辐射防护与环保
（三）
辐射防护的方法与屏蔽辐射对人体的照射方式有外照射和内照射两种。外照射是体外辐射源对人体造成的照射，而内照射是指进入体内的放射性核素对人体造成的照射。
前者主要由 X,γ 射线、中子束、高能带电粒子束和 β 射线引起的；后者则主要因人们通过吸入、食入、完好皮肤或皮肤伤口吸收了放射性核素造成的。针对这两种照射方式，有两种完全不同的防护方法。
外照射防护一般采用下述三种方法中的一种，或几种方法联合应用
① 缩短受照时间
②增大与辐射源的距离
③在人与辐射源之间增加防护屏蔽内照射防护与外照射防护方法完全不同，最根本的防护方法是尽量减少放射性物质进入体内的机会。
外照射的防护
X射线和 γ射线的屏蔽高密度和高原子序数的材料，作为防止 X射线和 γ射线的屏蔽较为有效，例如铅
(原子序数 82)、水泥和钢铁。因为这些物质有很多的原子和电子，可以和光子发生康普顿效应和光电效应，使入射光子的能量减少，达到屏蔽的目的。 γ射线的衰减系数与能量有关。
对中子的屏蔽中子的屏蔽与中子能量有关。对于能量高的中子应先用含氢物质作近距离减速。中子的反散射和天空返照问题突出，
应特别予以注意。
进行屏蔽计算和设计的步骤
1.确定剂量控制目标值 （ 一般会低于国家标准的剂量限值 ）,
根据工作负载因子,束流指向系数等确定目标位置的当量剂量率 。
2.确定源项,从以下几方面考虑：
a.源的几何形状 — 点,线,面,体源及其它更复杂的几何形状场的几何形状 — 各向同性,各向异性,空间角分布 。
b.射线种类 — X射线,γ 射线,β 射线,α 射线,中子源,电子加速器,质子加速器,离子加速器,核裂变 （ 核反应堆 ）,
核聚变 （ 等离子体源 ） 等等,还有混合源 。
c.能量区分 — 单能,多种能量,连续谱
d.其它 — 包括工作负载因子 W,束流指向因子 U和区域占有因子
T等 。 值得注意的是加速器沿程损失的百分比和上述提到的束流指向因子的总合在屏蔽设计中均为大于 1的数 。
3.算出标准距离处的吸收剂量率或当量剂量率的水平这主要是通过不同种类的射线,不同能量找出相应的通量 -剂量率转换数据,按不同种类的射线累加而成 。
4.选择,确定屏蔽方案根据射线种类选择屏蔽材料及布置 。
根据空间情况及技术经济比较确定屏蔽方案 。
5,屏蔽计算
a.根据所关心位置 （ 包括放射性工作人员工作区,
放射性场所非放射性工作人员工作区,公众区域及环境 ） 的当量剂量率的目标值分别计算 。
b.按不同射线种类分别计算进行累加,其中要考虑质量吸收系数,衰减系数,积累因子等 。
c.按 a中条件要求屏蔽最厚的确定最终的屏蔽计算结果 。
6,屏蔽设计根据计算结果,根据建筑要求按照保守的原则取整,活动屏蔽要根据安装稳定性,还要考虑后面提到的顶盖,通管,迷宫等问题进行调整来完成最终的屏蔽设计 。
计算机模拟方法
MCNP程序简介
MCNP是由美国 Los Alamos实验室编制的大型多功能中子 —光子输运程序 。 利用 MCNP求解问题,需要有效地概括出物理问题的主要因素,舍弃一些影响不大的细节和因素,
以降低问题描述和计算的复杂性,同时又能保证计算结果的可靠性 。 由于蒙特卡罗计算往往要消耗大量的计算机机时,对物理模型进行简化是很有必要的,这样可以使结果尽快的收敛到要求的方差以下 。 MCNP程序要求相对统计误差不大于 20％,这时计算结果才是可以考虑的 。 一个较为复杂的计算往往需要几天到十几天的机时,如果计算数据的误差精度控制的更高,所需机时会更长 。 另外 MCNP提供了接续运行方式,可以对一次运算的结果增加运行时间或源粒子数,继续运算以达到更高的精度 。 使用时须细考虑所解问题的计算途径以选择最佳的问题描述,并适当运用
MCNP提供的有关技巧,才能节约机时 。
EGS4简介
EGS是 Electron-Gamma Shower的缩写，
