辐射防护概论课后题及其答案.pdf

思考题与习题（第一章思考题与习题（第一章 p21 p21p21 p21） ） 1为什么定义粒子注量时，要用一个小球体? 答：粒子注量dadN/表示的是非单向平行辐射场的情况。之所以采用小球体，是为了保证从各个 方向入射的粒子有相同的截面积，从而保证达到“是进入单位截面积小球的粒子数”的目的。 2质量减弱系数、质量能量转移系数和质量能量吸收系数三者之间有什么联系和区别? 答：区别： 质量减弱系数/：不带电粒子在物质中穿过单位质量厚度后，因相互作用，粒子数减少的份额。 质量能量转移系数/ tr ：不带电粒子在物质中穿过单位质量厚度后，因相互作用，其能量转移给带电 粒子的份额。 质量能量吸收系数/ en ：不带电粒子在物质中穿过单位质量厚度后，其能量被物质吸收的份额。 联系： 由 ptr +知，质量能量转移系数/ tr 是质量减弱系数/的一部分； 由()()g tren 1/知，某物质对不带电粒子的质量能量吸收系数/ en ，是质量能量转移系 数/ tr 和()g1的乘积。 3吸收剂量、比释动能和照射量三者之间有什么联系和区别? 答：区别：D、K和 X 的区别 辐射量吸收剂量 D比释动能 K照射量 X 适用范围 适用于任何带电粒子 及不带电粒子和任何物 质 适用于不带电粒子如 X、光子、中子等和任 何物质 仅适用于 X 或射 线，并仅限于空气介质 剂量学含义 表征辐射在所关心的 体积 V 内沉积的能量， 这些能量可来自 V 内或 V 外 表征不带电粒子在所 关心的体积 V 内交给带 电粒子的能量， 不必注意 这些能量在何处， 以何种 方式损失的 表征 X 或射线在所 关心的空气体积 V 内交 给次级电子用于电离、 激 发的那部分能量 联系：()g1KD = mm fD 4在辐射场中，某点处放置一个圆柱形电离室，其直径为 0.03m，长为 0.1m。在射线照射下 产生 10-6C 的电离电荷。试求在该考察点处的照射量和同一点处空气的吸收剂量各为多少？ 解： () ()GyD kgC ld dm dQ a 372.0011.085.33X85.33 011.0 1 . 003.014.3 4 1 29.1 10 4 1 10 1 2 6 2 6 = = = = 答：该考察点处的照射量为() 1 011 . 0 kgC，该点处空气的吸收剂量为()Gy372 . 0 。 5通过测量，已知空气中某点处照射量为 6.4510-3Ckg-1，求该点处空气的吸收剂量。 解：()GyDa218 . 0 1045 . 6 85.33X85.33 3 = 答：该点处空气的吸收剂量为()Gy218 . 0 。 6在 60Co 射线照射下，测得水体模内某点的照射量为 5.1810-2Ckg-1，试计算同一点处水的吸 收剂量。 解：取射线能量为 8MeV，查表 1.3 得 fm=36.86JC-1，于是， ()GyXfD mm 909 . 1 1018 . 5 86.36 2 = 答：同一点处水的吸收剂量为()Gy909 . 1 。 7用一个小型探头的照射量仪器，在实质骨的一个小腔内测得照射量为 7.7410-3Ckg-1。设辐射 源的光子平均能量为 80KeV，试计算在此照射条件下实质骨的吸收剂量。 解：查表 1.3 得 fm=75.19JC-1，所以 ()GyXfD mm 582 . 0 1074 . 7 19.75 3 = 答：在此照射条件下实质骨的吸收剂量为()Gy582 . 0 。 8设在 3min 内测得能量为 14.5MeV 的中子注量为 1.510-11m-2。求在这一点处的能量注量、能量 注量率和空气的比释动能各为多少？ 解： () () () 查得。由附表3 03585 . 0 105 . 11010239 . 0 /0019 . 0 603 348 . 0 /348 . 0 10602 . 1 10 5 . 14105 . 1E 1148 2 219611 k kn f GyfK smJ dt d mJ = = = = = 答：这一点处的能量注量为() 2 /348 . 0 mJ、能量注量率为()smJ 2 /0019 . 0 和空气的比释动能为 ()Gy03585 . 0 。 思考题与习题（第二章思考题与习题（第二章 p46p46p46p46） 1试述影响辐射损伤的因素及其与辐射防护的关系。 答：有物理因素和生物因素两大方面。 