核辐射屏蔽用胶粘剂的理论计算研究

基于X，γ射线及中子屏蔽探究摘要介绍了常见的几种具有较强放射性射线的产生机理和特点,详述了防护这些射线的屏蔽材料的种类和屏蔽原理,提出了新型屏蔽材料的发展方向是研究质地轻、体积小和蔽效果好的纤维材料及添加稀土合金的复合材料,指出了目前屏蔽材料的研究方向是通过改材料制备工艺和提高稀土元素在复合材料中所发挥的作用来增强这些材料的屏蔽效果。

关键词辐射屏蔽材料复合材料前言随着国防科研、放射性医学和核技术应用的不断发展,各种放射性射线被广泛应用,射线对人体的伤害和对环境的破坏也逐渐被人类所认识。

经常接触放射性射线的人会出现皮肤烧伤、毛发脱落、眼痛、白血球减少甚至骨髓瘤等症状,因此,对防护这些射线的各种屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题,同时也取得了较大的成果。

本文对这些成果进行了简要的介绍,并提出了该领域未来研究和应用的主要方向。

1 防X射线屏蔽材料X射线是一种光子辐射,本质上是一种电磁波,有很强的穿透力[1 ] ,其波长范围为0. 01～100 ! (1 ! = 1 ×10 - 8 cm) ,主要是由原子内层轨道电子跃迁或高能电子减速时与物质的能量交换作用产生,实验室常用具有高真空的X 射线管来产生。

目前对低能X射线的屏蔽一般采用含铅玻璃、有机玻璃及橡胶等制品,考虑到含铅氧化物的毒性,现在一般采用混凝土或纤维织物来防护X 射线。

最初前苏联科研人员用粘胶纤维织物为对象,通过对聚丙烯腈接枝,用硫酸钠溶液处理接枝共聚材料,最后用醋酸铅溶液处理被改性的织物来制成防护服,此防护服屏蔽效果好,但工艺较复杂,制取难度大。

日本和奥地利的研究人员分别将硫酸钡添加到粘胶纤维中制成防辐射纤维,用该纤维加工的织物经层压或在织物中填加含有屏蔽剂的粘合剂后热压制成的层压织物,均是防护X 射线辐射的良好材料;美国一家辐射公司通过对聚乙烯和聚氯乙烯进行改性成功研制出一种叫demron 的防辐射织物,该聚合物基体的分子结构会使任何一种辐射均遭受大量电子云作用,从而减慢和吸收核辐射。

屏蔽计算资料: 一、X射线探伤机房4.4屏蔽设计的核实与评价4.4.1评价方法.1屏蔽评价原则（1）根据国家标准规定，对源的设计、建造和运行中留有足够的安全裕量，以确保可靠的正常运行。

（2）在对四周墙体、天花板的屏蔽厚度计算时，对泄漏X射线的能量，按原初辐射能量计算；对散射X射线，四周墙体（包括防护门）按有用线束90°散射计算，对天花板取90°散射X射线计算。

（3）同一屏蔽体按泄漏辐射和散射辐射分别计算屏蔽厚度，若两者的厚度相差不到一个1/10值衰减层厚度时，则在其中较厚的一个厚度上再加一个半值层厚度。

.2辐射屏蔽的计算方法（1）原初X射线屏蔽计算（主防护体的屏蔽厚度计算）按下式计算最大允许透射量B pp 2B=H×dW×T×U（1）式中：B p——屏蔽墙最大允许透射量，mSv·m*m·mA-1·min-1;H——周剂量约束值，mSv·wk-1;d——焦点至计算点的距离，m；W——周工作负荷，mA·min·wk-1；U——使用因子；T——居留因子。

计算出B p后，取负对数（-logB p），得出相应1/10值(TVT)层厚度个数N TVT，查相应能量的X射线在混凝土和铅的1/10值层厚度，可计算原初X射线屏蔽厚度。

