外照射防护ppt课件

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外照射防护2008年6月

1目录一、外照射防护基本知识***二、外照射防护基本技术***三、外照射屏蔽设计与评价*四、外照射屏蔽计算实例

2一、外照射防护基本知识1、外照射防护目的和出发点目的：保护特定人（群）不受过分的直接或潜在的外照射危害。出发点：从防护目的的实现以及与此相关的社会付出方面综合进行考虑。

31.1人（群）从防护角度出发，依据接受额外照射的可能性和频次对特定人（群）进行分类考虑。职业性人员：与相关射线操作相关。公众：与相关射线操作无关。但对于可能从受照中受益的人员（如放疗中的病人）而言，需要针对特定实践过程进行防护。

41.2技术实现和社会负担技术实现是指将具体的防护措施应用于具体的辐射源项。其主要意义在于相关方法和技术实施的可能性和预计的防护效果。社会负担是指技术实现过程中社会所需付出的人力、物力和财力以及特定人群的受照负担。显然，两者通常需要统筹考虑。

52、外照射防护基本原则保证完满达到电离辐射源的应用目的，又使人员受到的辐射照射保持在可合理做到的最低水平，即ALARA原则。2.1最优化在应用辐射源带来的利益和进行防护所付出的代价之间斟酌权衡，以求最小付出和最大利益。

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84、外照射防护的基本方法4.1时间防护－－减少受照时间充分准备，提高效率

94、外照射防护的基本方法4.2距离防护－－增大与源的距离远距离操作，自动化

104、外照射防护的基本方法4.3屏蔽防护－－设置屏蔽常用手段，防护重点

114、外照射防护的基本方法4.3屏蔽防护－－设置屏蔽4.3.1屏蔽材料的选择遵循特定射线在特定材料中的衰减规律。4.3.2屏蔽厚度的确定依据剂量限值或剂量约束对衰减规律的定量描述。

125、外照射防护中的常用量5.1有效剂量－－ICRP为辐射所致人体健康危害的评价量。即根据辐射类型和组织类型加权后的器官剂量。

135、外照射防护中的常用量5.2周围剂量当量（率）－－ICRU为场所监测应用中的实用量。辐射场某点r处的周围剂量当量是指与r处实际辐射场相应的齐向扩展场在ICRU球中对着齐向扩展场方向的半径上深度d处的剂量当量。d=10mm通常可作为仪器所在位置上人体有效剂量的合理近似。周围剂量当量率就是单位时间内的增量。

14二、外照射防护基本技术1、射线在介质中的衰减规律和剂量计算1.1单能电子束、β射线和重带电粒子1.1.1能量损失方式带电粒子在介质中通过电离激发和轫致辐射两过程损失能量。用阻止本领来定量描述。就防护而言，需要选择恰当的屏蔽材料以尽量减少轫致辐射的产生。

151.1单能电子束、β射线和重带电粒子1.1.2射程指介质中，带电粒子沿其入射方向穿行的最大直线距离R。对于单能电子束和β射线，有：

161.1单能电子束、β射线和重带电粒子1.1.3β射线剂量计算对于β点源，在空气中的吸收剂量可近似表为：一般而言，有：

171.2.3空气中宽束X、γ射线的剂量计算1.2.3.1医用X射线机的剂量计算射线机管电流射线机的发射率常数

181.2.3空气中宽束X、γ射线的剂量计算1.2.3.2加速器X射线机的剂量计算射线机管电流射线机的发射率常数，分为90°和0°方向

191.2.3空气中宽束X、γ射线的剂量计算1.2.3.2γ源的剂量计算γ源的活度与核素相关的空气比释动能率常数

202、常见辐射源项的屏蔽计算2.1屏蔽计算中的常用参量2.1.1衰减倍数K指设置屏蔽之前某关心点处的周围剂量当量与设置屏蔽之后该点周围剂量当量的比值2.1.2透射比η为衰减倍数的倒数。表征关心点处穿透屏蔽的射线占初始射线的份额。

212、常见辐射源项的屏蔽计算2.1屏蔽计算中的常用参量2.1.3透射系数对于X射线，指设置了屏蔽后在离X射线发生点1米处，由X射线发生器单位工作负荷（1mAmin）所造成的周围剂量当量。

222.1屏蔽计算中的常用参量2.1.4工作负荷－－医用辐射源装置W把X射线机一周内的称为该射线机的工作负荷：管电压在4MV以下的X射线机，工作负荷用单位表示；管电压大于4MV的X射线机，工作负荷用离源1m处一周内的Sv表示，单位：

