射線屏蔽防護(hù)計(jì)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(shí)強(qiáng)度會(huì)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?cè)诠ぷ魉艿降膭┝拷档妥罡咴试S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(duì)于X射線常用的屏蔽材料是鉛板和混凝土墻，或者是鋼水泥（添加有硫酸鋼-也稱(chēng)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(jià)層）的概念。在X射線檢測(cè)中利用的是寬束X射線，下表給出了寬束X射線在鉛和混凝土中的近似半價(jià)層厚度T1/2和1/10價(jià)層厚度T1/10。注意：由于鉛板的純度及純

2、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(jià)層厚度只能作為參考值，在實(shí)際應(yīng)用中必須考慮增加保險(xiǎn)量。強(qiáng)衰減、寬X射線束的近似半價(jià)層厚度T1/2和1/10價(jià)層厚度T1/10峰值電壓KVT1/2cmT1/10cm鉛混凝土鉛混凝土500.0060.430.0171.5700.0170.840.0522.8750.0170.841000.0271.60.0886.31250.0282.00.0936.61500.0302.240.0997.42000.0522.50.178.42500.0882.80.299.43000.1473.10.4810.94000.2503.30.831

3、0.95000.3603.61.1911.71000(1MV)0.7904.42.614.72000(2MV)1.256.4在屏蔽防護(hù)計(jì)算中，需要考慮兩個(gè)方面的因素，即由射線源直接穿過(guò)屏蔽物的初級(jí)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(shuō)明：1初級(jí)X射線屏蔽：首先確定屏蔽透射量，然后根據(jù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的射線減弱曲線求出所需要的屏蔽層厚度。屏蔽透射量B=pR/WUT式中：BX射線的屏蔽透射量R/（mA?min）（在1米處）數(shù)值上：1R-1rem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(chǎng)所鄰近人員P=0.01rem/周（注：根據(jù)G

4、B4792-1984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(shí)的年劑量當(dāng)量不應(yīng)超過(guò)5rem,一年365天共52周，按國(guó)家法定工作時(shí)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(jì)算得到0.1rem/周的限值，公眾人員個(gè)人受到的年劑量當(dāng)量應(yīng)低于0.5rem,即為0.1rem/周的限值。如果射線照射工作場(chǎng)地鄰近非職業(yè)射線照射工作人員的工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，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(jì)算。）»X射線源到操作者的距離，米T一居留因子：全居留T=1（這是表示工作人員在工作場(chǎng)所停留情況的因子，分為全居留、部分居留、偶然居留三種情況。

5、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(shí)驗(yàn)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(dòng)場(chǎng)、其他生產(chǎn)工作場(chǎng)所等；部分居留T=1/4是指有部分時(shí)間里有人員停留時(shí)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(lè)室、電梯、無(wú)人管理的停車(chē)場(chǎng)等；偶然居留T=1/16是指偶然有人員經(jīng)過(guò)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(dòng)電梯、行人、車(chē)輛通道等）使用因子：充分使用U=1（這是表示射線利用程度的一個(gè)因素，分為充分使用、

6、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(mén)、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?jī)?nèi)不直接受到有效射線束照射的門(mén)、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。）怔工作負(fù)荷：mA?min/周（指高壓通電時(shí)間）（即每周的工作負(fù)擔(dān)，在數(shù)值上等于每周工作時(shí)間與管電流的乘積）計(jì)算出屏蔽透射量后在X射線減弱曲線圖上查出相應(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(shí)則再加一個(gè)半價(jià)層厚度。X射線減弱曲線圖管電壓50-200KV的寬束X射線穿過(guò)鉛（密度11.3

