釋動能、吸收劑量（1）照射量和比釋動能的關(guān)系：例：已知空氣中某點Χ射線的照射量Ρ為1.29×，求空氣中該點的比釋動能Κ是多少？解：例：已知空氣中某點Χ射線的照射量Ρ為1.29×（2）比釋動能和吸收劑量的關(guān)系比釋動能和吸收劑量分別反映物質(zhì)吸收電離輻射的二個階段。對于一定質(zhì)量dm的物質(zhì)，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給次級電子的平均能量與物質(zhì)吸收能量相等，則比釋動能Κ和吸收劑量相等。即：

上述成立必須滿足二個條件：首先要求是帶電粒子平衡條件下；其次帶電粒子產(chǎn)生的輻射損失可以忽略不計。（2）比釋動能和吸收劑量的關(guān)系上述成立必須滿足二個條件（3）照射量和吸收劑量的關(guān)系：A、將空氣中某點的照射量換算成該點空氣的吸收劑量。1）

D空——吸收劑量（戈瑞）

P空——空氣的照射量（庫侖/千克）2）

D空——空氣的吸收劑量（戈瑞）

P空——空氣的照射量（侖）（3）照射量和吸收劑量的關(guān)系：B、將空氣中某點的照射量換算成該點被照射物質(zhì)的吸收劑量

——受照物質(zhì)的吸收劑量GyP——空氣的照射量，f——轉(zhuǎn)換因子B、將空氣中某點的照射量換算成該點被照射物質(zhì)的吸收劑量照射量、比釋動能及吸收劑量之間的關(guān)系：輻射量種類照射量Ρ比釋動能Κ吸收劑量D劑量的含義表征χ、γ在關(guān)心的體積內(nèi)用于電離空氣的能量表征不帶電粒子在所關(guān)心的體積內(nèi)交給帶電粒子的能量表征電離輻射在所關(guān)心的體積內(nèi)被物質(zhì)吸收的能量適用范圍輻射場χ、γ不帶電粒子電離輻射介質(zhì)空氣任何物質(zhì)任何物質(zhì)單位Gy、radGy、rad換算關(guān)系照射量、比釋動能及吸收劑量之間的關(guān)系：輻射量種類照射量Ρ比釋7.2劑量測定方法和儀器7.2.1輻射監(jiān)測的內(nèi)容及分類：

1、工作場所監(jiān)測

2、個人劑量監(jiān)測7.2.5個人劑量監(jiān)測儀器7.2劑量測定方法和儀器7.2.1輻射監(jiān)測的內(nèi)容及分1、工作場所監(jiān)測（1）透照室內(nèi)輻射場測定（2）周圍環(huán)境劑量場分布測定（3）控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)劑量場分布測定1、工作場所監(jiān)測1、工作場所監(jiān)測控制區(qū)是指輻射工作場所劃分的一種區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)要求采取專門的防護手段和安全措施，以便在正常工作條件下能有效控制照射劑量和防止?jié)撛谡丈洹１O(jiān)督（管理）區(qū)：是指控制區(qū)以外通常不需要采取專門防護手段和安全措施，但要不斷檢查其職業(yè)照射條件的區(qū)域。1、工作場所監(jiān)測控制區(qū)是指輻射工作場所劃分的一種區(qū)域，在該區(qū)1、工作場所監(jiān)測現(xiàn)行標準規(guī)定：對控制區(qū)的規(guī)定是：以空氣比釋動能率低于作為控制區(qū)邊界。對管理區(qū)的規(guī)定是：χ射線照相：控制區(qū)邊界外空氣比釋動能率在以上的范圍劃為管理區(qū)。γ射線照相：控制區(qū)邊界外空氣比釋動能率在以上的范圍劃為監(jiān)督區(qū)。1、工作場所監(jiān)測現(xiàn)行標準規(guī)定：2、個人劑量監(jiān)測根據(jù)GB18871-2002《電離輻射防護及輻射源安全基本標準》的規(guī)定個人劑量監(jiān)測的三種情況：對于任何在控制區(qū)工作的工作人員有時進入控制區(qū)工作并可能受到顯著職業(yè)照射的工作人員職業(yè)照射劑量可能大于5mSv/a的工作人員，均應進行個人監(jiān)測。在進行個人檢測不現(xiàn)實或不可行的情況下，經(jīng)審管部門認可后可根據(jù)工作場所監(jiān)測結(jié)果和受照地點和時間的資料對工作人員的職業(yè)照射做出評價。2、個人劑量監(jiān)測根據(jù)GB18871-2002《電離輻射防護及對在監(jiān)督區(qū)或只偶爾進入控制區(qū)工作的工作人員，如果預計其職業(yè)照射劑量在1mSv/a～5mSv/a范圍內(nèi)，則應盡可能進行個人監(jiān)測。應對這類人員的職業(yè)照射進行評價，這種評價應以個人監(jiān)測或工作場所監(jiān)測的結(jié)果為基礎。如果可能，對所有受到職業(yè)照射的人員均應進行個人監(jiān)測，但對于受照劑量始終不可能大于1mSv/a的工作人員，一般可不進行個人監(jiān)測。對在監(jiān)督區(qū)或只偶爾進入控制區(qū)工作的工作人員，如果預計其職業(yè)照7.2.2劑量測定儀器的工作原理1、利用射線通過氣體時的電離效應；2、利用射線通過某些固體時的電離和激發(fā)；3、利用射線對某種物質(zhì)的核反應或彈性碰撞所產(chǎn)生的易于探測的次級粒子；4、利用射線的能量在物質(zhì)中所產(chǎn)生的熱效應；5、利用射線（α、β等）所帶的電荷；6、利用射線和物質(zhì)作用而產(chǎn)生的化學效應。7.2.2劑量測定儀器的工作原理1、利用射線通過氣體時的7.2.5個人劑量監(jiān)測儀器1、個人劑量筆2、熱釋光劑量計7.2.5個人劑量監(jiān)測儀器1、個人劑量筆7.3輻射防護的原則、標準和輻射損傷機理7.3.1輻射防護的目的和基本原理7.3.2劑量限值規(guī)定7.3.3輻射損傷的機理7.3輻射防護的原則、標準和輻射損傷機理7.3.1輻7.3.1輻射防護的目的和基本原理目的：（1）防止有害的確定性效應；（2）限制隨機性效應的發(fā)生率使之達到被認為可以接受的水平。原則：（1）輻射實踐的正當化；（2）輻射防護的最優(yōu)化；（3）個人劑量限值。7.3.1輻射防護的目的和基本原理目的：（1）防止有害的7.3.2劑量限值規(guī)定根據(jù)GB18771-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》的規(guī)定：

