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第一编辐射防护的基础2

第一章 电离辐射领域中常用的量及其单位2

第一节描述辐射场的量2

一、粒子注量2

目录2

1．粒子注量3

2．粒子注量率3

3．谱分布3

二、能量注量5

1． 能量注量5

2．能量注量率5

3．能量注量与粒子注量的关系5

收系数6

1．质量减弱系数6

附表13 各向同性点源γ射线减弱K倍所需的铅玻璃FZ6

第二节相互作用系数6

一、质量减弱系数、质量能量转移系数和质量能量吸6

2．质量能量转移系数8

3．质量能量吸收系数9

二、总质量阻止本领10

1．碰撞阻止本领10

2．辐射阻止本领10

3．总质量阻止本领11

第三节辐射剂量学中使用的量12

一、吸收剂量12

1．授与能13

2． 吸收剂量13

3．吸收剂量率14

4．带电粒子平衡14

二、比释动能15

1．转移能15

2． 比释动能15

4． 比释动能与能量注量的关系16

3．比释动能率16

5． 比释动能与吸收剂量的关系17

6． 比释动能与吸收剂量在物质中的变化18

三、照射量20

1．照射量20

2．照射量率21

3．照射量因子21

4．照射量与吸收剂量的关系22

5． 吸收剂量、比释动能和照射量的区别24

思考题与习题25

第二章辐射对人体的影响和防护标准26

第一节辐射对人体健康的影响26

一、影响辐射生物学作用的因素26

1．物理因素26

2．生物因素29

二、剂量与效应的关系31

三、短期大剂量外照射引起的辐射损伤32

四、长期小剂量照射对人体健康的影响33

1． 剂量当量35

一、与个体相关的辐射量35

第二节辐射防护中使用的量35

2．剂量当量率38

3． 危险度与有效剂量当量39

4．待积剂量当量41

二、与群体相关的辐射量42

1． 集体剂量当量和集体有效剂量当量42

2．剂量当量负担和有效剂量当量负担42

三、描述周围辐射水平的指数量43

1． 吸收剂量指数和剂量当量指数43

2． 深部剂量当量指数和浅表剂量当量指数44

四、个人监测和环境监测中使用的剂量当量44

1．扩展场和齐向扩展场44

2．强贯穿性辐射和弱贯穿性辐射45

3．个人监测中使用的剂量当量45

4．环境监测中用的剂量当量45

第三节 人体受到照射的辐射来源及其水平46

一、天然本底照射46

1．医疗照射48

二、人工辐射48

2．核爆炸49

3．核动力生产51

第四节辐射防护的基本原则54

一、辐射防护的目的54

二、剂量限制体系54

1．辐射实践的正当化54

2．辐射防护的最优化55

3．限制个人剂量当量56

1．剂量当量限值57

一、基本限值57

第五节辐射防护标准和各种限值57

2．次级限值60

二、导出限值61

三、管理限值62

四、参考水平62

思考题与习题65

1．X射线的产生67

一、X射线机67

第一节X或γ辐射源及其辐射场67

第三章X或γ射线的外照射防护67

第二编辐射防护的方法67

2．X射线的剂量计算69

二、加速器X射线源70

1．加速器X射线的发射率常数70

2．加速器X射线的剂量计算71

三、γ辐射源73

1．γ点源的照射量率计算73

4．γ点源的空气比释动能率计算76

2．γ点源的空气吸收剂量率计算76

3． γ点源的吸收剂量率与粒子注量率之间的关系76

5．非点源的照射量率、比释动能率计算77

第二节X、γ射线在物质中的减弱规律85

一、窄束X或γ射线的减弱规律85

二、宽束X或γ射线的减弱规律88

1． 单一均匀介质的积累因子90

2．多层介质的积累因子94

三、宽束X或γ射线屏蔽的透射曲线95

1．屏蔽计算中用的几个参量96

2．半减弱厚度△1/2和十倍减弱厚度△1/1097

四、屏蔽X或γ射线的常用材料99

第三节 X、γ射线的屏蔽计算100

一、屏蔽计算的一般方程式100

二、加速器X射线源的屏蔽计算101

1． 沿入射电子方向发射的初级X射线的屏蔽计算101

2． 沿与电子束入射方向为90°的初级X射线的屏蔽计算104

三、γ射线的屏蔽计算106

1．γ点源的屏蔽计算106

2．非点源的屏蔽计算109

四、医用X或γ射线装置的屏蔽计算112

1．初级射线的屏蔽计算112

2．次级辐射的屏蔽计算114

3．次级屏蔽层厚度的确定118

思考题与习题119

第四章带电粒子外照射的防护120

一、β粒子的剂量计算121

1．β点源的剂量计算121

第一节带电粒子的剂量计算121

2．β平面源的剂量计算123

二、电子束的剂量计算125

1． 电子辐射场中的注量率125

2． 电子束的吸收剂量指数率125

三、质子束的剂量当量指数率126

一、β粒子和单能电子束的屏蔽计算127

第二节带电粒子的屏蔽计算127

二、重带电粒子的屏蔽计算130

