14 屏蔽计算

X
： 有屏蔽材料的照射率 X
照射量积累因子
0
：没有屏蔽材料的照射量率
B ：

d ：所加屏蔽材料的厚度的射线平均自路程个数
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0降低到拟达到的水平 X 用k代表为把原有的照射量 X
所需要的减弱倍数.则：

X0 1 k d X B e

根据上式可计算出所需要屏蔽层的厚度d
2.5 E 20兆电子伏
β射线在各种材料中的射程
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γ射线屏蔽

γ射线在物质中被吸收的特点，是服从于指数 减弱规律的。 γ射线屏蔽体厚度的计算方法，常用的有三种， 即减弱倍数法、减弱因子法和半值层厚度法。
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1、减弱倍数法

若用照射量率来描述γ辐射场的强弱：
X B X 0 e d
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[例]某医院放射性同位素室分装碘-13l样品， 瓶内放射性活度约2Ci(7.4×1010Bq)，操作者 在离样品1米处采用远距离操作。要使人所在 位置的照射量率小于2.5毫伦／时，问对样品 需加多厚的铅防护屏蔽套? 解：不加屏蔽套时1米处的照射量率为：

因此，所需的减弱倍数为：
K
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各种放射性核素的γ射线穿过 密度为18.9克/厘米3的铀所 引起的宽束透射
3、半值层法


用半值层法求所需屏蔽材料的厚度，也是辐射 防护惯用的一种方法。这种方法所得结果的精 确程度不如上述二种方法的高。 半值层数目n与减弱倍数K的关系为：K＝2n。 查表知n从l到l0的K-n关系。知道了半值层数目 和半值层厚度，就可以用它的乘积求出所需屏 蔽的总厚度。
辐射防护方法
王德忠教授 核科学与工程学院
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带电粒子，通常用最大射程(β)或射程(α)来表 示所需屏蔽材料的厚度； 而对X、γ射线及中子，则常用应加多少个半 减弱层(又称半值层，使辐射场强度减弱至原 来的一半所需的厚度)来表示所要求的屏蔽材 料的厚度。
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α、β粒子的屏蔽


α粒子在物质中运动时的比电离(单位射程上的 能量损失)是很高的，因此在任何物质中的射 程都很短。 如一个5兆电子伏的α粒子的射程，在空气中大 约是3.5厘米，在普通纸张中约是40微米，而 在铝材料中只有23微米。
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[例]一个15Ci(5.6×1011Bq)的铯-137点状源，若要使 离其1米处的照射量率小于25μSv／时，应加多厚的混 凝土或铅的屏蔽? 解：由题意知，在没有加屏蔽时，可用公式求得距源 1米处的剂量当量率为：
A 1.5 103 3.3 x0 2 49.5mSv / 小时 2 R 100
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A 2 103 2.2 1 x0 2 4 . 4 10 伦/时 440毫伦/时 2 R 100

x( x)

x0

440 180 （倍） 2.5

从表5-11中可以看到，7个半值层能减弱128 倍，8个半值层的减弱倍数为256。因此，可 用7.5个半值层。而碘-131的γ射线平均能量约 为0.4兆电子伏，故它对铅的半值层可粗略估 计为0.5厘米。因此，本例题中铅套厚度估计 约4厘米可满足要求
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β粒子，第一是比电离小，因而在物质中的穿 透能力比α粒子强，第二是要产生轫致辐射。 β粒子在轻物质中的射程R，可以由下列经验 公式求出：
(1.265- 0.09541n E )
R(毫克 / 厘米2） 412E
R(毫克 / 厘米2） 530E 106
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0.01 E 2.5兆电子伏
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要求降到25μSv /时，即 注意到铯-137的γ射线能量为0.662兆电子伏，这样可 以在表5-3和表5-5中查到所需的屏蔽层厚度为：混凝 土65.5匣米，或铅7.08厘米。
49.5 K 2 103 倍。再 0.025
2、减弱系数法 x ) x0


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如果已知屏蔽材料对一定能量的中子的半值层 d，则离此点状中子源R远处的中子通量率Φn 为：
A 1 1 2 n B （中子 秒 厘米 ） x 2 4R 2d

A为中子源强度，中子/秒；B为积累因子，如 不考虑散射中子的影响，可取B=1；x为屏蔽 层厚度。
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令，则：
Be

x
把η称为减弱系数(也称透射率系数)，它是减 弱倍数K的倒数。
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[例]上例中屏蔽材料改用贫化 铀时，采用减弱系数法求贫 化铀厚度。 解：减弱系数是减弱倍数的 倒数，所以。在右图的纵坐 标上，找到透射率系数为 5×10-4，作一横线与铯-137 的曲线相交。在相交处，向 下作一垂线与横坐标相交， 即得所需铀的厚度(3.6厘米)。

[例]一个210Po-Be中子源，210Po的放射性活度为2Ci （7.4×1010Bq），为了使离源50厘米处剂量当量率 降至0.025mSV/时以下，须用多厚的石蜡屏蔽？ 解：查表知，中子源强为： A＝2×2.5×106＝5×106中子／秒 容许剂量当量率为：H=0.025mSv/时＝6.94×10-9Sv/ 秒。查表，中子平均能量En＝4.3兆电子伏，用插入 法求得单位中子通量产生的剂量当量为：
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4、镭、铯-137和钴-60γ射线的减弱

[例]设有一个50毫克的镭源，要求在距它2米 处，照射量率降至2.5毫伦／时。查表5-13使 可知道，采用2.6厘米厚的铅，或5.6厘米厚的 铁，或16.1厘米厚的混凝上均可满足要求。
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中子屏蔽


对中子的外照射防护，主要是对快中子的屏蔽。 中子在物质中的减弱过程，基本上与γ射线相 似，也遵循指数规律。 常用的计算中子屏蔽层厚度的方法也是半值层 法。快中子的半值层是指使入射中子的一半慢 化到热能状态所需的屏蔽物质厚度。
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不加屏蔽时，R＝50厘米处中子通量率为：
1 1 2 0 5 10 167 中子 秒 厘米 4 (50) 2
6

查得半值层d＝6.68厘米，取B＝l，则：
K 2
x 6.68
167 9.8 17

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由此得出x＝20厘米。
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Hn 4.06 1010 (Gy 中子1 cm2 )
因此，容许通量率为：
H 6.94 10 7 1 2 n 17 ( 中子 秒 厘米 ) 8 H n / n 4.06 10

可查表得Φn＝18中子· 秒-1· 厘米-2。下面计算 屏蔽厚度时用l7中子· 秒-1· 厘米-2。