1、職業(yè)照射劑量限值：（1）應對任何工作人員的職業(yè)水平進行控制，使之不超過下述限值：

a）由審管部門決定的連續(xù)5年的年平均有效劑量（但不可作任何追溯性平均）20mSv。

b）任何一年中的有效劑量：50mSv。

c）眼晶體的年當量劑量：150mSv。

d）四肢（手和足）或皮膚年當量劑量：500mSv。7.3.2劑量限值規(guī)定根據(jù)GB18771-2002《電離7.3.2劑量限值規(guī)定（2）對于年齡為16-18歲接受涉及輻射照射就業(yè)培訓的徒工和年齡為16-18歲在學習過程中需要使用放射源的學生應控制其職業(yè)照射使之不超過下述限值：

a）年有效劑量：6mSv。

b）眼晶體的年劑量：50mSv。

c）四肢或皮膚的年當量劑量：150mSv。7.3.2劑量限值規(guī)定（2）對于年齡為16-18歲接受涉（3）特殊情況照射：

a）依照審管部門的規(guī)定，可將劑量平均期由5個連續(xù)年延長到10個連續(xù)年；并且，在此期間內(nèi)，任何工作人員所接受的平均有效劑量不應超過20mSv，任何單一年份不應超過50mSv；此外，當任何一個工作人員自此延長平均期開始以來所接受的劑量累計達到100mSv時，應對這種情況進行審查。

b）劑量限制的臨時變更應遵循審管部門的規(guī)定，但任何一年內(nèi)不得超過50mSv，臨時變更的期限不得超過5年。（3）特殊情況照射：2、公眾照射劑量限值：

a）年有效劑量：1mSv。

b）特殊情況下如果5個連續(xù)年的平均劑量不超過1mSv，則某一單一年份的有效劑量可提高到5mSv。

c）眼晶體的年當量劑量：15mSv。

d）四肢（手和足）或皮膚年當量劑量：50mSv。2、公眾照射劑量限值：7.3.3輻射損傷的機理1、關(guān)于確定性效應和隨機性效應的進一步說明；（1）確定性效應：（2）隨機性效應：7.3.3輻射損傷的機理1、關(guān)于確定性效應和隨機性效應7.3.3輻射損傷的機理2、影響輻射損傷的因素：（1）輻射性質(zhì)：（2）劑量大小：（3）劑量率大?。海?）照射方法：（5）照射部位：（6）照射面積：7.3.3輻射損傷的機理2、影響輻射損傷3、輻射損傷的機理：（1）射線的間接作用——游離基理論射線首先與細胞中的水起作用生成一種自由基（游離基），再去破壞生物大分子導致細胞損傷。這個過程叫射線的間接作用。3、輻射損傷的機理：7.3.3輻射損傷的機理

水的正、負離子不穩(wěn)定要分解：

OH和H叫自由基7.3.3輻射損傷的機理水7.3.3輻射損傷的機理OH和H很不穩(wěn)定，相當活潑，它繼續(xù)與生物大分子相互作用，用RH代表生物大分子：

