高等学校试用教材 辐射防护基础 李星洪等编 原子“能.出版茌
前言 本书是高等院校原子核物理及放射化学专业辐射防护课的试用教材，是根据1978年 教材编审规划会确定的《辐射防护基础”大纲编写的。 辐射防护是一门综合性的边缘学科，它不但涉及的内容广泛，而且发展较快。在本书 的编写过程中，注意了理论联系实际，并吸收了近几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，并侧重于基本概念的阁述。为便于教学和自学，各主要章节都有 例题和习题，并附有一些较新的数据和图表。本书涉及的范围较广，内容较多，教学时， 可根据教学大纲的要求选取有关章节， 全节共分十三章。第一章介绍了电离辐射与物质的相互作用，这是研究辐射剂量学及 辐射屏蔽的理论基础。第二章介绍了辐射防护中常用的辐射量和单位；辐射量的单位以国 际单位制（简称I)的单位为主，并附有暂时与国际单位制单位并用的专用单位。第三章 介绍了辐射对人体的危害与防护标准，其中主要介绍了我国现行的辐射防护标准，也用一 定篇幅介绍了国际放射防护委员会（简称1CRP)近年来有关辐射防护标准的新建议和新 概念。第四章、第八章至第十一章，介绍了辐射剂量学以及与辐射监测有关的基础知识， 如带电粒子、、y射线及中子的剂量计算、辐射剂量测量原理、环境辐射监测及其评价 等。第五章至第七章，分别介绍了X、y射线、带电粒子及中子的防护。同时介绍了X 射线机及中子发生器的防护，重点叙述了它们的屏蔽计算。第十二章介绍了放射性工作中 二 的安全问题，这是初次从事放射性工作的人员所必须了解的。第十三章扼要介绍了放射性 表面去污及放射性三废处理，主要供放射化学专业的学生参考。 本书的第九、十章是邀请清华大学吴学超同志编写的。 在编写过程中，李树德同志对书的编写提出了许多宝贵意见并给予了热情指导。史元 明、刘元方等同志对有关章节提出了宝贵意见。 陈常茂同志审校了除第九、十章以外的全部初稿。华明川、华旦同志协助审校了第一章、 第四章至第七章。施学勤、陈如松、周永增同志分别协助审校了第二章、第三章和第八章。 1980年1月在北京召开了本书的审稿会。参加审稿会的有北京大学、清华大学、四 川大学、南京大学、上海交通大学、兰州大学、吉林大学、天津大学、苏州医学院、海军 工程学院、华北辐射防护研究所、第二设计院、中国科学院原子能研究所、中国计量科 学院、北京59172部队及202厂、262厂等单位的代表，他们对本书提出了许多宝贵的意 见，其中张延生和方杰等同志在审稿过程中给于了大力帮助。编者在此一并表示衷心感 谢。 ， 由于编者永平所限，错误与不妥之处在所难免，恳切希望读者给予指正。 编者 1981年11月予北京大学
目 录 前言 绪论 辐射防护的目的和任务 辐射防护的主要内容 第一章电离辐射与物质的相互作用… 第一节带电粒子与物质的相互作用 112444 带电粒子的种类和一般物理性质……………………… 二、带电粒子与物质相互作用的主要过程……… (一)电离、激发与碰撞阻止本领…………………………… (二)轫致辐射和辐射阻止本领…………………… 5679 (三)总质量阻止本领 (四)弹性散射… (五)湮没辐射和契伦科夫辐泉 三、带电粒子在物质中的射程……………………………………… (一)重带电粒子 (二)电子和B射线…………… 四、比电离… 五、阻止本领及射的比例定律………… 16 (一)碰阻止本领的比例定律 15 (二)射程的比例定律……………… 第二节X、射线与物质的相互作用……………… 概述 二、X、γ射线与物质相互作用的主要过程… (-)光电效应 (二)康顿效应 三)电子对效应 三、X、γ射线与物质相互作用的其他过程…………… (→)相干散射… 二)光核反应…………………………………… 四、质量衰减系数、质能转移系数及质能吸收系数… (一)质量衰减系数/p………………… (二)质能转移系数p/p… 27 三)质能吸收系数p 27 (四)混合物和化合物中的质量衰减系数和质能吸收系数 第三节中子与物质的相互作用 弹性散射……… 事“· 非弹性散射………
