高等电离辐射防护教程夏益华9外照射防护讲述.ppt

中子的防护 水：含氢量大，既是慢化剂，又是吸收体，氢的俘获 ? 辐射能量低，只有2.2MeV，便于屏蔽。水的泄漏易酿成事故。 混凝土：既有轻元素，又有较重的元素和一定量的水分，对中子和光子都有较好的屏蔽作用。混凝土中水含量的不同对屏蔽效果影响较大，需要进行修正。 石蜡：含大量的氢，易成型，但结构性能差，高温易软化，低温易干裂，对? 辐射屏蔽性能差。 聚乙烯：含氢丰富，易加工成型，温度高于100oC时，易软化。 泥土：含水多，廉价。 锂和硼：热中子吸收截面大，锂俘获中子后放出的? 辐射可忽略不计，硼俘获中子放出0.47MeV的? 辐射，易屏蔽。 ①有的资料给出8.15×1022。②有的资料给出8.3×1022。 材 料 化 学 组 成 含氢量，原子?cm-3 水 石 蜡 聚 乙 烯 聚 氯 乙 烯 有 机 玻 璃 石 膏 高 岭 土 92％聚乙烯＋8％B4C H2O C30H62 （CH2）n （CH2CHCl）n （C4H8O2）n CaSO4?2H2O Al2O3?2SiO2?2H2O （CH2）n＋B4C 6.7×1022 7. 87×1022① 7.92×1022② 4.1×1022 5.7×1022 3.25×1022 2.42×1022 7.68×1022 常用屏蔽材料中的含氢量 张弛长度法 分出截面法 中子屏蔽计算 原理：通过屏蔽材料的选择使得中子一经散射就很快被吸收，穿过屏蔽层的都是未经相互作用的中子。——满足简单的指数规律 屏蔽材料必须满足的条件： （1）屏蔽层足够厚； （2）屏蔽层含像铁、铅之类的重材料，通过非弹性散射将中子能量很快降到1MeV以下； （3）屏蔽层内含有足够的氢，在很短距离内，将中子能量从1MeV降到热能，然后被吸收。 分出截面法 满足上述条件时，中子在屏蔽体中的减弱规律： 窄束 宽束 原子量10，宏观分出截面： 材 料 普通土含水 10％ 石墨ρ＝1.54 普通混凝土 水 石蜡 聚乙烯 铁 ∑R，cm-1 0.041 0.0785 0.089 0.103 0.118 0.123 0.1576 对于裂变中子的宏观分出截面 某些元素的热中子吸收截面及相应俘获?辐射的最大能量 元素 热中子（n,γ）截面 俘获γ之最高能量，MeV 元素 热中子（n,γ）截面 俘获γ之最高能量，MeV 氢 硼-101） 氮 钠 镁 铝 硅 磷 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 0.032 3837 0.075 0.534 0.036 0.235 0.160 0.190 0.44 24 5.8 4.98 3.1 13.2 2.35 2.23 0.478 10.8 6.41 10.09 7.72 10.59 7.94 7.83 8.85 10.47 7.98 9.72 7.26 10.16 钴 镍 铜 锌 锆 鈮 钼 银 镉 铟 锡 钽 钨 铅 铋 37.0 4.8 3.77 1.10 0.18 1.15 2.7 63 2450 196 0.625 21 19.2 0.17 0.084 7.49 9.00 7.91 9.51 8.66 7.19 9.15 7.27 9.05 5.87 9.35 6.04 7.42 7.38 4.17 1）系指（n，α）反应的截面及其伴随的γ光子能量。 各核反应、加速粒子能量以及由此产生的中子在混凝土中的十倍减弱厚度值 核反应 入射粒子能量，MeV 靶物质 出射中子与入射粒子的夹角 混凝土的平均十倍衰减厚度△1/10，e gcm-2 （γ，n） 16 34 55 55 65 65 85 85 Pt O Be Pb O Mg Be Pb 900 550 67.50 67.50 900 900 67.50 67.50 78 71 85 86 84 86 163 117 （p，n） 8 8 10 10 10 12 12 12 C Ta Mg S Si Mg S Si 00 00 00 00 00 00 00 00 74 81 78 78 78 78 78 78 核反应 入射粒子能量，MeV 靶物质 出射中子与入射粒子的夹角 混凝土的平均十倍衰减厚度△1/10，e gcm-2 13 13 14 20 C Ta Al Al 00 00 100 100 74 81 71 71 （d，n） 1.6 8 14 16 18 40 54 Be Ta Ta Be Al Be Be 00 100 100 00 00 00 00 74 74 74 74 71 86 115 （3He，n） 18 Cu — 74 （γ，n）＋（γ，f） 45 238U 900 85 各核反应、加速粒子能量以及由此产生的中子在混凝土中的十倍减弱厚度值 中子屏蔽计算 放射性核素中子源的屏蔽计算