射線屏蔽防護計算

射線屏蔽防護屏蔽防護的原理是：射線包括穿透物質(zhì)時強度會減弱，一定厚度的屏蔽物質(zhì)能減弱射線的強度，在輻射源與人體之間設置足夠厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低輻射水平，使人們在工作所受到的劑量降低最高允許劑量以下，確保人身安全，達到防護目的。屏蔽防護的要點是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的屏蔽材料。對于X射線常用的屏蔽材料是鉛板和混凝土墻，或者是鋇水泥（添加有硫酸鋇-也稱重晶石粉末的水泥）墻。屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值層(半價層)的概念。在X射線檢測中利用的是寬束X射線，下表給出了寬束X射線在鉛和混凝土中的近似半價層厚度T1/2和1/10價層厚度T1/10。注意：由于鉛板的純度及純凈度、混凝土的配方以及組織結(jié)構(gòu)上必然存在的差異，因此表中給出的半價層厚度只能作為參考值，在實際應用中必須考慮增加保險量。強衰減、寬X射線束的近似半價層厚度T1/2和1/10價層厚度T1/10峰值電壓KVT1/2cmT1/10cm鉛混凝土鉛混凝土500.0060.430.0171.5700.0170.840.0522.8750.0170.841000.0271.60.0886.31250.0282.00.0936.61500.0302.240.0997.42000.0522.50.178.42500.0882.80.299.43000.1473.10.4810.94000.2503.30.8310.95000.3603.61.1911.71000(1MV)0.7904.42.614.72000(2MV)1.256.4在屏蔽防護計算中，需要考慮兩個方面的因素，即由射線源直接穿過屏蔽物的初級輻射屏蔽，還有射線在屏蔽物上引起的散射輻射也是需要考慮屏蔽的。下面結(jié)合具體例題予以說明：[1]初級X射線屏蔽：首先確定屏蔽透射量，然后根據(jù)由實驗測量得到的射線減弱曲線求出所需要的屏蔽層厚度。屏蔽透射量B=PR2/WUT式中：B—X射線的屏蔽透射量R/(mA?min)(在1米處)數(shù)值上：1R≈1remP—每周最大容許劑量當量：職業(yè)性照射為P=0.1rem/周；放射性工作場所鄰近人員P=0.01rem/周（注：根據(jù)GB4792-1984《放射衛(wèi)生防護基本標準》規(guī)定放射性工作人員受到全身均勻照射時的年劑量當量不應超過5rem，一年365天共52周，按國家法定工作時間（即扣除周六、日和法定節(jié)假日）應為250天約36周，但為了從嚴考慮（例如加班），取50周計算得到0.1rem/周的限值，公眾人員個人受到的年劑量當量應低于0.5rem,即為0.1rem/周的限值。如果射線照射工作場地鄰近非職業(yè)射線照射工作人員的工作現(xiàn)場時，應考慮屏蔽的最大容許劑量當量按公眾人員標準計算。）R—X射線源到操作者的距離，米T—居留因子：全居留T=1（這是表示工作人員在工作場所停留情況的因子，分為全居留、部分居留、偶然居留三種情況。全居留T=1是指經(jīng)常有人員停留的地方所考慮的因子，適用于控制區(qū)，包括控制室、鄰近的暗室、工作室、實驗室、走廊、休息室和職業(yè)性照射人員常規(guī)使用的辦公室，以及例如位于射線機房鄰近建筑物中用于居留和商店、辦公室、居住區(qū)、運動場、其他生產(chǎn)工作場所等；部分居留T=1/4是指有部分時間里有人員停留時考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如日常非職業(yè)性照射人員所用的公共走廊、公共房間、休息室、娛樂室、電梯、無人管理的停車場等；偶然居留T=1/16是指偶然有人員經(jīng)過情況下考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如公共浴室、樓梯、自動電梯、行人、車輛通道等）U—使用因子：充分使用U=1（這是表示射線利用程度的一個因素，分為充分使用、部分使用、不常使用三種情況。充分使用U=1是指直接承受射線照射，例如透照室內(nèi)直接受到有效射線束照射的門、墻、天花板、地面、窗口；部分使用U=1/4是指不直接受到射線照射，例如射線機房內(nèi)不直接受到有效射線束照射的門、墻、天花板、地面、窗口；不常使用U=1/16是指基本上不受到有效射線的照射。）W—工作負荷：mA?min/周（指高壓通電時間）（即每周的工作負擔，在數(shù)值上等于每周工作時間與管電流的乘積）計算出屏蔽透射量后在X射線減弱曲線圖上查出相應管電壓的所要求的屏蔽厚度（鉛板或混凝土墻），考慮兩倍的安全系數(shù)時則再加一個半價層厚度。X射線減弱曲線圖管電壓50-200KV的寬束X射線穿過鉛(密度11.35g/cm3)的減弱曲線T0=28mm，根據(jù)在距離射線源1米處1mA?min時產(chǎn)生的劑量是0.02Sv，以及工作人員的距離為R=4米，首先計算在沒有防護時工作人員所處位置的劑量H：H=X?W/R2=(0.02x6000)/42=7.5Sv

根據(jù)T=n?T0這里n為T0的倍數(shù)，即H=2n?HW,n=lg(H/HW)/lg2=lg[7.5/(1x10-3)]/lg2=12.87

則T=12.87T0=12.87x28=360.4mm，若考慮兩倍的安全系數(shù)，則應再加一個半值層厚度，即：T=360.4+28=388.4mm，從建筑工藝角度來說，可取整數(shù)400mm。例4：同上題，如果采用鉛板屏蔽，則鉛板厚度T應為多少？

解：鉛對250KV的X射線的半值層厚度為T0=0.88mm，因此T=12.87T0=12.87x0.88=11.33mm，若考慮兩倍的安全系數(shù)，則應再加一個半值層厚度，即：T=11.33+0.88=12.21mm，從商品化鉛板標準規(guī)格角度來說，可取整數(shù)12.5或13mm。概括而言，時間防護的要點是盡量減少人體與射線的接觸時間，距離防護的要點是盡量增大人體與射線源的距離，屏蔽防護的要點是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的足夠厚度的屏蔽材料，其最終目標都是要使射線檢測工作人員承受的輻射劑量在國家輻射防護安全標準規(guī)定的限值以下。附表1：不同管電壓時混凝土（密度2.35g/cm3）的鉛當量（mm）鉛厚（mm）不同管電壓時混凝土厚度（mm）150KVP200KVP300KVP400KVP1807556472150140897032202001179442802601401126--2001408--24017310--28021015---280注：對于低能量的X射線，原子序數(shù)低的物質(zhì)的散射效應遠比鉛為重要，因此在千伏低的時候，物質(zhì)的鉛當量值要高。附表2：幾種建筑材料在不同能量射線時的鉛當量（單位：mm）射線能量(KVP)鉛

(mm)混凝土

(2.4g/cm3)混凝土磚

(2.05g/cm3)含鋇混凝土

(3.2g/cm3)含鋇混凝土

(2.7g/cm3)