R—生物大分子的自由基可見生物大分子遭到破壞引起的生物效應。7.3.3輻射損傷的機理OH和H很不穩(wěn)定，相當活潑，它繼7.3.3輻射損傷的機理2）射線的直接作用射線直接與生物大分子作用將生物大分子的化學鏈轟斷引起生物大分子的損傷：只有在含水量為3%以下的化合物受到幾十萬倫的照射時，才有可能產(chǎn)生直接作用。7.3.3輻射損傷的機理2）射線的直接作用7.4輻射防護的基本方法和防護計算7.4.1輻射防護的基本方法7.4.2照射量的計算7.4.3防護計算7.4.4屏蔽防護常用材料7.4輻射防護的基本方法和防護計算7.4.1輻射防護7.4.1輻射防護的基本方法時間防護——縮短人體接觸射線的時間。距離防護——遠離射線源。屏蔽防護——在射源和人體之間加一層屏蔽物。7.4.1輻射防護的基本方法時間防護——縮短人體接觸射線7.4.1輻射防護的基本方法1、時間：劑量=劑量率×時間7.4.1輻射防護的基本方法1、時間：7.4.1輻射防護的基本方法2、距離：在輻射源一定時，照射劑量或劑量率與距離平方成反比，即：式中：D1——距射源R1處的劑量或劑量率

D2——距射源R2處的劑量或劑量率

R1——距射源到1點的距離7.4.1輻射防護的基本方法2、距離：在輻射源一定時，照7.4.1輻射防護的基本方法3、屏蔽根據(jù)在人體與射源之間加一層足夠厚的（d）的屏蔽材料，則人體所受的射線強度將大大的削弱，直到降到安全劑量為止。（1）屏蔽方式：固定式和活動式（2）屏蔽材料：鉛和混凝土為優(yōu)。7.4.1輻射防護的基本方法3、屏蔽7.4.2照射量的計算1、照射量和居里的關(guān)系式：式中：P——照射量（R）

A——放射性強度（Ci）

——照射率常數(shù)（）

R——到射源的距離（m）

t——受照時間（h）7.4.2照射量的計算1、照射量和居里的關(guān)系式：式中：P7.4.2照射量的計算照射率和居里的關(guān)系：7.4.2照射量的計算照射率和居里的關(guān)系：7.4.2照射量的計算表7-6常見γ源的Kγ常數(shù)γ源名稱Co601.3292Cs1370.3222.3Tm1700.00140.097Ir1920.47232.9Se750.2013.97.4.2照射量的計算表7-6常見γ源的Kγ常數(shù)γ源名7.4.2照射量的計算例：有一個Co60源放射性強度為10Ci，在離源2米處有一個工作人員工作，受照2小時，問受照多少劑量？7.4.2照射量的計算例：有一個Co60源放射性強度為17.4.3防護計算1、時間防護劑量=劑量率×時間例：已知輻射場中某點的劑量率為0.025mSv/時，在不超過一周的最大允許劑量情況下，問工作人員每周最多只能工作幾小時？7.4.3防護計算1、時間防護7.4.3防護計算2、距離防護根據(jù)例1：今有一臺χ機，已知在射線柜后方1米處的劑量率為8.35mSv/h，以每天工作8小時計（1）在不超過一天的安全劑量情況下，工作人員在射線柜后方最小安全距離離靶多少米？（2）10米處的劑量率為多少？例2：已知輻射場中距射源2米處的劑量率為10mSv/h，（1）工作人員每天工作6小時，問工作人員在多遠處工作所接受的劑量不超過一天的最大允許劑量？（2）如果工作人員在20米處工作8小時是否安全？7.4.3防護計算2、距離防護7.4.3防護計算3、屏蔽防護的近似計算利用半價層近似計算屏蔽層厚度。所謂半價層是指χ、γ射線照射率或照射量減弱一半所需屏蔽層厚度。常用符號表示。同理可定義1/10價層厚度,后者是指將入射χ或γ光子的照射量（或照射率）減弱到1/10所需的屏蔽層厚度。7.4.3防護計算3、屏蔽防護的近似計算7.4.3防護計算

和之間有下列關(guān)系：

7.4.3防護計算和之間有下列關(guān)系7.4.3防護計算利用半價層計算屏蔽層厚度的公式：式中：——屏蔽前的輻射線強度

I——屏蔽后的輻射線強度

n——半價層個數(shù)

d1/2——半價層厚度

d——屏蔽層厚度7.4.3防護計算利用半價層計算屏蔽層厚度的公式：式中：7.4.3防護計算計算步驟：1、先求出屏蔽前的射線強度2、確定屏蔽后的安全劑量3、根據(jù)屏蔽要求，求出n值4、根據(jù)射線能量和屏蔽物質(zhì)的種類由表7—8查出d1/2值5、求出d=n·d1/2