《放射物理与防护》（2）散射X射线屏蔽计算（副防护体屏蔽厚度计算）散射X 射线的透射量B s 按下式计算： B s =H ·(d 1d 2)2/(αWAT) （2） 式中 ：B s ——屏蔽墙最大允许透射量，mSv ·mA -1·min -1; H ——周剂量约束值，mSv ·wk -1;d 1——电子靶到散射表面的最近距离，m ； d 2——散射点至计算点的距离，m ； α——反散射因子， 90°散射角可取0.07%； A ——散射表面面积，m 2;W 、T 、H 的含义与公式（1）相同。

第二部分_辐射屏蔽设计第二部分辐射防护的方法辐射对人体的照射方式有外照射和内照射两种。

体外辐射源对人体的照射称为外照射，进入人体的放射性同位素对人体的照射，称为内照射。

外照射的基本防护原则是，缩短照射时间、加大人员与辐射源的距离和进行适当的屏蔽。

内照射防护最根本的方法是尽量减少放射性物质进入体内的机会。

例如制定合理的卫生管理制度，通风，密闭存放和操作，个人防护等等。

第一节 X 或γ射线的外照射防护与X 、γ射线相关的辐射源有：X 射线机、加速器X 射线源和放射性核素。

X 射线机的工作电压通常低于400kV ，电子加速器产生的高能X 射线一般为2~30MeV 。

放射性核素产生的X 或γ射线一般在几keV 到几MeV 之间。

1．1 X 或γ辐射源的剂量计算1、 X 射线机X 射线机的发射率常数δX 定义为：当管电流为1mA 时，距离阳极靶1m 处，由初级射线束产生的空气比释动能率，其单位是mGy ?m 2?mA -1?min -1。

发射率常数δX 与X 射线管类型、管电压及其电压波形、靶的材料和形状、以及过滤片的材料和厚度等因素有关。

准确的发射率常数应通过实验测量得出。

准确度要求不高时，也可查手册中的发射率常数曲线来近似估计。

空气比释动能率.K a 可近似按下式计算：式中，r 0=1m ；I 是管电流，单位是mA ；.K a 的单位是mGy ?min -1。

例1：为某患者做X 射线拍片，设X 射线管钨靶离患者0.75m ，曝光时间0.6s 。

已知管电压为90kV 、管电流50mA ，出口处过滤片为2mm 铝。

试估算患者表面所在处的吸收剂量（忽略人身的散射影响）。

解：查得该条件下，发射率常数δX 为7.8 mGy ?m 2?mA -1?min -1，由公式（2．1）计算.K a 为693 mGy ?min -1，空气比释动能为6.93 mGy 。

吸收剂量值近似等于空气比释动能值，为6.93 mGy 。

核工程与核技术课程设计(报告)题目基于MCNP的辐射屏蔽仿真与计算学院名称核科学技术学院指导教师职称讲师班级核工102班学号学生目录概述................................................. 错误!未定义书签。

1设计项目名称....................................... 错误!未定义书签。

1.1 问题描述 (3)1.2几何描述 (4)1.3 源描述 (5)1.4 其它数据说明 (5)1.5 运行与结果 (6)2 设计项目名称 (7)2.1 问题描述 (7)2.2几何描述 (8)2.3 源描述 (9)2.4 其它数据说明 (9)2.5 运行与结果 (10)3 设计项目名称 (11)3.1 问题描述 (11)3.2几何描述 (12)3.3 源描述 (13)3.4 其它数据说明 (13)3.5 运行与结果 (14)4 设计项目名称 (15)4.1 问题描述 (15)4.2几何描述 (16)4.3 源描述 (17)4.4 其它数据说明 (17)4.5 运行与结果 (18)5 设计项目名称 (19)5.1 问题描述 (19)5.2几何描述 (20)5.3 源描述 (21)5.4 其它数据说明 (22)5.5 运行与结果 (23)心得体会总结1.1问题描述试对下面描述的问题进行5000个中子，250次循环的临界计算。

