射線屏蔽防護(hù)計算

1、射線屏蔽防護(hù)屏蔽防護(hù)的原理是：射線包括穿透物質(zhì)時強(qiáng)度會減弱，一定厚度的屏蔽物質(zhì)能減弱射線的強(qiáng)度，在輻射源與人體之間設(shè)置足夠厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低輻射水平，使人們在工作 所受到的劑量降低最高允許劑量以下，確保人身安全，達(dá)到防護(hù)目的。屏蔽防護(hù)的要點(diǎn)是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的屏蔽材料。對于X射線常用的屏蔽材料是鉛板和混凝土墻，或者是鋇水泥（添加有硫酸鋇-也稱重晶石粉末的水泥）墻。屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值層 （半價層）的概念。在X射線檢測中利用的是寬束 X 射線，下表給岀了寬束 X射線在鉛和混凝土中的近似半價層厚度 Ti/2和1/10價層厚度T1/10。注意： 由于

2、鉛板的純度及純凈度、 混凝土的配方以及組織結(jié)構(gòu)上必然存在的差異，因此表中給出的半價層厚度只能作為參考值，在實際應(yīng)用中必須考慮增加保險量。強(qiáng)衰減、寬X射線束的近似半價層厚度T1/2和1/10價層厚度T1/10峰值電壓KVT1/2 cmT1/10 cm鉛混凝土鉛混凝土500.0060.430.0171.5700.0170.840.0522.8750.0170.841000.0271.60.0886.31250.0282.00.0936.61500.0302.240.0997.42000.0522.50.178.42500.0882.80.299.43000.1473.10.4810.94000.2

3、503.30.8310.95000.3603.61.1911.71000(1MV)0.7904.42.614.72000(2MV)1.256.4在屏蔽防護(hù)計算中，需要考慮兩個方面的因素，即由射線源直接穿過屏蔽物的初級輻射屏蔽, 還有射線在屏蔽物上引起的散射輻射也是需要考慮屏蔽的。下面結(jié)合具體例題予以說明：1初級X射線屏蔽：首先確定屏蔽透射量，然后根據(jù)由實驗測量得到的射線減弱曲線求岀 所需要的屏蔽層厚度。屏蔽透射量 B=pR/WUT式中：B X射線的屏蔽透射量R/（mA?min）（在1米處）數(shù)值上：1R 1remP-每周最大容許劑量當(dāng)量：職業(yè)性照射為P=0.1rem/周；放射性工作場所鄰近人員P

4、=0.01rem/ 周（注：根據(jù)GB4792-1984放射衛(wèi)生防護(hù)基本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定放射性工作人員受到全身均勻照射 時的年劑量當(dāng)量不應(yīng)超過5rem，年365天共52周，按國家法定工作時間（即扣除周六、日和法定節(jié)假日）應(yīng)為 250天約36周，但為了從嚴(yán)考慮（例如加班），取 50周計算得到0.1 rem/ 周的限值，公眾人員個人受到的年劑量當(dāng)量應(yīng)低于0. 5rem,即為0.1 rem/周的限值。如果射線照射工作場地鄰近非職業(yè)射線照射工作人員的工作現(xiàn)場時，應(yīng)考慮屏蔽的最大容許劑量當(dāng)量按公眾人員標(biāo)準(zhǔn)計算。）R X射線源到操作者的距離，米T居留因子：全居留 T=1 （這是表示工作人員在工作場所停留情況的因子，

5、分為全居留、 部分居留、偶然居留三種情況。全居留T=1是指經(jīng)常有人員停留的地方所考慮的因子，適用于控制區(qū)，包括控制室、鄰近的暗室、工作室、實驗室、走廊、休息室和職業(yè)性照射人員常規(guī)使用的 辦公室，以及例如位于射線機(jī)房鄰近建筑物中用于居留和商店、辦公室、居住區(qū)、運(yùn)動場、其他 生產(chǎn)工作場所等；部分居留T=1/4是指有部分時間里有人員停留時考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如日常非職業(yè)性照射人員所用的公共走廊、公共房間、休息室、娛樂室、電梯、無人管理的停 車場等；偶然居留 T=1/16是指偶然有人員經(jīng)過情況下考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如公共 浴室、樓梯、自動電梯、行人、車輛通道等）U-使用因子：充分使