7.4.3防護計算計算步驟：7.4.3防護計算例1：已知Co60源，強度為5Ci，工作地點離源6米，工作點的允許劑量為4.17毫倫/時，試計算在源與工作點之間需加鉛的厚度為多少？7.4.3防護計算例1：已知Co60源，強度為5Ci，工7.4.3防護計算例2：（1）假設某物質(zhì)對某線質(zhì)的χ射線的=1.6mm，若線質(zhì)在透過物質(zhì)后不變，則其1/20值層為多少？（2）上述假設是否符合實際？若不符合則實際的1/20值是比計算值大還是??？為什么？7.4.3防護計算例2：（1）假設某物質(zhì)對某線質(zhì)的χ射線7.4.3防護計算例3：某單位95年1月1日進口了一臺Co60源，當時的射源強度為50Ci，2005年9月1日使用該源探傷，工作人員離源10米工作5分鐘，問受照劑量多少倫？如果每天的安全劑量為4.17毫倫/時，問是否安全？如果不安全，應離射源多少米方才安全？7.4.3防護計算例3：某單位95年1月1日進口了一臺C7.4.3防護計算例4：如γ射線的能量為1.25Mev，用Pb作屏蔽層，欲使射線強度減弱到原來的1/16，問需多厚的Pb？（Pb的μ=0.693/厘米）7.4.3防護計算例4：如γ射線的能量為1.25Mev，7.4.3防護計算例5：透照無加強高的焊縫，射線穿過有缺陷和無缺陷部位后的劑量率分別為165毫倫/分和150毫倫/分，缺陷對射線的吸收忽略不計，散射比為2.5，材料對該射線的吸收系數(shù)為1.75cm-1，求缺陷的厚度？7.4.3防護計算例5：透照無加強高的焊縫，射線穿過有缺7.4.3防護計算例6：今有一個Ir192源，源強為15Ci，用來作球罐的周向曝光，該球外徑為10米，壁厚為30mm（鋼）試計算球罐外表面照射率為多少？如果安全劑量為2.5毫倫/時，工作人員在球罐外表面工作是否安全？如不安全需離球罐表面多少米才安全？或加鉛屏蔽多少厚度？（）7.4.3防護計算例6：今有一個Ir192源，源強為157.4.3防護計算4、精確計算確定屏蔽層厚度時應考慮的因素：屏蔽層厚度的精確計算，首先要根據(jù)GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》的規(guī)定，確定職業(yè)照射和公眾人員的安全劑量限值，以及企業(yè)所選用的射源種類和活度，屏蔽材料種類以及透照室的面積和用途。7.4.3防護計算4、精確計算確定屏蔽層厚度時應考慮的因7.4.3防護計算

由于χ和γ射線的能譜有所不同，因此在精確計算屏蔽層厚度時所考慮的因素和計算方法及計算公式并不相同。（1）確定γ射線屏蔽層厚度的精確計算必須考慮散射線的影響，計算時應用公式但由于散射比n不是常數(shù)，與屏蔽層厚度有關(guān)，所以要根據(jù)具體情況預設屏蔽層厚度值，由散射線數(shù)據(jù)表中查出該厚度下的散射比n，帶入公式，通過逐步逼近法，進行反復多次計算，最終求出精確厚度。由于計算繁瑣，在此不作介紹。7.4.3防護計算由于χ和γ射線的能譜有所不同，7.4.3防護計算

（2）由于χ射線的能譜是連續(xù)譜，很難用公式準確的計算它們在物質(zhì)中減弱，一般通過χ射線在各種屏蔽材料中的吸收曲線來確定其減弱程度。

χ射線屏蔽層厚度的計算包括兩個方面內(nèi)容：防護初級射線的主要屏蔽層厚度和防護散射線的次要屏蔽層厚度。7.4.3防護計算（2）由于χ射線的能譜是連續(xù)7.4.4屏蔽防護常用材料1、對屏蔽材料的要求（1）防護性能；（2）結(jié)構(gòu)性能；（3）穩(wěn)定性能；（4）成本低、來源廣、易加工、安裝維修方便7.4.4屏蔽防護常用材料1、對屏蔽材料的要求7.4.4屏蔽防護常用材料2、常用屏蔽防護材料及特點（1）鉛原子序數(shù)82密度11350Kg·m-3。耐腐蝕、強衰減、但價格貴強度差，不耐高溫，有化學毒性，對低能χ射線散射大。（2）鐵原子序數(shù)26密度7800Kg·m-3。力學性能好、價廉，有較好防護性能。7.4.4屏蔽防護常用材料2、常用屏蔽防護材料及特點7.4.4屏蔽防護常用材料（3）磚價廉、通用來源廣24cm的實心磚墻約有2mm的鉛當量。對低能χ射線散射小，故是屏蔽防護好材料。（4）混凝土：由水、石子、砂子和水泥混合而成。密度約2300Kg·m-3，含多種元素，成本低，有良好結(jié)構(gòu)性能。用作固定防護屏蔽。如特殊需要，可通過加進重骨料（如重晶石、鐵砂石、鑄鐵塊等）以制成密度較大的重混凝土，其成本較高，澆注時必須保證重骨料在整個屏蔽層均勻分布。7.4.4屏蔽防護常用材料（3）磚價廉、通用來源廣謝謝各位謝謝各位第二篇射線檢測