三、辗射俘获 bdddiacddsr44I 罪卡中中和 四、其他核反应 30 (-)发射带电粒子的核反应 (二)裂变反应 (三)多粒子发射………………………………………………… 參考文献 第二章辐射防护中常用的辐射量和单位………… 第一节描述辐射场的物理量和单位 核素、同位素及放射性活度 (一)核素与同位素 (二)放射性活度A… 33 二、粒子注量φ 三、粒子注量率φ… 四、能注量 (一→)定义… (二)能注量与注量φ的关系 五、能注量率φ… (一)定义…………… (二)能注量与注量率g的关系………… 第二节吸收剂量及其单位 、随机量和非随机量 、吸牧剂量和吸收剂量率 (一)吸收剂量D… 677 (二)随机量授与能∈和平均投与能白 …37 (三)吸收剂量率D 38 第三节比释动能及其应用… →、比释动能…… 中t 二、比释动能率 三、比释动能与注量的关系… 39 四、比释动能与吸收剂量的关系…………………………………… (一)带电粒子平衡…… 40 (二)比释动能与吸收剂量的关系……………………… (三)比释动能和吸收剂量随物质深度的变化………………… 42 五、比释动能概念的应用 (一)γ射线的吸收剂量 非43 (二)中子的吸牧剂量 46 第四节照射量X 、照射量及其单位 ()照射量的定义 47 (二)照射量的单位 48 二、照射率文… 三、关于“伦琴”概念的说明…
()定义中所指的“伦琴”概念 (二)在辐射剂量概念中不再包含照射量 四、照射量与吸收剂量的关系 第五节辐射防护中专用的量和单位 、剂量当量和剂量当量率 ()剂量当量H…… 22成 (二)剂量当量率且 集体剂量当量 三、吸收剂量指数和剂量当量指数…………………………………55 ()吸收剂量指数Dr (二)剂量当量指数H 习题 参考文献……………………… 56 第三章电离辐射对人体的危害及辐射防护标准…………………………………57 第一节电离辐射对人体的损伤作用……………… 、躯体效应…………… ()辐射的急性效应 58 二)辐射的晚期效应…… 二、遗传效应 着看、帝·非有B.看,, 三、慢性小剂量照射的特点 甲量、,,面 四、影响辐射损伤的因素 (一)辐射敏感性………………………………… 二)荆量 61 三)荆量率 (四)传能线密度(LET)… (五)受照条件… 63 第二节受照器官或组织的危险度 性腺… 红骨髓 三、骨 四、肺 五、肺淋巴組织…………… 65 六、甲状腺…… 七、乳腺 八、所有其他组织 九、全身均匀照射时随机性效应的总危险度… 第三节辐射防护标准 、概述… ()辐射防护标准的历史简介 (二)最大容许剂量(剂量当量限值)…… 、我国现行幅射防护标准 (一)我国电离辐射的最大容许剂量当量标准………
(二)放射性物质的最大容许浓度和限制浓度… 第四节ICRP关于辐射防护标准的新建议………… 366 、基本限值……… (→)剂量当量限值………… (二)次级限值 (三)适用于其他人员的剂量限制…… 二、推定限值… 三、管理限值 ·,.用中等等 四、参考永平 (一)调查水平与导出调查水平……………………………… (二)记录水平 (三)干预水平 五、控制内照射剂量的次级限值和推定限值………… 81 (一)约定剂量当盘H8 (二)年抵入量限值(ALI)……… …82 (三)推定空气浓度(DAC)…… 马题 参考文猷 第四章外照射剂量的计算…… 84 第一节γ射线剂量的计算………… 84 、点源的剂量计算 )点源……… …84 (二)y光子注量率与吸收剂量率的关系… (三)源的活度与照射率的关系 二、非点源照射率的计算 (一)线状源………… (二)圆盘源(磲源 (三)圆柱状面源…… 四)体源………… 第二节X射线剂量的计算……… X射线的产生及X射线机的基本原理 二、Ⅹ射线剂量的计算……… 96 第三节带电粒子的剂量计算………… 单能电子及B射线的注量率与吸收剂量的关系 、计算尸剂量的经验公式 (一)点源的剂量计算……………………………………………… (二)面源的剂量计算………………………… 南、有带中垂 三、辐射平衡与剂量互易原理… 104 (→)辐射平衡 104 (二)剂量互易原理 四、重带电粒子剂量的计算 (→)质量阻止本领法………… 106
5 (二)剂量换算因子法 第四节中子剂量的计算 用比释动能计算 、用剂量换算因子计算 习题……… 参考文献 第五章γ射线和X射线的防护…… 第一节外照射防护的一般方法 控制受照射时间 二、增大与辐射源问的距离 屏蔽 ()屏蔽方式 (二)屏藏材料…… (三)屏截设计的内容…… 第二节γ射线在物质中的减弱规律… 窄束γ射线在物质中的减弱规律 (一)窄束的概念及共减弱规律 118 二)能谱的硬化及平均自由程 119 、寬束γ射线在物质中的减弼规律… 、累积因子………… (一)概述 (二)累积因子的计算 (三)介质分布对累积因子的影响 124 第三节γ点源的屏蔽计算 直接用公式N=N。Be计算 …129 二、利用减弱倍数法计算… 三、利用曲线图计算… 四、利用半减弱厚度计算………… 第四节非点源的屏蔽计算 非B电中甲 二、线状深 三、盘状源… …136 四、截头圆锥体源 五、多层屏蔽 第五节X射线的防护……… 、概述……………… X射线的屏蔽计算 (一)基本概念… (=)对初缎X射线的屏蔽……………… 140 (三)对漏出射线的屏薇 144 (四)对散射辐射的屏蔽 (五)散射和泄漏辐射的混合屏蔽