232.1屏蔽计算中的常用参量2.1.5束定向因子U它是在辐射源朝向有变化的情况下对工作负荷进行修正的一个因子。2.1.6居留因子q从受照位置和受照时间来表征人员受照情况的一个系数。

242.2有关光子的屏蔽计算2.2.1医用X射线机的屏蔽计算2.2.1.1初级射线的屏蔽计算

252.2.1.1初级射线的屏蔽计算依据工作负荷的表示方式，取透射比或者透射系数。以透射比为例，前式的意义为：要使设置屏蔽后关心点处的周围剂量当量率不超过给定的限值，则应保证透射比不大于计算所得结果或者衰减倍数不小于相应的值。透射系数查图表确定屏蔽厚度d

262.2.1.1初级射线的屏蔽计算若计算得到透射比，则按下式确定d。

272.2.1.2泄漏辐射和散射辐射的屏蔽计算通常，泄漏辐射是初始辐射很小的一部分。泄漏辐射谱的平均能量一般低于初始辐射谱的平均能量。从偏安全的防护角度出发，假定两者的平均能量相同，按与初级辐射相同的方法计算漏射辐射的屏蔽。

282.2.1.3光核反应产生中子的屏蔽在电子的能量大于约10MeV时，其轫致辐射光子将与作用物质发生光—核反应，产生中子。但中子的剂量率远小于轫致辐射产生的剂量率。如果对光子的屏蔽物质是混凝土，那么伴随产生的中子也将被屏蔽。因此，在医用加速器工作的能量范围内（1-50MeV），对轫致辐射光子的适当的水泥屏蔽层厚度也同时满足对中子屏蔽的要求。

292.2.2加速器X射线机的屏蔽计算2.2.2.1X射线的屏蔽计算泄漏辐射和散射辐射的考虑同前述。

302.2.3钴-60辐照装置的屏蔽计算将其扩展为更一般的情况，即：2.2.3.1放射性γ源的屏蔽计算查图表屏蔽厚度；衰减倍数屏蔽厚度

312.2.4有关光子的天空反散射问题当有关辐射源项所处房间顶部附近有二层或高层建筑时，房间顶面屏蔽按照各自屏蔽计算公式直接计算。这里所说的天空反散射是指：辐射源项所处房间上方的空气对入射辐射反散射所导致的房间外围地面处的照射。

322.2.4有关光子的天空反散射问题

332.2.4有关光子的天空反散射问题则光子在P点由于天空反散射造成的周围剂量当量率为：为单位注量光子在1m处的周围剂量当量率为与源位置和屋顶形状尺寸相关的立体角

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352.3单能电子束和β射线的屏蔽计算2.3.1射程估计若仅考虑带电粒子，只需按前述公式估算出其最大射程作为屏蔽厚度即可。但在很多情况下，由于带电粒子在屏蔽介质中产生的轫致辐射不能忽略，故还需考虑轫致辐射的屏蔽。

362.3单能电子束和β射线的屏蔽计算2.3.2轫致辐射的屏蔽关心点距屏蔽层的距离，mβ源的活度，Bq材料的有效原子序数

372.3单能电子束和β射线的屏蔽计算2.3.2轫致辐射的屏蔽β射线的平均能量，MeV质能吸收系数，m2kg-1

38三、外照射屏蔽设计与评价1、设计与评价考虑的一般问题1.1与辐射源项相关1.1.1辐射类型了解需要考虑屏蔽的主要射线和次级粒子。如电子加速器屏蔽，除电子束和初始光子束两类主要射线外，还需考虑漏射和散射光子甚至有时要将中子包括在内。

391.1与辐射源项相关1.1.2辐射能谱各类射线的能量分布，指单能或者谱分布。1.1.3辐射发射率及其角分布射线的发射常数及其出射位置和方向。1.1.4辐射源的工作负荷射线的出射量，通常与运行时间相关。

401.2与屏蔽材料相关1.2.1常见类型辐射的屏蔽材料对屏蔽材料的基本要求：（1）防护性能－－衰减能力（2）结构性能－－物理性质（3）稳定性能－－效果持久（4）经济成本－－价格便宜材料选择的最优化

411.2.1常见类型辐射的屏蔽材料电子：用低Z物质，使轫致辐射减少光子：高Z物质－－铅、铁、钨、铀低Z物质－－混凝土、砖、土中子：用高Z物质慢化中子，用含氢丰富的物质吸收中子

421.2与屏蔽材料相关1.2.2屏蔽材料的组合针对具体射线可能在屏蔽层中产生的次级粒子的特性合理安排组合叠放。如屏蔽带电粒子，需要低Z材料在前，以减少轫致辐射；高Z材料在后，以屏蔽光子。如屏蔽中子，需高Z材料在前以慢化中子，后辅以含氢丰富的材料吸收之。

