高等学校试用教材 辐射防护导论 方杰主编 李士骏主审 子解出版
内容简介 本书系统地论述了辐射防护的基本内容。全书分三编，共九 章。主要内容包括：电离辐射领域中常用的量及其单位；辐射对人 体健康的影响和防护标准；辐射防护方法；剂量测量和辐射防护监 测等。内容简明，概念清楚，为满足实际应用的需要，在主要部分 都有例题，在书后附有较新的数据和图表。 本书是为高等院较核物理和有关核技术应用专业编写的辐射 防护课程的试用教材，也可供辐射防护、核技术应用、环境保护、 放射卫生以及有关专业的科技人员和管理人员参考， 本书由李士骏主审、姜德熙审核，经原子核物理教材委员会核 辐射防护课程组于1988年7月由刘桂林、刘继才主持召开的审稿会 审定，同意作为高等院校试用教材。 !
前 言 本书是根据原核工业部教育司于1984年6月召开的原子核物 理专业教材会议审定的《辐射防护导论》编写大纲编写的,作为 高等院校原子核物理以及有关核技术应用专业辐射防护课程的试 用教材 辐射防护是一门综合性边缘学科,它不仅涉及的内容广泛, 而且发展较快。本书在编写过程中,注意了理论联系实际,并尽 量反映近年来学科本身发展的一些新成果。在选材上以基础知识 为主,并着重对基本概念的阐述。在编写上,力求做到少、精 严、活。为便于教学和自学,在主要的章节中有例题,各章都有 思考题与习题。书后列出了与正文有密切关系的较新数据和图 表,可供实际应用查阅。 全书分三编,共九章。第一章介绍了电离辐射领域中常用的 量及其单位:辐射量的单位全部采用国际单位制(简称SI)单 位。第二章介绍了辐射对人体健康的影响和辐射防护标准,其中 主要介绍国际放射防护委员会(CRP)近年来有关辐射防护标 准的新建议和新概念。第三章至第七章,分别介绍X、Y射线带 电粒子和中子的外照射防护,外照射防护中的一些特殊问题,以 及内照射防护。重点讨论它们的剂量计算和屏蔽计算。第八章介 绍了剂量测量的基本原理。第九章简单介绍了辐射防护监测方面 的有关基础知识 本课程的前行课程是原子核物理和核物理实验方法,后续课 程是核物理实验、核技术应用基础等
本课程一般安排在四年级上学期,课堂讲授36学时。如学时 较少,第一编和第二编重点讲授,第三编可一般讲授。 本书由南京大学物理系方杰主编。参加编写的有:中国科技 大学近代物理系王明谦(第一、七、八和九章),清华大学工程 物理系桂立明(第二、五章)和方杰(第三、四和六章)。方杰 对全部书稿进行了统稿,并作了部分改写和充实工作 1988年7月原子核物理教材委员会核辐射防护课程组在北戴 河召开了本书的审稿会。参加审稿会的有:清华大学刘桂林教 授,衡阳工学院刘继才教投,原子能科学研究院姜德熙高级工程 师、姜希文高级工程师,华北辐射防护研究所张延生副研究员, 天津大学张秀傜剧教授,苏州医学院李士骏副教授,北京大学李 星洪副教授和原子能出版社崔朝辉副编市、鲍世宽副编审等同志。 他们对本书提出了许多宝贵的意见,并对内容的选择、章节的处 理作了具体的指导,编者按照这些意见作了修改和补充,使书稿 质量得以改进和提高。陈金媛工程师描绘了全部插图。在此,编 者谨向他们表示深切的谢意。 全书承蒙李士骏副教授、姜德熙高级工程师悉心校审,他们 丝不苟认真负责的精神深使我们感动,谨对他们表示衷心感谢。 限于编者水平,书中难免有缺点和错误,恳请读者批评指 1988年8月
录 第一编辐射防护的基础 第一章电离辐射领城中常用的量及其单位………………2 第一节描述辐射场的量………… 、粒子注量……………………… 1.粒子注量 粒子注量率 3.谱分布 甲 …………………………3 能量注量 ……………………………5 1.能量注量………… 能量注量率 ,,,,,,,,,,,.,,·, 甲,着 3.能量注量与粒了注量的关系……………………………5 第二节桕互作用系数………… 质量减弱系数、质量能量转移系数和质量能量吸 收系数………………………………………………6 1.质景减弱系数… 2.质量能量转多系数 ……………………………8 3.质量能量吸收系数…………… 总质量阻止本领 1.碰攔阻止本领…… 10 2.辊射阻止本领……… .10 3.总质量阻止次领…… 11 第三节辐射剂量学中使用的量…………………………12 吸收剂量………………………………12 授与能 吸收剂量 ·,...,,·,·,d·,+自114:p甲甲,丶
3.吸收剂量率 “·看 4.带电粒子平衡… ……14 比释动能…………………………15 1.转移能 15 2.比释动能 ……………………15 3.比释动能率 ,,…,…,……………16 4.比释动能与能景注量的关系…………………………………16 5.比释动能与吸收剂量的关系……… 17 6.比释动能与败收剂量在物质中的变化……… 18 三、照射量……………………………………20 1,照射量… 香1.一带 2.照射量率· …21 3.照射量因子……………………………………………21 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赵别…………………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 、影响辐射生物学作用的因素…… …………26 1.物理因素 ,,,,……………………26 2.生物因紧 剂量与效应的关系……………………………………31 、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 第二节辐射防护中使用的量………… 35 、与个体相关的辐射量…………………35 1.剂量当量……… ………………………………35 2.剂量当量率 参,sp甲s甲pa+甲.甲4,..4甲平.甲;4·,中甲中,, …38 3.危险变与有效剂量当量………………………………39 符积剂量当量 二、与群体相关的辐射量……………………42