第三节β粒子所致轫致辐射的屏蔽计算132

一、β粒子所致轫致辐射的剂量计算132

二、β粒子所致轫致辐射的屏蔽计算133

思考题与习题135

一、放射性核素中子源136

第五章 中子外照射的防护136

第一节 中子辐射源136

二、加速器中子源140

三、反应堆中子源148

第二节中子剂量的计算149

一、中子与机体组织相互作用的特点149

二、中子剂量的计算150

1．比释动能的计算150

2．剂量当量指数的计算153

第三节 中子在屏蔽层中的减弱154

一、屏蔽层内中子束的减弱原理154

二、中子流在屏蔽体中的减弱规律157

三、计算宽束中子减弱的分出截面法157

四、宽束中子的透射曲线161

五、十倍减弱厚度△1/10162

六、屏蔽中子的常用材料164

一、放射性核素中子源的屏蔽计算168

第四节中子屏蔽计算168

二、加速器中子源的屏蔽计算174

思考题与习题178

第六章外照射防护中几个特殊问题180

第一节散射辐射的屏蔽180

一、屋顶的屏蔽计算180

1．X或γ辐射源181

2．中子辐射源183

二、反射辐射的屏蔽计算184

1．反射的X或γ射线的屏蔽计算185

2．反射的中子的屏蔽计算188

1．迷道189

三、迷道、防护门问题189

2． 防护门194

四、管缝泄漏问题195

第二节通风问题195

一、60Co辐照室的通风196

二、低能加速器大厅的通风196

第三节安全联锁系统197

一、正常工作条件下的安全保证198

二、异常情况下的安全措施199

思考题与习题200

第七章 内照射防护201

第一节概述201

第二节 内照射剂量的估算方法203

1．吸入204

2．食入204

3．通过皮肤吸收204

一、放射性物质进入人体的途径204

二、参考人205

三、进入人体内的放射性物质的代谢206

1．有效半衰期206

2． 吸入物质在呼吸系统中的代谢模型207

3．食入物质在胃肠道中的代谢模型209

4．进入体液的放射性物质的代谢模型210

5． 内照射剂量计算的基本方程212

6． 单个核素的ALI和DAC的计算216

第三节开放型放射工作场所的分级、分区及其主要防护220

要习220

一、开放型放射工作场所的分级和分区220

1．放射性核素的毒性分组220

2．开放型放射工作场所的分级221

3．开放型放射工作场所的分区221

二、开放型放射工作场所的主要防护要求223

1． 甲级开放型放射工作场所的主要防护要求223

2． 乙级开放型放射工作场所的主要防护要求224

3．丙级开放型放射工作场所的主要防护要求225

一、开放型放射操作设备225

第四节对开放型放射操作、运输、贮存的防护要求225

二、放射性物质的贮存和运输226

1．贮存226

2．放射性物质的运输227

三、放射性废物的处理227

四、个人防护措施228

五、去除表面放射性污染229

1．表面去污剂230

2．各种物体表面的去污231

思考题与习题232

第八章辐射剂量测量的基本原理235

第三编辐射剂量测量原理与辐射监测的一般原则235

第一节 电离法测量X或γ射线剂量的基本原理236

一、照射量的标准测量方法236

1． 自由空气电离室236

2．布拉格－戈瑞原理与空腔电离室238

3． 能量响应240

二、X或γ射线吸收剂量的测量242

1． 几十kV至几百kV的中能X或γ射线的吸收剂量测量方法243

2． 几MeV至几十MeV光子束的吸收剂量测量方法243

一、用外推电离室测量组织中的β吸收剂量245

第二节β粒子和电子束的剂量测量原理245

二、用空腔电离室测量电子束的吸收剂量247

第三节 中子剂量的测量原理250

一、中子吸收剂量的测量250

二、中子剂量当量的测量251

第四节测量剂量的其它方法253

一、G-M计数器在剂量测量中的应用253

二、闪烁计数器在剂量测量中的应用256

三、胶片剂量计257

四、荧光玻璃剂量计259

五、热释光剂量计260

六、测量剂量的化学方法263

七、测量吸收剂量的量热方法266

第五节X或γ射线剂量仪的刻度269

一、剂量仪刻度常用的参考辐射270

1.K荧光参考辐射270

2.重过滤X参考辐射270

3.放射性核素272

二、X或γ剂量仪的刻度方法274

1.标准仪器法274

2.标准源法275

思考题与习题276

第九章辐射防护监测的一般原则278

第一节个人剂量监测279

一、个人外照射监测279

二、皮肤污染监测280

三、体内污染的监测280

第二节工作场所的监测282

一、工作场所的外照射监测282

二、工作场所的表面污染监测283

三、空气污染监测284

1.放射性气溶胶测量285

2.放射性气体测量285

3.空气污染监测结果的评价286

第三节环境辐射监测287

一、常规监测287