6、用U=1 （這是表示射線利用程度的一個因素，分為充分使用、部分使用、不常使用三種情況。充分使用U=1是指直接承受射線照射，例如透照室內(nèi)直接受到有效射線 束照射的門、墻、天花板、地面、窗口；部分使用 U=1/4是指不直接受到射線照射，例如射線機(jī) 房內(nèi)不直接受到有效射線束照射的門、墻、天花板、地面、窗口；不常使用U=1/16是指基本上不受到有效射線的照射。）V工作負(fù)荷：mA?min/周（指高壓通電時間）（即每周的工作負(fù)擔(dān)，在數(shù)值上等于每周工作時間與管電流的乘積）計算岀屏蔽透射量后在X射線減弱曲線圖上查岀相應(yīng)管電壓的所要求的屏蔽厚度（鉛板或混凝土墻），考慮兩倍的安全系數(shù)時則再加一個半價層厚度。X射線

7、減弱曲線圖管電壓50-200KV的寬束X射線穿過鉛（密度11.35g/cm3）的減弱曲線1*1-(I管電壓250-400KV的寬束X射線穿過鉛（密度11.35g/cm3）的減弱曲線0( 土 /K(crn)管電壓50-400KV的寬束X射線穿過混凝土 （密度2.25g/cm3）的減弱曲線2散射X射線的屏蔽：初級 X射線照射到物體（這里指屏蔽物）時將有散射 X射線發(fā)生， 我們可以把散射體看作為輻射源，散射X射線照射量的大小一般用距離散射體1米處散射X射線照射量與入射初級 X射線照射量之比來表示，它與初級射線的性質(zhì)、射線源到物體的距離、散射 體受初級射線照射的面積和散射角度等許多因素有關(guān)。下表給岀散

8、射的 S值與入射光子能量的關(guān)系:散射的S值與入射光子能量的關(guān)系X射線源KV散射角30°45°60°90 °120 °135°500.00050.00020.000250.000350.00080.0010700.000650.000350.000350.00050.00100.00131000.00150.00120.00120.00130.00200.00221250.00180.00150.00150.00150.00230.00251500.00200.00160.00160.00150.00240.00262000.00210

9、.00200.00190.00190.00270.00282500.00250.00210.00190.00190.00270.00283000.00260.00220.00200.00200.00260.0028散射屏蔽透射量 Bs=(PRS12RS22/WST)(400/F)( 在 1 米處)單位：R/(mA?min)P-每周最大容許劑量當(dāng)量：職業(yè)性照射為P=0.1rem/周；放射性工作場所鄰近人員P=0.01rem/ 周V工作負(fù)荷：mA?min/周(指高壓通電時間)T居留因子：全居留T=1RS散射體到散射點(diǎn)的距離，米RS2-射源到散射體的距離，米F散射面積，cmS散射面積為400cm2時

10、離散射體1米處的散射輻射產(chǎn)生的照射量與入射輻射照射量之比400測量S時的散射面積，cm2對于0.5MeV以下的X射線可認(rèn)為主要的散射X射線與初級X射線具有相同的減弱特性，計算岀Bs值后可從X射線減弱曲線查得相應(yīng)的屏蔽厚度。例1： 一臺250KV的X光機(jī)，管電流5mA探傷人員每天工作 6h(高壓通電時間)，每周工作 5天，工作地點(diǎn)距 X射線管焦點(diǎn)4米，求防護(hù)初級 X射線的混凝土厚度。W=lt=5mA*60min*6h*5 天=9000 mA?min/ 周P=0.1rem/ 周R=4mU=1T=12B=(0.1*4 )/(9000*1*1)=1.8*10-4rem/(mA ?min)在X射線減弱曲