431.3与辐射场相关1.3.1辐射场的空间分布确定主屏蔽位置和次级屏蔽位置1.3.2关心的具体位置确定距离r以及对射线发射量修正的因子1.3.3具体位置上人员逗留的久暂程度确定居留因子

441.4剂量限值按相关限值和剂量约束值分区域考虑。按最新标准，职业人员年有效剂量限值：20mSv按1年50周计算，则单周限值：0.4mSv按每周工作5天，每天工作8小时，一周40小时则每小时限值：0.01mSv

452、屏蔽设计的一般原则－偏安全原则绝不允许低估辐射水平，但也不能过分高估（1）选用相关源项最大的辐射发射率。（2）对源项应用的扩展应留有余地。（3）分区域设计

463、屏蔽设计中的特殊问题孔道：指维持辐射源项正常运行的必需设备在室内铺设过程中由于穿过屏蔽墙体而在其上留下的管口或缝隙。这些设备包括电力、给排水和通风管道等。对此，设计中这些管道的取向应避开初始射束的方向。管道形状应为“S”或“U”形。在下水地沟的出入口应有一定厚度的盖板。

473、屏蔽设计中的特殊问题迷宫：为避免射线对房间出口的直接照射而人为设置的保护性通道。迷宫内口位置应尽可能避开初始束。且一般情况下不应设计成直线形。在迷宫的出口或入口处需要安装防护门。

484、评价的主要内容屏蔽设计完成后，在辐射装置正式投入使用之前，应提交相应主管部门申请进行试运行和评价。4.1理论计算根据相关法规和标准，在充分掌握相关资料的前提下，对屏蔽设计报告书中的有关数据进行单独的理论计算并进行比较。

494.2实际监测评价和相关测量仪器4.2.1个人剂量监测这里的个人指辐射装置的运行人员、实验人员和检修人员。在具体工作时都应佩戴相应的个人剂量计。如：袖珍式剂量计、胶片佩章、热释光剂量计或荧光玻璃剂量计。

504.2实际监测评价和相关测量仪器4.2.2工作场所和外环境监测在辐射装置试运行期间，在辐射发射率最大的情况下，对工作人员居留区和有必要关心的地点进行实际测量。

514.2实际监测评价和相关测量仪器4.2.3关于测量仪器的特殊问题对于以脉冲方式工作的加速器，其脉冲宽度通常为几微秒。有些仪器不能精确给出加速器按时间平均的剂量率，甚至可能失效。尤其对于脉冲计数器，因其死时间可能是几微秒（G-M计数管甚至可以到达几百微秒）。

524.2实际监测评价和相关测量仪器4.2.3关于测量仪器的特殊问题作为一般指导原则，只有当探测器的读数率为加速器脉冲频率很小一部分时，测量结果才是真实的。因此，通常采用积分探测器如热释光剂量计和积分电离室。

53四、外照射屏蔽计算实例1、单能电子束和β射线例：设活度为3.7×1011Bq的点状32P源，若用铝屏蔽β射线，其厚度为多少？若用铅屏蔽轫致辐射，使距铝屏蔽20厘米处的周围剂量当量率不超过10uSv/h，其厚度多少？

54解：已知根据射程计算公式：

55即用3mm的铝屏蔽β射线据β射线所致轫致辐射的屏蔽计算公式：查表得：即用3mm的铝为内衬，5.5cm铅外包

562、医用X射线机例：已知某医用X射线机最大X线能量10Mev,周工作负荷800Gym2/wk，主射线束的束定向因子为0.25，若欲使距X射线发生点6m处的周围剂量当量率不大于0.2mSv/wk，试问需混凝土多厚？

57解：已知：据医用X射线机屏蔽计算公式：查表得：

583、加速器X射线机例：一台电子直线加速器，被加速的电子能量为1MeV，平均束流强度为200μA。计算防护0°方向X射线所需的混凝土屏蔽层厚度。设0°方向上靶与位于屏蔽层后的参考点距离为7m，且屏蔽层外是属非控制区（q＝1/4），又设参考点上的周围剂量当量率的控制水平为7.5μSv/h。

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614、放射性γ源例：欲将活度为3.7×1014Bq的Co-60源置于一个铅容器中，要求距容器表面1m处的周围剂量当量率不大于10-4Sv/h，设容器表面与源的距离为25cm，试求铅容器厚度。

62解：已知：根据放射性γ源的屏蔽计算公式：查表得：