二、应急监测288

三、环境放射性本底调查288

四、辐射测量的质量保证289

五、环境质量评价290

思考题与习题295

主要参考文献296

附表1 γ射线在某些元素和材料中的质量减弱系数（μ/ρ）和质量能量吸收系数（μen/ρ）299

附表及附图299

附表2 γ射线在某些元素和材料中的质量能量转移系数（μtr/ρ）306

附表3 中子在某些物质中的比释动能因子fk308

附表4 常用放射性核素的年摄入量限值及导出空气浓313

度313

附表5 表面放射性物质污染的导出限值316

附表6 各向同性点源的照射量积累因子Bx316

附表7 单向平面源（垂直入射）的照射量积累因子Bx320

厚度321

附表8 各向同性点源γ射线减弱K倍所需的水屏蔽层321

附表9 各向同性点源γ射线减弱K倍所需的混凝土屏蔽323

层厚度323

附表10各向同性点源γ射线减弱K倍所需的铁屏蔽层325

厚度325

附表11 各向同性点源γ射线减弱K倍所需的铅屏蔽层327

厚度327

附表12 各向同性点源γ射线减弱K倍所需的铅玻璃329

NZ F1屏蔽层厚度329

屏蔽层厚度330

厚度331

附表14各向同性点源γ射线减弱K倍所需的钨屏蔽层331

附表15各向同性点源γ射线减弱K倍所需的铀屏蔽层332

厚度332

附表16 电子加速器轫致辐射减弱K倍所需的混凝土屏蔽333

层厚度333

附表17质子在不同物质中的射程Rp334

附图1 恒定电压为5～50kV时X射线机的发射率常数341

δx341

附图2 恒定电压为30～50kV时X射线机的发射率常数341

δx341

数δx342

附图3 恒定电压为50～200kV时X射线机的发射率常342

附图4 恒定电压为200～500kV时X射线机的发射率常343

数δx343

附图5 60Co等宽束γ射线对混凝土的透射比ηγ343

附图6 198Au等宽束γ射线对混凝土的透射比ηγ344

附图7 60Co等宽束γ射线对钢的透射比ηγ344

附图8 60Co等宽束γ射线对铅的透射比ηγ345

附图9 198Au等宽束γ射线对铅的透射比ηγ345

附图1060Co等宽束γ射线对铀的透射比ηγ346

附图11 由0.1～0.5MeV电子产生的宽束X射线对混凝346

土的透射比ηx346

透射比ηx347

附图13 由4～38MeV电子产生的宽束X射线对混凝土的347

附图12 由0.1～0.5MeV电子产生的宽束X射线对铅的347

透射比ηx347

附图14 由4～10MeV电子产生的宽束X射线对铁的透射348

比ηx348

附图15 由4～10MeV电子产生的宽束X射线对铅的透射348

比ηx348

附图16 10～50kV的宽束X射线对有机玻璃的透射系数349

ζ349

附图17 30～50kV的宽束X射线对软钢的透射系数ζ349

ζ350

附图19 50～400kV的宽束X射线对混凝土的透射系数350

附图18 50～200kV的宽束X射线对铅的透射系数ζ350

附图20 250～400kV的宽束X射线对铅的透射系数ζ351

附图21 0.5～3MV的宽束X射线对混凝土的透射351

系数ζ351

附图22 0.5～2MV的宽束X射线对铅的透射系数ζ352

附图2360Coγ射线的散射辐射对混凝土的透射352

比ηγ,s352

附图24137Csγ射线的散射辐射对混凝土的透射比ηγ,s353

附图2560Coγ射线的散射辐射对铅的透射比η？,s353

面的中子剂量当量率354

附图27 1μg252Cf在聚乙烯、水、混凝土球中心时，其表354

附图26137Csγ射线的散射辐射对铅的透射比ηγ,s354

附图28 1μg252Cf在聚乙烯、水、混凝土球中心时，其表355

面的总γ剂量当量率355

附图29252Cf的γ射线穿过铅或钢、混凝土板时的透射比356

ηr356

附图30252Cf的宽束中子穿过铅或聚乙烯板时的透射比356

ηn356

附图31 1μg252Cf在石蜡、水、聚乙烯球中心时，其表面357

的初级γ射线的剂量当量率357

附图32由（d,n）、（p,n）和（3He,n）反应产生的中子垂直入射时，穿过混凝土后的透射系数ζn358

凝土后的透射系数ζn360

附图33热中子～100MeV单能中子垂直入射时，穿过混360

附图34由（γ,n）和（γ,f,n）反应产生的中子垂直入射时，穿过混凝土后的透射系数ζn361

附图35 14～15MeV宽束中子垂直入射时，穿过水、混凝362

土后的透射比ηn362

附图36 14～15MeV宽束中子垂直入射时，穿过钢、聚乙362

烯及其组合屏蔽后的透射比ηn362

附图37241Am-Be中子源的宽束中子穿过聚乙烯和水屏363

蔽时的剂量当量透射比ηn363

附图38若干含氢材料对252Cf、Pu-Be及Sb-Be中子源的363

宽束中子的透射曲线363