1.集体剂量当量和集休有效剂量当量 …………,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献剂量当量 …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.个人监测屮使用的剂量当量 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 、天然本底照射 图··,中有●甲甲p●●4etp 46 人工辐射 18 1.医疗照射 甲,,,,,带,,,,,.甲、,,4P4丶 上,: 2.核爆炸…………………… .49 3.核动力先产…………………………………51 第四节辐射防护的基本原则………………………54 、辐射防护的目的………………543 、剂量限制体系………………………54 辐射实践的正当化……………………,… 辐射防护的最优化 ………………55 限制个人剂量当量……………………………,56 第五节辐射防护标准和各种限值……,.57 基本限值 1.剂量当量限值……… 2.次级限值… 二、导出限值 三、管理限值……… w………62 四、参考水平…… B62 思考题与习题… 3
第二编辐射防护的方法 第三章X或Y射线的外照射防护 第一节X或Y辐射源及其辐射场……………………67 、X射线机…………………… 67 1.X射线的产生……… 2.Ⅹ射线的剂量计算…… 69 、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…… 、Y辐射源 …了3 1.Y点源的照射率计算……… 甲·甲··,,,··, 73 2.Y点源的空气吸收剂景率计算……………………………76 3.Y点涨的吸收剂量率与粒子注量率之间的关系……………76 4.Y点源的空气比动能率计算 76 5.非点源的照射量率、比释动能率计算…………… 第二节X、Y射线在物质中的减弱规律……… pp看q·4 窄束X或γ射线的减弱规律 宽束Ⅹ或γ射线的减弱规律 1.单一均勻介质的积累因子…… 、,由_甲F.4中 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………… 1.屏蔽计算中用的几个参量…… 2.半减弱厚度△n和十倍减弱厚度Δ0…………9 四、屏蔽X或Y射线的常用材料……………………99 第三节X、Y射线的屏酸计算………………………100 、屏蔽计算的一般方程式…………………………100 二、加速器X射线源的屏葳计算 1·沿入射电子方向发射的初级X射线的屏觀计算…………101 2.沿与咆子束入射方垧为90°的初级Ⅹ射线的屏蔽计算………104
三、Y射线的屏蔽计算……… a106 1.Y点源的屏蔽计算………… PI904 D 106 2.非点源的屏蔽计算 …………………………109 四、医用X或丫射线装置的屏蔽计算……………12 1.初级射线的屏蔽计算……………………………………112 2·次级辐射的屏蔽计算… ………………………………114 8.次级屏蔽层厚度的确定 ………………I18 思考题与习题 119 第四章带电粒子外照射的防护… 120 第一节带电粒子的剂量计算……………………21 β粒子的剂量订算 P··.44早中中中·平甲,甲看 121 量.阝点源的剂量计算… 2.B平面源的剂量计算……………………………123 电子束的剂量计算 125 1.电子辐射场中的注量率………………………………125 2.咆子束的吸收剂量指数率………………… 三、质子束的剂量当量指数率…………………12 第二节带电粒子的屏蔽计算… 自···4·:命甲命垂 127 、β粒子和单能电子束的屏蔽计算……………127 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… 鼠…132 、β粒子所致轫致辐射的剂量计算 →132 β粒子所致轫致辐射的屏葳计算…………………133 思考题与习题 "…“………“135 第五章中子外照射的防护……… …·136 第一节中子辐射源 …………136 、放射性核素中子源 加速器中子源 p非专中4bb面面年●P果 “…",,140 三、反应推中子源………………,48
第二节中子剂量的计算…… 中子与机体组织相互作用的特点……………49 中子剂量的计算 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 s“154 、屏蔽层内中子束的减弱原理…………………………154 中子流在屏蔽体中的减弱规律……………………157 、讨算宽束中子减弱的分出截面法…………157 四、宽束中子的透射曲线… 自音寺西非自非日p1节p自 161 五、十倍减弱厚度Δ/10………………………162 六、屏蔽中子的常用材料……………………………164 第四节中子屏蔽计算…………………………168 、放射性核素中子源的屏蔽计算…………… 168 、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 第一散射辐射的屏蔽………………80 、屋顶的屏蔽计算…… 180 1.Ⅹ或γ辐射源 ,甲.,,、 2,中子辐射源…… 反射辐射的屏蔽计算 84 1,反射的X或γ射线的屏蔽计算 ……185 2,反射的中孓的屏蔽计算……………………………………188 迷道、防护门问题 ……189 1.迷道 ……………………………189 2.防护门 四、管绻泄漏问题……………………………195 第二节通风问题…………… 195 sCo辐照室的通风 196