1．如下图所示，中间黑色部分为Pu 239(100%)圆筒，外围包着的是天然U反射层，初始燃料源处于(3.5, 0, 0)点。

1.2几何描述PX视图PY视图PZ 视图1.3材料及数据说明：Pu: ρ＝15.8g/ccPlutonium cylinder : radius=4.935cm height=6.909cm U: ρ＝18.8g/cc含量：238 99.2745％ 235 0.72％Uranium reflector thickness : 5.0 cmUranium reflector height : 6.909cm1.4程序描述C Cell Cards *******************************1 1 -15.8 -12 -3 imp:n=1$Pu2 2 -18.8 -1 23 -4 imp:n=1$U3 0 #1 #2 imp:n=0$outspaceC Surface Cards *******************************1 pz 5.9092 pz -13 cz 4.9354 cz 9.935C Data Cards ******************************* C Material Data Cardsm1 94239.60c 1m2 92238.60c 9.92745E-1 92235.60c 7.2E-3c sdefkcode 5000 1.0 50 250ksrc 0 0 11.5运行结果2.1问题描述2．如下图所示，中间黑色部分为Pu 239(100%)圆筒，外围包着的是天然U反射层, 初始燃料源处于(3.5, 0, 0)点。

发展-述评第10期辐照对橡胶老化作用的研究邵明坤，陈学永,汤振，江浪(中航光电科技股份有限公司，河南洛阳471000)摘要：在核能、航空航天、电离辐射等高能粒子辐照领域，辐照是引起橡胶性能降低的主要因素之一。

介绍辐照对橡胶的损伤机理、不同射线粒子辐照对橡胶性能的影响，分析橡胶耐辐照性能的评估指标和几种常见橡胶的耐辐照性能，提出橡胶耐辐照性能的改进方法。

辐照对橡胶的老化损伤主要是因为橡胶分子链吸收一定量的辐照能而断裂，生成大量自由基，进行不同程度的降解和交联反应，进而改变了橡胶的化学、机械及电气性能。

不同辐射源对橡胶的老化作用差异较大，目前没有一种橡胶可完全满足各种工况环境的使用要求，在实际使用工况下应选择合理的性能指标来评估橡胶经辐照后的性能稳定性。

除了选用耐辐照橡胶之外，还可以通过添加填料、抗辐射树脂或有机抗辐射剂等方式进一步改善橡胶制品的耐辐照性能，拓宽橡胶制品应用范围。

关键词：橡胶；辐照；老化;机理;辐照剂量中图分类号：TQ330.7+5文献标志码：A橡胶材料具有独特的高弹性可逆形变，较低的玻璃化温度，良好的耐水、耐油、耐腐蚀、耐磨性能以及优异的电气绝缘性能，广泛地应用于现代工业的各个领域，即使是在非常严苛的工况环境下，例如在核电、航空航天、电离物质辐射等涉及高能粒子射线领域内，尽管橡胶材料或多或少会受到环境老化影响,但是橡胶材料凭借其不可代替的弹性等性能依然备受青睐，得到充分应用。

目前橡胶材料主要用于密封圈、垫片、软管、薄膜、密封剂、电气绝缘层及电缆包层等卜勺。

橡胶制品在实际使用工况下通常要遭受机械应力作用、潮气、化学药品腐蚀、介质浸润、真空、高低温极端温度作用以及高能粒子射线辐照等，使橡胶制品随工作时间延长而持续老化,导致综合性能下降甚至无法满足实际使用工况的要求。

与金属和陶瓷制品等相比，橡胶制品受高能粒子辐照的影响最大，研究发现许多橡胶制品在经受累积总剂量达1MGy的丫射线辐照后便无法使用"F。

操作放射性核素时工作人员职业剂量的计算方法研究摘要：非密封工作场所操作放射性核素时，工作人员不可避免的接受电离辐射影响，需要开展防护措施工作，因此对工作人员的职业照射分析是非常重要的防护前提，但目前没有统一的工作人员剂量计算方法，所以本文结合工程实例，推荐合理的职业剂量计算方法。