它是一个用 Monte-Carlo方法模拟在任意几何体中，电子 -光子簇射过程的通用程序包，由美国斯坦福直线加速器中心（ Stanford
Linear Accelerator Center）提供。 EGS4是
1986年发表的版本。
注意要用经验公式等方法估算后再用计算机模拟法算，并在有有屏蔽设计经验的人参与的情况下才能取得事半功倍的效果。
屏蔽设计中的一些特殊问题顶盖屏蔽在辐射屏蔽问题中,这一问题受到注意和重视是最为近期的事,最早是在高能质子加速器的机器周围通过对中子环境监测发现的,起名为,天空反照,（ skyshine） 。
最为直观而且简约地表示为：
这是一个简单而又能确切表达天空反照注量的公式,式中 a为常数,其物理意义类似于积累因子； Q为相当的中子源强； r为讨论点到源的距离；大气衰减系数 λ 在 267米到 859
米之间,其差别主要在于中子能谱的不同 。
距离较小时由于两建筑物侧面的阴影,这一公式并不适用 。 γ 源也有类似的天空反照问题,但远无中子严重 。 一个放射性装置绝不可以没有顶盖或不考虑顶盖屏蔽,这是有深刻教训的 。
24)( r
a Q rr r
迷道及防护门迷道就是利用辐射多次散射已减弱辐射水平,它的减弱系数通常与它的长度与截面积的比值有关,为了避免使用非常笨重的防护门,
在通道口多使用迷道与普通防护门共用的解决办法 。
管道电缆和通风管道要尽量做成迷道式的 。 一些不能做成迷道的通管如微波管线及部分水管等 。 管道方向要避免在源的直射方向,要选择剂量率最小处穿出 。 要有尽量高的填充比 。 辐射通过穿管的衰减也是 L/ΔS 的函数 。
屏蔽设计是一个和设计经验紧密相关的工作 。 屏蔽计算只是屏蔽设计过程中的一个环节,有时候还不是一个最重要的环节 。
对一个大型的机器,屏蔽设计完成之后,要请多名有经验的专家咨询,修改最后确定设计方案 。
（三）
辐射防护的方法与屏蔽辐射对人体的照射方式有外照射和内照射两种。外照射是体外辐射源对人体造成的照射，而内照射是指进入体内的放射性核素对人体造成的照射。
前者主要由 X,γ 射线、中子束、高能带电粒子束和 β 射线引起的；后者则主要因人们通过吸入、食入、完好皮肤或皮肤伤口吸收了放射性核素造成的。针对这两种照射方式，有两种完全不同的防护方法。
外照射防护一般采用下述三种方法中的一种，或几种方法联合应用
① 缩短受照时间
②增大与辐射源的距离
③在人与辐射源之间增加防护屏蔽内照射防护与外照射防护方法完全不同，最根本的防护方法是尽量减少放射性物质进入体内的机会。
外照射的防护
X射线和 γ射线的屏蔽高密度和高原子序数的材料，作为防止 X射线和 γ射线的屏蔽较为有效，例如铅
(原子序数 82)、水泥和钢铁。因为这些物质有很多的原子和电子，可以和光子发生康普顿效应和光电效应，使入射光子的能量减少，达到屏蔽的目的。 γ射线的衰减系数与能量有关。
对中子的屏蔽中子的屏蔽与中子能量有关。对于能量高的中子应先用含氢物质作近距离减速。中子的反散射和天空返照问题突出，
应特别予以注意。
进行屏蔽计算和设计的步骤
1.确定剂量控制目标值 （ 一般会低于国家标准的剂量限值 ）,
根据工作负载因子,束流指向系数等确定目标位置的当量剂量率 。
2.确定源项,从以下几方面考虑：
a.源的几何形状 — 点,线,面,体源及其它更复杂的几何形状场的几何形状 — 各向同性,各向异性,空间角分布 。
b.射线种类 — X射线,γ 射线,β 射线,α 射线,中子源,电子加速器,质子加速器,离子加速器,核裂变 （ 核反应堆 ）,
核聚变 （ 等离子体源 ） 等等,还有混合源 。
c.能量区分 — 单能,多种能量,连续谱
d.其它 — 包括工作负载因子 W,束流指向因子 U和区域占有因子
T等 。 值得注意的是加速器沿程损失的百分比和上述提到的束流指向因子的总合在屏蔽设计中均为大于 1的数 。
