外照射屏蔽计算方法

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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
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放射性工作场所控制区的标志
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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。
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•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）：
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外照射屏蔽计算方法
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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
• 直接用公式计算
•利用减弱倍数法计算
•利用半减弱厚度计算
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令K=2n，则n=logK/log2
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屏蔽厚度d=n △1/2
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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
（1）时间防护(Time) 累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备，减少受照时间
•（2）距离防护(Distance) • 剂量率与距离的平方成反比 • 措施：远距离操作 • 任何源不能直接用手操作； • 注意β射线防护
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外照射防护基本原则：
（3）屏蔽防护(Shielding) 设置屏蔽体 屏蔽材料和厚度的选择： 辐射源的类型、射线能量、活度等
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屏蔽材料选择的一般原则
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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
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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，I0：设置屏蔽前后的剂量率（强度） •d：屏蔽层厚度（cm）
• 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
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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-
物质中所穿行的平均厚度。
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宽束(broad beam) 辐射的衰减
•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，
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屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件
•B值可以查表求得
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屏蔽计算中常用的几个参数
• 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。
•线衰减系数：Linear attenuation coefficient（cm-1）
•质量衰减系数（cm2/g）
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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
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半ห้องสมุดไป่ตู้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
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常用γ射线的△1/2， △1/10 （cm）
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点源的屏蔽计算
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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 R=3m, X=0.25mR/h 无屏蔽时，墙外的照射量率为
•P •300cm
•减弱倍数为
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K=X0/X=(5.05×105 )/0.25=2.02×106
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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
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辐射场
• 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、能量分布 • 分类：单一场、混合场
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内外照射的不同特点
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外照射防护基本原则
•查表：Co-60平均能量为1.25MeV, 需要混凝土的厚度约为145cm
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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)