辐射防护论文

辐射防护论文：

中

子

剂

量

与

防

护

核72班07202068 李华琪

2010年1月6号

摘要：

本文主要介绍了中子剂量及中子防护中的一些具体相关的问题，就从学习辐射防护这门课程来讲，深入了解了中子与物质的相互作用所对人体的危害，及中子防护中的相关量以及其相互关系及测量方法。对于中子屏蔽防护层做了较深入的了解及其计算方法，这也是对辐射防护这门课程学习的相当总结。 关键词：

中子剂量 剂量测量 散射 中子防护

自从1932年查德维克（J.chadwike ）发现中子以来，人们搞清了核的基本组成。直到现在不到八十年，核科学与技术在工业，农业，医学，国防等各领域中有着广泛的应用，并展现广阔的应用前景。原子能科学与技术的开发与利用，解决或正在解决人类生存发展面临的诸多困难，然而由于电离辐射对人体有损失作用，这也给我门带来了某些直接的或潜在的危害。所以对其的必要防护是非常重要的，而其中对于中子的防护致关重要。

中子是一种间接致电离粒子。而对于辐射剂量来说，重要的是我们考虑中子与组成人体组织的元素间的相互作用。然而根据中子核反应和宏观中子物理有，不同能量的中子同人体组织发生不同的相互作用。在机体组织中，按重量百分比计，氢，碳，氮，氧四种元素占个人体重量的95%以上；按原子数计，氢原子数占人体原子数的60%以上。快中子通过与人体中的H,C,N,O 等原子核的弹性与非弹性散射，不断地将能量传递给组织而被慢化，慢化后的热中子又通过H 1

（n ,

γ）H 2和N 14 (n,p) C 14反应被组织吸收；因为中子与生物组

织中原子核的相互作用能够产生反冲核，质子，α粒子等带电粒子和γ射线，所以它们都有很强的直接与间接引起电离的本领，能够使生物产生强烈的电离。例如，能够与细胞中的水分子作用，生成自由基（H +

,-

OH ），自由基则与硫氢基和其他细胞重要组成部分起反应，

破坏细胞正常的化学物理状态，引起生理上的变化。中子辐照后，血液白细胞的质变较为明显；睾丸和眼睛的晶体对中子辐射的敏感性也比较高，从而使机体受到损伤。

表1-1给出了能量直到10Mev 的中子在机体组织中可能发生的几种重要的相互作用类

O弹性散射

非弹性散射O(n, α)C和O(n,p)N反应

描述中子剂量通常指的是中子吸收剂量或中子剂量当量。吸收剂量D定义为dE除以dm而得到的商，其中dE是由致电离辐射授予某一体积元中物质的平均能量，而dm是该体积元中物质的质量，即D=dE\dm.(J\kg,Gy).而决定生物效应的剂量当量H定义为组织内被研究点上的D,Q和N三者的乘积即H=DQN；Q为品质因数；N为其他修正因子的积，ICRP 的推荐值为1，单位为Sv,1Sv=1J\Kg.

在研究中子在生物组织中不同深度的吸收剂量和剂量当量的模型有：半无穷大板块、有限圆柱体（直径为30厘米，高为60厘米）和椭圆柱体（长半轴为18厘米，短半轴为12厘米，高为60厘米）模型。模型的材料组成应同软组织的相当,密度为1g/cm3。能量范围从10-2eV延伸至2000MeV。其中对半无穷大板块模型和有限圆柱体模型研究的结果,是目前确定中子注量率-剂量当量率换算系数的基础。而在确定中子的吸收剂量时，必须计算在快中子慢化过程和热中子核俘获过程中，由组织吸收的是能量。所以需采用剂量换算因子计算中子剂量。各种常用的同位素中子源和单能中子的剂量换算因子dH表1-2：各种中子源的剂量换算因子

而当我们知道某一源或确定能量的中子注量率ϕ（n\2m s），并从上表查出相应的剂量

换算因子dH；按下式，可计算出中子的剂量当量率.H,.H=ϕdH(Sv\s).也可采用下面的办法计算不同能量中子的有效品质因数坴的数值示于图2。此外，由测得的中子注量率可以换算到剂量当量率。目前各国都采用图3所示的数值。

图2：不同能量中子的有效品质因数.图3中子注量率可以换算因子

对于中子剂量的计算与测量，其中测量很重要:而中子的测量，主要是指中子吸收剂量与剂量当量的测量。此外还包括表示剂量分布的微剂量测量。通常使用组织等效电离室，乙烯-聚乙正比计数器,硫酸亚铁剂量计以及量热计等测量吸收剂量。在多数情况下，组织等效电离室是测定快中子吸收剂量最准确的装置仪器。剂量当量测量仅适用于辐射防护，所采用的方法分场所监测和个人监测两类，其响应正比于最大剂量当量。微剂量测定的目的在于从实验上研究辐射在直径为微米量级或更小的球体内能量沉积的空间分布和谱分布。微剂量学所考虑的体积应同生物细胞的大小相当，借以模拟辐射在生物细胞、细胞组分和生物大分子中的能量沉积。常用的测量仪器是低压组织等效气体的“无壁”计数器，但测量方法和数据处理牵涉到很复杂的技术。

对于中子的防护，其目的是在于减轻工作人员所受的辐射剂量并尽量将它控制在放射防护标准规定的限值以下，而根据老的国家标准有关规定，职业放射性工作人员的每年最大容许剂量当量为0.05Sv（如果按正常平均分配计算，每周剂量当量为0.001 Sv，按每周工作40小时计算，每小时的剂量为0.025m Sv）相当每小时0.025m Sv的中子注量率和相当于0.001 Sv的中子注量。如表1-3示：

中子能区中子能量MeV相当于每小时0.025 m Sv的

注量率【n\(s·2

cm)】

相当于0.001Sv的注量

（ 7

10n/2

cm）

热中子0.025eV6709.6

中能中子

0.005

0.02

0.1

570

280

80

8.2

4.0

1.2

0.5

1~10

30

18

4.3

2.6