第七章

輻射防護

洪成濤第二篇射線檢測

第七章輻射防護

洪成濤目錄7.1輻射量的定義、單位和標準7.2劑量測定方法和儀器7.3輻射防護的原則、標準和輻射損傷機理7.4輻射防護的基本方法和防護計算目錄7.1輻射量的定義、單位和標準7.1輻射量的定義、單位和標準描述χ和γ射線的輻射量分為電離輻射常用輻射量和輻射防護常用輻射量兩類。前者包括照射量、比釋動能、吸收劑量等。后者包括當量劑量、有效劑量等。所謂“劑量”是指某一對象接收或“吸收”的輻射的一種度量。7.1輻射量的定義、單位和標準描述χ和γ射線的輻射量分為7.1.1描述電離輻射的常用輻射量和單位1、照射量2、比釋動能3、吸收劑量4、照射量、比釋動能、吸收劑量的聯(lián)系和區(qū)別7.1.1描述電離輻射的常用輻射量和單位1、照射量1、照射量（1）照射量的定義和單位照射量是用來表征χ射線或γ射線對空氣電離本領(lǐng)大小的物理量。1、照射量（1）照射量的定義和單位1、照射量定義：所謂照射量是指χ射線或γ射線的光子在單位質(zhì)量的空氣中釋放出來的所有次級電子（負電子或正電子），當它們被空氣完全阻止時，在空氣中形成的任何一種符號的（帶正電或負電的）離子的總電荷的絕對值。其定義為dQ除以dm的所得的商，即：P=dQ/dm式中dQ——當光子產(chǎn)生的全部電子被阻止于空氣中時，在空氣中所形成的任何一種符號的離子總電荷量的絕對值。

dm——體積球的空氣質(zhì)量1、照射量定義：所謂照射量是指χ射線或γ射線的光子在單位質(zhì)量1、照射量用圖表示1立方厘米的干燥空氣，其質(zhì)量為0.001293克，這些次級電子是光子從0.001293克空氣中打出來的，它們在0.001293克空氣中的里面和外面都形成離子，所有這些離子都計算在內(nèi)，而在0.001293克外產(chǎn)生的次級電子發(fā)射形成的離子則不計算在內(nèi)。入射光子次級電子e1、照射量用圖表示1立方厘米的干燥空氣，其質(zhì)量為0.00121、照射量照射量（Ρ）的SI單位為庫侖/千克，用符號表示，沿用的專用單位為倫琴，用字母R表示。1倫的照射量相當于在標準的狀況下（即0℃，1大氣壓）1立方厘米的干燥空氣產(chǎn)生1靜電位（或2.083×109對離子）的照射量叫1倫琴。1、照射量照射量（Ρ）的SI單位為庫侖/千克，用符號1、照射量1、照射量1、照射量一個正（負）離子所帶的電量為4.8×10-10靜電單位，1倫是在干燥空氣中產(chǎn)生1靜電單位的電量，所以產(chǎn)生的電子對數(shù)為1/4.8×10-10=2.083×109對離子。照射量只適用于χ、γ射線對空氣的效應，而只適用于能量大約在幾千伏到3MV之間。1、照射量一個正（負）離子所帶的電量為4.8×10-10靜電1、照射量（2）照射量率的定義和單位照射量率的定義是單位時間的照射量也就是除以所得的商即：照射量率（）的SI單位為庫倫/千克時，用符號或倫/時（）、倫/秒（）1、照射量（2）照射量率的定義和單位2、比釋動能比釋動能是指不帶電粒子與物質(zhì)相互作用時在單位質(zhì)量的物質(zhì)中釋放出來的所有帶電粒子的初始動能的總和。

式中——不帶電粒子在質(zhì)量為的某一物質(zhì)內(nèi)釋放出來的全部帶電粒子的初始動能的總和。比釋動能只適用于不帶電粒子和χ、γ射線，但適用于各種物質(zhì)。2、比釋動能比釋動能是指不帶電粒子與物質(zhì)相互作用時在單位質(zhì)量2、比釋動能單位：焦耳/千克（J·kg-1）其單位“戈瑞”（Gy）1Gy=1Kg受照射的物質(zhì)吸收1J的輻射能量即：。毫戈瑞、微戈瑞，沿用單位拉德(rad)：比釋動能率的定義和單位單位時間內(nèi)的比釋動能單位：戈瑞/秒(Gy·s-1)2、比釋動能單位：焦耳/千克（J·kg-1）其單位“戈瑞”（3、吸收劑量（1）吸收劑量的定義和單位吸收劑量是用來表征受照物體吸收電離輻射能量程度的一個物理量。定義：任何電離輻射，授予質(zhì)量為的物質(zhì)的平均能量除以所得的商，即：式中為平均授予能，或者說：電離輻射傳給單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)的能量叫吸收劑量，吸收劑量的大小，一方面取決于電離輻射的能量，另一方面還取決于被照射物質(zhì)的種類。它適用于任何電離輻射和任何被照射的物質(zhì)。3、吸收劑量（1）吸收劑量的定義和單位3、吸收劑量