(六)对门窗、天花板屏蔽的计算… 三、医疗照射过程对病人的防 148 ()社会成员受照剂量的主要来源… (二)对患者的防护措施…… P,+, 149 第六节X、γ射线防护中的特殊问题… 阴影屏藏… 二、屋顶厚度 门窗……… 四、缝隙泄湄问題………………………… 习题 参考文献 第六章带电粒子的防护 第一节B射线的屏蔽防护 、B射线防护的特点… …………………………155 B射线的屏蔽计算 香,+:,击香号+导书书垂 ·155 (→)经验公式法 (二)查图法 三、轫致辐射的屏蔽计算… 第二节重带电粒子的防护……… 重带电粒子的防护特点…… 垂、量,中,、 (→)天然重带电粒子… 161 (二)人工重带电粒子 、屏蔽防护计算 新,、 (一)用阻止本领计算 (二)用质子连续慢化近似射程计算… 162 习题 参考文献… …·166 第七章中子的防护………… 第一节快中子屏蔽的分出藏面法和张弛长度法…………… …167 分出截面的概念 167 (一)实验测量的分出截面… 167 (二)理论计算的分出截面 169 (三)化合物、混合物中的去观分出截面………69 计算快中子屏藏的分出截面法 …170 (一)快中子在含氢介质中的减弱……… 170 (二)快中子在非含氢介质中的减弱… 三、张弛长度法………… 第二节同位素中子源的屏蔽 176 ,常用同位素中子源的种类和特性… 176 二、同位素中子源的屏蔽计算 177 (一)分出截面法 (二)查图法……………… 179
裂变谱中子源”℃Cf的屏蔽计算 180 (→)概述… 4B甲 …180 二)屏蔽估算…… 第三节中子发生器的防护…………………… 概述 二、中子发生器的种类及特性 一)密封管型中子发生器… (二)考克饶夫特-瓦尔顿型中子发生器……… 三、中子发生器的辐射危害……… 四、中子发生器的屏蔽计算………… (…)1/10减弱厚度法… 带,,,,有,,甲, (二)查图法… 五、星顶厚度的计算 六、安全屏蔽中的注意事项……… 90 习题………………………………… 参考文献 第八章内照射剂量的估算及防护 第一节估算内照射剂量所需要的基本参数及基本概念 、有效半衰期T… 二、有效能量∈及比有效能量SEE(TS s194 (一)有效能量∈… (二)比有效能量SEE(T←S)4……… 三、考人…… 四、关键器官 五、其他常用术语 ()体内污染途径……………………………………………………… (二)人量 (三)吸收量 (四)沉积量… (五)最大容许积存量 (六)约定剂量当量………………4 六、肺模型…… 197 (一)气溶胶的粒度………… (二)旧肺模型 negrar hagee pd 198 (三)新肺模型…… 第二节估算内照射剂量的基本公式………………… 两种不间的摄入模式……………… (一)连续摄人… (二)单次板人……… (三)短期内多次反复撒入 202 、基本公式………… 202 (一)剂量当量丑的计算……
(二)辐照量Q 203 (三)约定剂量当量的佔算 第三节根据环境放射性核素推算体内剂量…………………………… 持续摄入放射性核素所致的器官剂量 (一)从水中入 205 (二)从空气中摄人 二、单次摄入放射性核素所致内照射剂量的估算……………………… (一)滞留分数方程与排泄分数方程 (二)剂量估算 212 三、咽人放射性核素对胃肠道产生的剂量 213 (一)胃中剂量的估算………… (二)肠中剂量的佔算 第四节放射性被素在水和空气中的最大容许浓度的计算 、空气中最大容许浓度的计算 15 水中最大容许浓度的计算 ,更者者中 216 三、适合于各类人员的最大容许浓度值或限制浓度值的换算…… 216 第五节内照射防护的一般原则和基本措施 217 防止放射性物质经呼吸道进入体内…… 218 二、防止放射性物质经口进入体内…… 218 三、建立内照射监测系统…… 19 习题… 219 叁考文献 第九章辐射剂量测量的原理和方法 第一节用电离室渊量照射量和y吸收剂量 布拉格-格雷空腔电离理论……………………… 二、照射量的测量 三、γ吸收剂量的测量…………………………………… 四、几种仪器举例 第二节计数管、闪烁体等探测器件在γ剂量测量中的应用 …230 、气体正比计数管…… 二、G-M计数管…… 、闪烁计数器……………………………………… 四、半导体探测器件… 第三节γ剂量仪器的刻度 刻度方法和常用的辐射源………………………………………………………236 二、标准自由空气电离室… 第四节中子剂量的测量…… 中子别量当量仪……… 三、中子剂量仪器的刻度… …245 第五节B射线和电子束的剂量测量 B射线吸收剂量的测量外推电离室