关键词1：非密封工作场所关键词2：核素操作关键词3：职业剂量一、背景某厂生产密封放射源，涉及操作放射性核素68Ge，在屏蔽箱内进行生产操作，68Ge源由屏蔽箱进行屏蔽。

68Ge源单源最大活度1×108Bq（2.71mCi）。

二、职业剂量估算68Ge衰变时主要产生微中子，衰变子核为68Ga；68Ga为β+衰变和EC衰变方式，衰变时产生β+射线和γ射线，β射线与物质相互作用会产生轫致辐射，因而在评价工作场所的辐照水平时，需要同时考虑产生的β射线、轫致辐射和γ射线。

评价选择距屏蔽箱或铅玻璃表面30cm处作为计算点。

由于放射源尺寸很小，故可视为点源。

A.β射线的辐照β粒子的射程与能量等于β粒子最大能量的单能电子的射程是一样的，公式如下：R——β粒子的最大射程，单位g/cm2；Emax——β粒子的最大能量，单位MeV；ρ——材料的密度，单位g/cm3；d——防护厚度，单位cm。

表168Ge源生产线β射线最大射程计算参数及结果可知β射线在铅中所能穿透的最大厚度为8.37×10-1mm，能够被68Ge源生产线屏蔽箱67mm厚的铅完全阻挡；不会对人体造成影响。

工作场所的辐照水平仅取决于轫致辐射。

B.轫致辐射的辐照β射线与物质相互作用会产生轫致辐射，物质的原子序数越高，所产生的轫致辐射越强。

在68Ge源的生产过程中，β射线会与铅、铅玻璃内层有机玻璃发生相互作用，产生轫致辐射。

公式如下：Z——吸收β射线的屏蔽材料的原子序数；E——轫致辐射的平均能量，取值为E的1/3，单位MeV；βmaxμ——β射线在空气中的线衰减系数，cm-1；R——β射线穿过空气层的厚度，单位cm；1ρ——空气的密度，取值为1.293×10-3，单位g/cm3；D——空气吸收剂量率，单位Gy/h；aK——热室或手套箱对轫致辐射的减弱因子。

钴源辐照室防护屏蔽计算方法的比较研究
李春松;姜文华;廖爱莲
【期刊名称】《辐射研究与辐射工艺学报》
【年(卷),期】2017(035)003
【摘要】采用MCNP(Monte Carlo N particle transport code)程序和经验公式两种方法进行60Co源辐照室的防护屏蔽计算,分析不同方法所得的辐照室外以及迷道内受照剂量率的变化情况.结果表明:从辐射防护最优化、土建经济性及实际测量等角度考虑,经验公式法的贯穿辐射计算结果偏保守;而迷道散射计算中,经验公式法方便省时,尤其是在迷道结构复杂的情况下计算,比MCNP快捷.
【总页数】6页(P52-57)
【作者】李春松;姜文华;廖爱莲
【作者单位】北京三强核力辐射工程技术有限公司北京 100086;环境保护部核与辐射安全中心北京 100082;北京三强核力辐射工程技术有限公司北京 100086【正文语种】中文
【中图分类】TL77
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核反应堆屏蔽层设计摘要核反应堆屏蔽层是用一定厚度的铅,把反应堆四周包围起来，用以阻档或减弱反应堆发出的各种射线。