吸收劑量（D）的單位和比釋動能相同，SI單位是焦耳千克-1表示，其特定名稱為戈瑞（Gy）沿用單位為拉德（rad）

1戈瑞=1焦耳/千克

1戈瑞=100拉德3、吸收劑量吸收劑量（D）的單位和比釋動能相同，SI單3、吸收劑量（2）吸收劑量率的定義和單位吸收劑量率（）表示單位時間內(nèi)吸收劑量的增量，嚴格定義為：某一時間間隔dt內(nèi)吸收劑量的增量dD除以該時間間隔dt所得的商即：dD/dt，吸收劑量率的單位：戈瑞/時、毫戈瑞/時（）3、吸收劑量（2）吸收劑量率的定義和單位4、照射量、比釋動能、吸收劑量（1）照射量和比釋動能的關(guān)系： 射線照射空氣時，如果忽略次級電子能量轉(zhuǎn)移成熱能和輻射能的部分即認為在單位質(zhì)量空氣中所產(chǎn)生的次級電子能量全部用于使空氣分子電離，則空氣中某點的照射量Ρ和比釋動能Κ在帶電粒子平衡條件下的關(guān)系為：Κ=33.72Ρ

公式中照射量Ρ的單位庫侖/千克、比釋動能Κ的單位為戈瑞（Gy）4、照射量、比釋動能、吸收劑量（1）照射量和比釋動能的關(guān)系：例：已知空氣中某點Χ射線的照射量Ρ為1.29×，求空氣中該點的比釋動能Κ是多少？解：例：已知空氣中某點Χ射線的照射量Ρ為1.29×（2）比釋動能和吸收劑量的關(guān)系比釋動能和吸收劑量分別反映物質(zhì)吸收電離輻射的二個階段。對于一定質(zhì)量dm的物質(zhì)，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給次級電子的平均能量與物質(zhì)吸收能量相等，則比釋動能Κ和吸收劑量相等。即：

上述成立必須滿足二個條件：首先要求是帶電粒子平衡條件下；其次帶電粒子產(chǎn)生的輻射損失可以忽略不計。（2）比釋動能和吸收劑量的關(guān)系上述成立必須滿足二個條件（3）照射量和吸收劑量的關(guān)系：A、將空氣中某點的照射量換算成該點空氣的吸收劑量。1）

D空——吸收劑量（戈瑞）

P空——空氣的照射量（庫侖/千克）2）

D空——空氣的吸收劑量（戈瑞）

P空——空氣的照射量（侖）（3）照射量和吸收劑量的關(guān)系：B、將空氣中某點的照射量換算成該點被照射物質(zhì)的吸收劑量

——受照物質(zhì)的吸收劑量GyP——空氣的照射量，f——轉(zhuǎn)換因子B、將空氣中某點的照射量換算成該點被照射物質(zhì)的吸收劑量照射量、比釋動能及吸收劑量之間的關(guān)系：輻射量種類照射量Ρ比釋動能Κ吸收劑量D劑量的含義表征χ、γ在關(guān)心的體積內(nèi)用于電離空氣的能量表征不帶電粒子在所關(guān)心的體積內(nèi)交給帶電粒子的能量表征電離輻射在所關(guān)心的體積內(nèi)被物質(zhì)吸收的能量適用范圍輻射場χ、γ不帶電粒子電離輻射介質(zhì)空氣任何物質(zhì)任何物質(zhì)單位Gy、radGy、rad換算關(guān)系照射量、比釋動能及吸收劑量之間的關(guān)系：輻射量種類照射量Ρ比釋7.2劑量測定方法和儀器7.2.1輻射監(jiān)測的內(nèi)容及分類：