11、線圖縱坐標(biāo)查到B值并從該點(diǎn)作橫坐標(biāo)與250KV曲線相交得到混凝土厚度35cm，考慮兩倍安全系數(shù)，增加一個混凝土半價層2.8cm，合計37.8cm例2:承上題，散射體距 X射線管焦點(diǎn)4米，散射面積400cm2,工作點(diǎn)距散射體1米，散射 角60°，求防護(hù)散射 X射線所需混凝土厚度。P=0.1rem/ 周，RS1=1m RS2=4m W=9000 mHmin/ 周，F(xiàn)=400cm2， T=1查看“散射的S值與入射光子能量的關(guān)系”得到： S=0.0019Bs=(0.1*4 *12*400)/(0.0019*9000*400)=0.09rem/(mA?mi n) 查得混凝土厚度 11cm例3：

12、 一臺額定管電壓 250KV的X射線機(jī)在1米處1mA?min時產(chǎn)生的劑量 X=0.02Sv，檢測人 員使用該機(jī)每周工作 5天，每天開機(jī)工作時間為4小時，使用的管電流為5mA 工作人員所在的操作位置距離 X射線機(jī)為4米，按照GB4792-1984的規(guī)定，防護(hù)一次射線的混凝土墻所需厚度T是多少？解：按照GB4792-1984的規(guī)定，為了限制隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生率，年劑量當(dāng)量限值為50mSv如果每年按照50周考慮工作時間，每周的劑量當(dāng)量限值為HW=1mSv=1x10-3Sv檢測人員每周工作負(fù)荷為W=5天x4小時x60分鐘/小時x5毫安=6000mA?min，混凝土對250KV的X射線的半值層厚度為T0=2

13、8mm根據(jù)在距離射線源1米處1mA?min時產(chǎn)生的劑量是 0.02Sv ,以及工作人員的距離為R=4米，首先計算在沒有防護(hù)時工作人員所處位置的劑量H: H=X?W/R2=(0.02x6000)/42=7.5Sv根據(jù) T=n?T0 這里 n 為 T0 的倍數(shù)，即 H=2n?HWn=lg(H/ HW)/lg2=lg7.5心x10-3)/lg2=12.87 則T=12.87T0 =12.87x28=360.4mm，若考慮兩倍的安全系數(shù)，則應(yīng)再加一個半值層厚度，即： T=360.4+28=388.4mm，從建筑工藝角度來說，可取整數(shù)400mm例4:同上題，如果采用鉛板屏蔽，則鉛板厚度T應(yīng)為多少？解：鉛

14、對 250KV 的 X 射線的半值層厚度為 T0=0.88mm,因此 T=12.87T0 =12.87x0.88=11.33mm ， 若考慮兩倍的安全系數(shù)，則應(yīng)再加一個半值層厚度，即：T=11.33+0.88=12.21mm，從商品化鉛板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格角度來說，可取整數(shù) 12.5或13mm概括而言，時間防護(hù)的要點(diǎn)是盡量減少人體與射線的接觸時間，距離防護(hù)的要點(diǎn)是盡量增大人體與射線源的距離，屏蔽防護(hù)的要點(diǎn)是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的足夠厚 度的屏蔽材料，其最終目標(biāo)都是要使射線檢測工作人員承受的輻射劑量在國家輻射防護(hù)安全標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的限值以下。附表1:不同管電壓時混凝土(密度 2.35g/cm3 )的鉛當(dāng)量(mn)鉛厚(mm不同管電壓時混凝土厚度(mm150KVP200KVP300KVP400KVP1807556472150140897032202001179442802601401126-2001408-24017310-28021015-280注：對于低能量的 X射線，原子序數(shù)低的物質(zhì)的散射效應(yīng)遠(yuǎn)比鉛為重要，因此在千伏低的時候，物質(zhì)的鉛當(dāng)量值要高。附表2:幾種建筑材料在不同能量射線時