3.算出标准距离处的吸收剂量率或当量剂量率的水平这主要是通过不同种类的射线,不同能量找出相应的通量 -剂量率转换数据,按不同种类的射线累加而成 。
4.选择,确定屏蔽方案根据射线种类选择屏蔽材料及布置 。
根据空间情况及技术经济比较确定屏蔽方案 。
5,屏蔽计算
a.根据所关心位置 （ 包括放射性工作人员工作区,
放射性场所非放射性工作人员工作区,公众区域及环境 ） 的当量剂量率的目标值分别计算 。
b.按不同射线种类分别计算进行累加,其中要考虑质量吸收系数,衰减系数,积累因子等 。
c.按 a中条件要求屏蔽最厚的确定最终的屏蔽计算结果 。
6,屏蔽设计根据计算结果,根据建筑要求按照保守的原则取整,活动屏蔽要根据安装稳定性,还要考虑后面提到的顶盖,通管,迷宫等问题进行调整来完成最终的屏蔽设计 。
计算机模拟方法
MCNP程序简介
MCNP是由美国 Los Alamos实验室编制的大型多功能中子 —光子输运程序 。 利用 MCNP求解问题,需要有效地概括出物理问题的主要因素,舍弃一些影响不大的细节和因素,
以降低问题描述和计算的复杂性,同时又能保证计算结果的可靠性 。 由于蒙特卡罗计算往往要消耗大量的计算机机时,对物理模型进行简化是很有必要的,这样可以使结果尽快的收敛到要求的方差以下 。 MCNP程序要求相对统计误差不大于 20％,这时计算结果才是可以考虑的 。 一个较为复杂的计算往往需要几天到十几天的机时,如果计算数据的误差精度控制的更高,所需机时会更长 。 另外 MCNP提供了接续运行方式,可以对一次运算的结果增加运行时间或源粒子数,继续运算以达到更高的精度 。 使用时须细考虑所解问题的计算途径以选择最佳的问题描述,并适当运用
MCNP提供的有关技巧,才能节约机时 。
EGS4简介
EGS是 Electron-Gamma Shower的缩写，
它是一个用 Monte-Carlo方法模拟在任意几何体中，电子 -光子簇射过程的通用程序包，由美国斯坦福直线加速器中心（ Stanford
Linear Accelerator Center）提供。 EGS4是
1986年发表的版本。
注意要用经验公式等方法估算后再用计算机模拟法算，并在有有屏蔽设计经验的人参与的情况下才能取得事半功倍的效果。
屏蔽设计中的一些特殊问题顶盖屏蔽在辐射屏蔽问题中,这一问题受到注意和重视是最为近期的事,最早是在高能质子加速器的机器周围通过对中子环境监测发现的,起名为,天空反照,（ skyshine） 。
最为直观而且简约地表示为：
这是一个简单而又能确切表达天空反照注量的公式,式中 a为常数,其物理意义类似于积累因子； Q为相当的中子源强； r为讨论点到源的距离；大气衰减系数 λ 在 267米到 859
米之间,其差别主要在于中子能谱的不同 。
距离较小时由于两建筑物侧面的阴影,这一公式并不适用 。 γ 源也有类似的天空反照问题,但远无中子严重 。 一个放射性装置绝不可以没有顶盖或不考虑顶盖屏蔽,这是有深刻教训的 。
24)( r
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迷道及防护门迷道就是利用辐射多次散射已减弱辐射水平,它的减弱系数通常与它的长度与截面积的比值有关,为了避免使用非常笨重的防护门,
在通道口多使用迷道与普通防护门共用的解决办法 。
管道电缆和通风管道要尽量做成迷道式的 。 一些不能做成迷道的通管如微波管线及部分水管等 。 管道方向要避免在源的直射方向,要选择剂量率最小处穿出 。 要有尽量高的填充比 。 辐射通过穿管的衰减也是 L/ΔS 的函数 。
屏蔽设计是一个和设计经验紧密相关的工作 。 屏蔽计算只是屏蔽设计过程中的一个环节,有时候还不是一个最重要的环节 。
对一个大型的机器,屏蔽设计完成之后,要请多名有经验的专家咨询,修改最后确定设计方案 。