1、工作場所監(jiān)測

2、個人劑量監(jiān)測7.2.5個人劑量監(jiān)測儀器7.2劑量測定方法和儀器7.2.1輻射監(jiān)測的內(nèi)容及分1、工作場所監(jiān)測（1）透照室內(nèi)輻射場測定（2）周圍環(huán)境劑量場分布測定（3）控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)劑量場分布測定1、工作場所監(jiān)測1、工作場所監(jiān)測控制區(qū)是指輻射工作場所劃分的一種區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)要求采取專門的防護手段和安全措施，以便在正常工作條件下能有效控制照射劑量和防止?jié)撛谡丈洹１O(jiān)督（管理）區(qū)：是指控制區(qū)以外通常不需要采取專門防護手段和安全措施，但要不斷檢查其職業(yè)照射條件的區(qū)域。1、工作場所監(jiān)測控制區(qū)是指輻射工作場所劃分的一種區(qū)域，在該區(qū)1、工作場所監(jiān)測現(xiàn)行標準規(guī)定：對控制區(qū)的規(guī)定是：以空氣比釋動能率低于作為控制區(qū)邊界。對管理區(qū)的規(guī)定是：χ射線照相：控制區(qū)邊界外空氣比釋動能率在以上的范圍劃為管理區(qū)。γ射線照相：控制區(qū)邊界外空氣比釋動能率在以上的范圍劃為監(jiān)督區(qū)。1、工作場所監(jiān)測現(xiàn)行標準規(guī)定：2、個人劑量監(jiān)測根據(jù)GB18871-2002《電離輻射防護及輻射源安全基本標準》的規(guī)定個人劑量監(jiān)測的三種情況：對于任何在控制區(qū)工作的工作人員有時進入控制區(qū)工作并可能受到顯著職業(yè)照射的工作人員職業(yè)照射劑量可能大于5mSv/a的工作人員，均應進行個人監(jiān)測。在進行個人檢測不現(xiàn)實或不可行的情況下，經(jīng)審管部門認可后可根據(jù)工作場所監(jiān)測結(jié)果和受照地點和時間的資料對工作人員的職業(yè)照射做出評價。2、個人劑量監(jiān)測根據(jù)GB18871-2002《電離輻射防護及對在監(jiān)督區(qū)或只偶爾進入控制區(qū)工作的工作人員，如果預計其職業(yè)照射劑量在1mSv/a～5mSv/a范圍內(nèi)，則應盡可能進行個人監(jiān)測。應對這類人員的職業(yè)照射進行評價，這種評價應以個人監(jiān)測或工作場所監(jiān)測的結(jié)果為基礎。如果可能，對所有受到職業(yè)照射的人員均應進行個人監(jiān)測，但對于受照劑量始終不可能大于1mSv/a的工作人員，一般可不進行個人監(jiān)測。對在監(jiān)督區(qū)或只偶爾進入控制區(qū)工作的工作人員，如果預計其職業(yè)照7.2.2劑量測定儀器的工作原理1、利用射線通過氣體時的電離效應；2、利用射線通過某些固體時的電離和激發(fā)；3、利用射線對某種物質(zhì)的核反應或彈性碰撞所產(chǎn)生的易于探測的次級粒子；4、利用射線的能量在物質(zhì)中所產(chǎn)生的熱效應；5、利用射線（α、β等）所帶的電荷；6、利用射線和物質(zhì)作用而產(chǎn)生的化學效應。7.2.2劑量測定儀器的工作原理1、利用射線通過氣體時的7.2.5個人劑量監(jiān)測儀器1、個人劑量筆2、熱釋光劑量計7.2.5個人劑量監(jiān)測儀器1、個人劑量筆7.3輻射防護的原則、標準和輻射損傷機理7.3.1輻射防護的目的和基本原理7.3.2劑量限值規(guī)定7.3.3輻射損傷的機理7.3輻射防護的原則、標準和輻射損傷機理7.3.1輻7.3.1輻射防護的目的和基本原理目的：（1）防止有害的確定性效應；（2）限制隨機性效應的發(fā)生率使之達到被認為可以接受的水平。原則：（1）輻射實踐的正當化；（2）輻射防護的最優(yōu)化；（3）個人劑量限值。7.3.1輻射防護的目的和基本原理目的：（1）防止有害的7.3.2劑量限值規(guī)定根據(jù)GB18771-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》的規(guī)定：

1、職業(yè)照射劑量限值：（1）應對任何工作人員的職業(yè)水平進行控制，使之不超過下述限值：

a）由審管部門決定的連續(xù)5年的年平均有效劑量（但不可作任何追溯性平均）20mSv。

b）任何一年中的有效劑量：50mSv。

c）眼晶體的年當量劑量：150mSv。

d）四肢（手和足）或皮膚年當量劑量：500mSv。7.3.2劑量限值規(guī)定根據(jù)GB18771-2002《電離7.3.2劑量限值規(guī)定（2）對于年齡為16-18歲接受涉及輻射照射就業(yè)培訓的徒工和年齡為16-18歲在學習過程中需要使用放射源的學生應控制其職業(yè)照射使之不超過下述限值：

a）年有效劑量：6mSv。

b）眼晶體的年劑量：50mSv。

c）四肢或皮膚的年當量劑量：150mSv。7.3.2劑量限值規(guī)定（2）對于年齡為16-18歲接受涉（3）特殊情況照射：

a）依照審管部門的規(guī)定，可將劑量平均期由5個連續(xù)年延長到10個連續(xù)年；并且，在此期間內(nèi)，任何工作人員所接受的平均有效劑量不應超過20mSv，任何單一年份不應超過50mSv；此外，當任何一個工作人員自此延長平均期開始以來所接受的劑量累計達到100mSv時，應對這種情況進行審查。

b）劑量限制的臨時變更應遵循審管部門的規(guī)定，但任何一年內(nèi)不得超過50mSv，臨時變更的期限不得超過5年。（3）特殊情況照射：2、公眾照射劑量限值：

a）年有效劑量：1mSv。

b）特殊情況下如果5個連續(xù)年的平均劑量不超過1mSv，則某一單一年份的有效劑量可提高到5mSv。

c）眼晶體的年當量劑量：15mSv。

d）四肢（手和足）或皮膚年當量劑量：50mSv。2、公眾照射劑量限值：7.3.3輻射損傷的機理1、關(guān)于確定性效應和隨機性效應的進一步說明；（1）確定性效應：（2）隨機性效應：7.3.3輻射損傷的機理1、關(guān)于確定性效應和隨機性效應7.3.3輻射損傷的機理2、影響輻射損傷的因素：（1）輻射性質(zhì)：（2）劑量大?。海?）劑量率大?。海?）照射方法：（5）照射部位：（6）照射面積：7.3.3輻射損傷的機理2、影響輻射損傷3、輻射損傷的機理：（1）射線的間接作用——游離基理論射線首先與細胞中的水起作用生成一種自由基（游離基），再去破壞生物大分子導致細胞損傷。這個過程叫射線的間接作用。3、輻射損傷的機理：7.3.3輻射損傷的機理

