外照射屏蔽计算方法

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 开放源 电离、化学毒性 α、β 持续 外照射 密封源 电离 高能β、γ、 间 断 x、n
外照射防护基本原则
（1）时间防护 ）时间防护(Time) 累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备， 措施：充分准备，减少受照时间 （2）距离防护 ）距离防护(Distance) 剂量率与距离的平方成反比 措施： 措施：远距离操作 任何源不能直接用手操作； 任何源不能直接用手操作； 注意β射线防护 注意 射线防护
减弱倍数为 K=X0/X=(5.05×105 )/0.25=2.02×106
查表：Co-60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3.7×1014Bq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 2×10-3Svh-1，容器表面1m处的当量剂量率应小 于10-4Svh-1。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Γ(60Co)=2.503 ×10-18Ckg-1m2Bq-1 s-1)
屏蔽方式
• 固定式：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γ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γ射线在物质中的减弱规律
I = I 0e
− µd
I，I0：设置屏蔽前后的剂量率（强度）
γ 点源的屏蔽计算
• 直接用公式计算
I = I 0 Be
− µd
•利用减弱倍数法计算 µd I0 e K = = I B •利用半减弱厚度计算 令K=2n，则n=logK/log2 屏蔽厚度d=n △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=2×103， 查表得Co-60的△1/2 =1.2cm 则：n=（log 2×103)/log2=11 R=n×△1/2 =11 ×1.2=13.2cm
• 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(0)，与设置厚度为d的屏蔽层后的当量 剂量率H(d)的比值。 K = H(0)/H(d) = eµd/B(Eγ，µd) 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
• 半减弱厚度△1/2：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△1/10 ：tenth value thickness 将入射光子数减弱到十分之一所需的屏蔽层厚度
β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，g cm-2
R = 0.412 E (1.265−0.0954 ln E ) Condition : 0.01 < E < 2.5MeV R = 0.53E − 1.06 Condition : 2.5 ≤ E < 20 MeV
知道了材料的密度ρ，可计算出最大射程对应的 屏蔽材料厚度d（cm）： 1 d= Eβ max 2ρ
外照射防护基本原则： 外照射防护基本原则：
（3）屏蔽防护 ）屏蔽防护(Shielding) 设置屏蔽体 屏蔽材料和厚度的选择： 屏蔽材料和厚度的选择： 辐射源的类型、射线能量、 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 α 电离、激发 β γ、χ 中子 电离、激发、轫致辐射 光电、康普顿、电子对 弹性、非弹性、吸收 材料选择原则 一般低Z材料 低Z 材料+高Z材料 高Z 材料、 含H低Z 材料、 含硼材料 常用屏蔽材料 铝、有机玻璃、 混凝土、铅 铅、铁、钨 混凝土、砖 水、石蜡、含硼 聚乙烯
β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1/2n。
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,若用混凝土建筑， 需要屏蔽墙的厚度是多少？
解：A=3754Ci, Γ=1.32 Rm2/hCi P 300cm R=3m, X=0.25mR/h 无屏蔽时，墙外的照射量率为 A Γ 3754 × 1 .32 × 10 3 X0 = 2 = = 5 .50 × 10 5 mR / h R 32
−d / λ N = N 0e
宽束(broad beam) 辐射的衰减
I = I 0 Be
− µd
B：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
屏蔽计算中常用的几个参数
µ

d：屏蔽层厚度（cm） 线衰减系数：Linear attenuation coefficient（cm-1）
µm = µ / ρ 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λ=1/µ。 表示光子每经过一次相互作用之前，在 物质中所穿行的平均厚度。
第5章 外照射防护 (External Radiation Protection)
• 密封源： 密封源： 正常工作状态下没有开封或破损的可能性 不会因泄漏、 不会因泄漏、渗透等导致逸出或扩散的放射源 有足够强度的包壳 正常使用条件下不污染设备、 正常使用条件下不污染设备、环境 分类： 分类： 点源、线源、平面源、园柱源等（按形状） 点源、线源、平面源、园柱源等（按形状） 检查源、照射源、标准源（按活度不确定度） 检查源、照射源、标准源（按活度不确定度）
∆1/ 2 = 0.301∆1/10 ∆1/10 = 3.32∆1/ 2
常用γ射线的△1/2， △1/10 （cm）
核素 Co-60 Cs-137 Ra-226 铅 △1/2 1.2 0.7 1.3 △1/10 4 2.2 4.4 钢铁 △1/2 2.0 1.5 2.1 △1/10 6.7 5.0 7.1 混凝土 △1/2 6.1 4.9 7.0 △1/10 20.3 16.3 23.3
γ放射源
• 常用源：60Co、137Cs、192Ir、 • 制作：不锈钢或铂铱合金密封壳 • 用途：医疗照射、工业照射、工业照相 及辐射仪表等
辐射场
• 定义： 定义： 辐射源产生的发生电离辐射作用的 空间范围 组成粒子的类型、方向分布、 组成粒子的类型、方向分布、能量分布 • 分类：单一场、混合场 分类：单一场、
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部分 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） 安全联锁：起自动保护作用 控制操作室-防护门开关-升降源装置 经常的检查和维护
放射性工作场所控制区的标志
β射线的防护
• 一般β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β粒子在该材料中的最大 射程时，即可屏蔽所有β粒子。 • 一般操作的防护要求： 几兆Bqβ源：戴手套、眼罩，使用聂子等工具 较强β源：长柄工具操作，＞R的有机玻璃屏
α放射源
• 常用源： 210Po、238Pu、239Pu、241Am、237Np、235U、 238U等 • 制作： 电镀法：将放射性物质沉积在金属托盘上， 表面镀薄层纯金或云母 • 作业：α放射源用于烟雾探测器的原理？
β放射源
• 常用源： 3H、14C、22Na、45Ca、55Fe、58Co、63Ni、 137Cs、85Kr、90Sr-90Y等 • 制作（电镀法、陶瓷法）： 金属特性的放射性核素：电镀法沉积在 金属托盘上，外加保护层密封。 Sr、Cs可以烧结在陶瓷中 H、C可以制成有机玻璃。 用途：参考源、测厚源等