在各种射线中，中子对人体伤害极大，因此，屏蔽设计，主要是了解中子穿透屏蔽的百分比(或概率)，这对反应堆的安全运行是至关重要的。

对于问题一：我们用到了模特卡罗模拟，其中用到的基本思想，就是把随机事件的概率特征与数学分析的解联系起来。

大数定理即在一个随机事件中，随着试验次数的增加，事件发生的频率趋于一个稳定值；同时，在对物理量的测量实践中，大量测定值的算术平均也具有稳定性。

那么我们求得的中子穿透屏蔽层的百分比是符合大数定理的，首先进行数学分析，然后在用matlab 编程（代码见附录）对分析过程进行模拟。

最后经过多组实验进行比较得出：当d D 3=时穿透屏蔽层的百分比为12.15%。

对于问题二：我们用到了分析法和计算机搜索法。

首先我们假设屏蔽层的厚度x m D =，令D W 是中子穿过厚度为D 屏蔽层的概率，再令()610-<m D W ，我们取问题一求的得数据0.121D W =，则6(0.1215)10m -<，两边取对数610lg 66.5545lg 0.12150.9154m -≥==，19.66320x d d =≈（x 为符合概率级数小于610-的屏蔽层厚度），让后用计算机搜索法对以上求得的结果进行验证，利用matlab 计算出当3,4,5,6,7,...,D d d d d d nd =时的穿透率，直到找到符合条件的值为止，找到的符合条件的20D d =，与求得的结果相符。

对于问题三：尝试为日本福岛核泄漏事件的核危机善后工作提出的建议，这 不仅要结合一二问的解答，也考察我们的综合能力，这需要我们对日本福岛核泄漏事件的核危机的充分认识以及对此做出的反省。

关键词： 大数定理 计算机搜索法 蒙特卡罗模拟 数学分析法一、问题重述核反应堆屏蔽层是用一定厚度的铅，把反应堆四周包围起来，用以阻档或减弱反应堆发出的各种射线。

射线屏蔽防护屏蔽防护的原理是：射线包括穿透物质时强度会减弱，一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度，在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低辐射水平，使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下，确保人身安全，达到防护目的。

屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。

对于X射线常用的屏蔽材料是铅板和混凝土墙，或者是钡水泥（添加有硫酸钡-也称重晶石粉末的水泥）墙。

屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值层(半价层)的概念。

在X射线检测中利用的是宽束X射线，下表给出了宽束X射线在铅和混凝土中的近似半价层厚度T1/2和1/10价层厚度T1/10。

注意：由于铅板的纯度及纯净度、混凝土的配方以及组织结构上必然存在的差异，因此表中给出的半价层厚度只能作为参考值，在实际应用中必须考虑增加保险量。

超过5rem，一年365天共52周，按国家法定工作时间（即扣除周六、日和法定节假日）应为250天约36周，但为了从严考虑（例如加班），取50周计算得到0.1rem/周的限值，公众人员个人受到的年剂量当量应低于0.5rem,即为0.1rem/周的限值。

如果射线照射工作场地邻近非职业射线照射工作人员的工作现场时，应考虑屏蔽的最大容许剂量当量按公众人员标准计算。

）R—X射线源到操作者的距离，米T—居留因子：全居留T=1（这是表示工作人员在工作场所停留情况的因子，分为全居留、部分居留、偶然居留三种情况。

全居留T=1是指经常有人员停留的地方所考虑的因子，适用于控制区，包括控制室、邻近的暗室、工作室、实验室、走廊、休息室和职业性照射人员常规使用的办公室，以及例如位于射线机房邻近建筑物中用于居留和商店、办公室、居住区、运动场、其他生产工作场所等；部分居留T=1/4是指有部分时间里有人员停留时考虑的因子，适用于非控制区，例如日常非职业性照射人员所用的公共走廊、公共房间、休息室、娱乐室、电梯、无人管理的停车场等；偶然居留T=1/16是指偶然有人员经过情况下考虑的因子，适用于非控制区，例如公共浴室、楼梯、自动电梯、行人、车辆通道等）U—使用因子：充分使用U=1（这是表示射线利用程度的一个因素，分为充分使用、部分使用、不常使用三种情况。