水的正、負離子不穩(wěn)定要分解：

OH和H叫自由基7.3.3輻射損傷的機理水7.3.3輻射損傷的機理OH和H很不穩(wěn)定，相當活潑，它繼續(xù)與生物大分子相互作用，用RH代表生物大分子：

R—生物大分子的自由基可見生物大分子遭到破壞引起的生物效應。7.3.3輻射損傷的機理OH和H很不穩(wěn)定，相當活潑，它繼7.3.3輻射損傷的機理2）射線的直接作用射線直接與生物大分子作用將生物大分子的化學鏈轟斷引起生物大分子的損傷：只有在含水量為3%以下的化合物受到幾十萬倫的照射時，才有可能產(chǎn)生直接作用。7.3.3輻射損傷的機理2）射線的直接作用7.4輻射防護的基本方法和防護計算7.4.1輻射防護的基本方法7.4.2照射量的計算7.4.3防護計算7.4.4屏蔽防護常用材料7.4輻射防護的基本方法和防護計算7.4.1輻射防護7.4.1輻射防護的基本方法時間防護——縮短人體接觸射線的時間。距離防護——遠離射線源。屏蔽防護——在射源和人體之間加一層屏蔽物。7.4.1輻射防護的基本方法時間防護——縮短人體接觸射線7.4.1輻射防護的基本方法1、時間：劑量=劑量率×時間7.4.1輻射防護的基本方法1、時間：7.4.1輻射防護的基本方法2、距離：在輻射源一定時，照射劑量或劑量率與距離平方成反比，即：式中：D1——距射源R1處的劑量或劑量率

D2——距射源R2處的劑量或劑量率

R1——距射源到1點的距離7.4.1輻射防護的基本方法2、距離：在輻射源一定時，照7.4.1輻射防護的基本方法3、屏蔽根據(jù)在人體與射源之間加一層足夠厚的（d）的屏蔽材料，則人體所受的射線強度將大大的削弱，直到降到安全劑量為止。（1）屏蔽方式：固定式和活動式（2）屏蔽材料：鉛和混凝土為優(yōu)。7.4.1輻射防護的基本方法3、屏蔽7.4.2照射量的計算1、照射量和居里的關(guān)系式：式中：P——照射量（R）

A——放射性強度（Ci）

——照射率常數(shù)（）

R——到射源的距離（m）

t——受照時間（h）7.4.2照射量的計算1、照射量和居里的關(guān)系式：式中：P7.4.2照射量的計算照射率和居里的關(guān)系：7.4.2照射量的計算照射率和居里的關(guān)系：7.4.2照射量的計算表7-6常見γ源的Kγ常數(shù)γ源名稱Co601.3292Cs1370.3222.3Tm1700.00140.097Ir1920.47232.9Se750.2013.97.4.2照射量的計算表7-6常見γ源的Kγ常數(shù)γ源名7.4.2照射量的計算例：有一個Co60源放射性強度為10Ci，在離源2米處有一個工作人員工作，受照2小時，問受照多少劑量？7.4.2照射量的計算例：有一個Co60源放射性強度為17.4.3防護計算1、時間防護劑量=劑量率×時間例：已知輻射場中某點的劑量率為0.025mSv/時，在不超過一周的最大允許劑量情況下，問工作人員每周最多只能工作幾小時？7.4.3防護計算1、時間防護7.4.3防護計算2、距離防護根據(jù)例1：今有一臺χ機，已知在射線柜后方1米處的劑量率為8.35mSv/h，以每天工作8小時計（1）在不超過一天的安全劑量情況下，工作人員在射線柜后方最小安全距離離靶多少米？（2）10米處的劑量率為多少？例2：已知輻射場中距射源2米處的劑量率為10mSv/h，（1）工作人員每天工作6小時，問工作人員在多遠處工作所接受的劑量不超過一天的最大允許劑量？（2）如果工作人員在20米處工作8小時是否安全？7.4.3防護計算2、距離防護7.4.3防護計算3、屏蔽防護的近似計算利用半價層近似計算屏蔽層厚度。所謂半價層是指χ、γ射線照射率或照射量減弱一半所需屏蔽層厚度。常用符號表示。同理可定義1/10價層厚度,后者是指將入射χ或γ光子的照射量（或照射率）減弱到1/10所需的屏蔽層厚度。7.4.3防護計算3、屏蔽防護的近似計算7.4.3防護計算

和之間有下列關(guān)系：

7.4.3防護計算和之間有下列關(guān)系7.4.3防護計算利用半價層計算屏蔽層厚度的公式：式中：——屏蔽前的輻射線強度

I——屏蔽后的輻射線強度

n——半價層個數(shù)

d1/2——半價層厚度

d——屏蔽層厚度7.4.3防護計算利用半價層計算屏蔽層厚度的公式：式中：7.4.3防護計算計算步驟：1、先求出屏蔽前的射線強度2、確定屏蔽后的安全劑量3、根據(jù)屏蔽要求，求出n值4、根據(jù)射線能量和屏蔽物質(zhì)的種類由表7—8查出d1/2值5、求出d=n·d1/2

7.4.3防護計算