7、5g/cm3）的減弱曲線lei褶淳度小，管電壓250-400KV的寬束X射線穿過(guò)鉛（密度11.35g/cm3）的減弱曲線管電壓50-400KV的寬束X射線穿過(guò)混凝土（密度2.25g/cm3）的減弱曲線2散射X射線的屏蔽：初級(jí)X射線照射到物體（這里指屏蔽物）時(shí)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月用距離散射體1米處散射X射線照射量與入射初級(jí)X射線照射量之比來(lái)表示，它與初級(jí)射線的性質(zhì)、射線源到物體的距離、散射體受初級(jí)射線照射的面積和散射角度等許多因素有關(guān)。下表給出散射的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°4

8、5°60°90°120°135°500.00050.00020.000250.000350.00080.0010700.000650.000350.000350.00050.00100.00131000.00150.00120.00120.00130.00200.00221250.00180.00150.00150.00150.00230.00251500.00200.00160.00160.00150.00240.00262000.00210.00200.00190.00190.00270.00282500.00250.00210.00190

9、.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)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(chǎng)所鄰近人員P=0.01rem/周W-工作負(fù)荷：mA?min/周(指高壓通電時(shí)間)T一居留因子：全居留T=1RS1-散射體到散射點(diǎn)的距離，米R(shí)S2-射源到散射體的距離，米F一散射面積，cmS一散射面積為400cm2時(shí)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(cè)量S時(shí)的散射面積，cm2對(duì)于0.5MeV

10、以下的X射線可認(rèn)為主要的散射X射線與初級(jí)X射線具有相同的減弱特性，計(jì)算出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(tái)250KV的X光機(jī)，管電流5mA探傷人員每天工作6h(高壓通電時(shí)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(jí)X射線的混凝土厚度。W=It=5mA*60min*6h*5天=9000mA?min/周P=0.1rem/周R=4mU=1T=1B=(0.1*42)/(9000*1*1)=1.8*10-4rem/(mA?min)在X射線減弱曲線圖縱坐標(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(gè)混凝土半價(jià)層2.8cm

11、,合計(jì)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=1mRS2=4mW=9000m6min/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*42*12*400)/(0.0019*9000*400)=0.09rem/(mA?min)查得混凝土厚度11cm例3:一臺(tái)額定管電壓250KV的X射線機(jī)在1米處1mA?min時(shí)產(chǎn)生的劑量X=0.02Sv，檢測(cè)人員使用該機(jī)每周工作5天，每天開(kāi)機(jī)工作時(shí)間為4小時(shí)，使用的管電流為5mA

12、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(shí)間，每周的劑量當(dāng)量限值為HW=1mSv=1x10-3Sv檢測(cè)人員每周工作負(fù)荷為W=5天x4小時(shí)x60分鐘/小時(shí)x5毫安=6000mA?min,混凝土對(duì)250KV的X射線的半值層厚度為T(mén)0=28mm根據(jù)在距離射線源1米處1mHmin時(shí)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(jì)算在沒(méi)有防護(hù)時(shí)工作人員所處位置的劑量H:H=X?W/R2=(0.02x6

13、000)/42=7.5Sv根據(jù)T=n?T0這里n為T(mén)0的倍數(shù)，即H=2n?HW,n=lg(H/HW)/lg2=lg7.5/(1x10-3)/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(gè)半值層厚度，即：T=360.4+28=388.4mm,從建筑工藝角度來(lái)說(shuō)，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：鉛對(duì)250KV的X射線的半值層厚度為T(mén)0=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(gè)半值層厚度，即：T=11.33+0.88=12.2

14、1mm,從商品化鉛板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格角度來(lái)說(shuō)，可取整數(shù)12.5或13mm概括而言，時(shí)間防護(hù)的要點(diǎn)是盡量減少人體與射線的接觸時(shí)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(cè)工作人員承受的輻射劑量在國(guó)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(shí)混凝土(密度2.35g/cm3)的鉛當(dāng)量(mm鉛厚(mm不同管電壓時(shí)混凝土厚度(mm150KVP200KVP300KVP400KVP1807556472150140897032202001179442802601401126-2001408-24017310-28021015-280注：對(duì)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(shí)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(shí)的鉛當(dāng)量(單