物理因素主要是指：辐射类型、辐射能量、吸收剂量、剂量率以及照射方式等。 生物因素主要是指生物体对辐射的敏感性。 这两大因素与辐射防护的关系是：了解各因素下产生的生物效应，可以更有针对性地进行辐射防护。 2 各举一例说明什么是辐射对肌体组织的随机性效应和确定性效应？说明随机性效应和确定性效应 的特征。辐射防护的主要目的是什么？ 答： （例子略） 随机性效应的特征：效应的发生几率与剂量大小有关。 确定性效应的特征：有阈值，受到剂量大于阈值，效应就会 100发生。 辐射防护的主要目的：防止有害的确定性效应，并限制随机性效应的发生率，使之达到认为可以被接受的 水平。 3何谓辐射权重因子和组织权重因子? 答：辐射权重因子 R W是与辐射品质相对应的加权因子，根据射到身体上（或当源在体内时由源发射）的 辐射的种类与能量来选定的，其值大致与辐射的品质因子 Q 值相一致，无量纲。 组织权重因子 T W是器官或组织 T 受照射所产生的危害与全身均匀受照射时所产生的总危害的比值， 也即，它反映了在全身均匀受照下各器官或组织对总危害的相对贡献，无量纲。 4有效剂量、待积当量剂量、集体有效剂量这些概念的引入是为了什么目的？ 答：为了计算受到照射的有关器官或组织带来的总的危险，相对随机性效应而言，引进了有效剂量。 在内照射情况下，为了定量计算放射性核素进入体内所造成的危害，引进了待积当量剂量。 为了量度某一人群所受到的辐射照射，引进了集体有效剂量。 5辐射防护体系（剂量限制体系）主要内容是什么? 答：三项基本原则：辐射实践正当化、辐射防护最优化、限制个人剂量当量。 6辐射防护标准中的限值有哪几类？并简述它们的基本概念。 答：基本限值：是辐射防护标准中的基本标准，它包括有效剂量限值和次级限值两种。 导出限值：可以根据基本限值，通过一定的模式导出一个供辐射防护监测结果比较用的限值。 管理限值：由主管当局或单位主管部门制定的限值。 7判断如下几种说法是否全面，并加以解释： “辐射对人体有危害，所以不应该进行任何与辐射有关的工作” 。 “在从事放射性工作时，应该使剂量愈低愈好” 。 “我们要采取适当措施， 吧剂量水平降低到使工作人员所受剂量当量低于限值， 就能保证绝对安全” 。 答：不全面。我们应在合理、科学的辐射防护指导下安全地进行工作。 不全面。随机性效应仍有发生的可能。违反最优化原则。 不全面。这样能很好地避免确定性效应的发生，却避免不了随机性效应的发生。 8某实验室内使用 241AmBe 中子源(En5.0MeV)进行实验，室内空间某点的中子注量率为 107m-2s-1，当工作人员每月工作 16.0h，试问二个月内在该点处工作人员眼晶体所受的累积剂量当量是多 少？ 解：En5.0MeV，查表 2.5，得 WR10 对于中子，能量低于 300MeV 时，D与 K 数值差别完全可以忽略，利用式（1.35） 查附表 3，对眼睛取近似组织， 28 10448 . 0 cmGyfK= 时间)(1152006060162st= )(16 . 5 516 . 0 10 )(516 . 0 115200101010448 . 0 . 748 . SvDWH GytffKD R RTRT KKRT = = 答：二个月内在该点处工作人员眼晶体所受的累积剂量当量是)(16 . 5 Sv。 9人体受到能量为 0.1MeV的射线照射，测得体表处照射量率为 3.010-2Ckg-1s-1， 问在这种条件下可连续工作多少时间? 解：外照射下，职业照射年平均有效剂量查表 2.12，得 20mSv。 = T TT HWE，WT查表 2.6，得 WT0.01（皮肤） )(2 1 2 )(15 . 2 )(2 01 . 0 1020 . . 3 Sv W H D WDWH Sv W E H R R T RT R R RTRT T T T = = = = 光子，得，查表 fm取皮肤（软组织） ，fm36.43 J/C )( 2 . 21)(1083 . 1 10100 . 3 0549 . 0 )/(0549 . 0 43.36 2 6 62 . . 天，得由= = = = s X dX dt dt dX X kgC f D X XfD m RT mRT 答：在这种条件下可连续工作多少 21.2 天。 10一位辐射工作人员在非均匀照射条件下工作，肺部受到 50mSva-1的照射；乳腺也受到 50mSv a-1的照射，问这一年中，她所受的有效剂量当量是多少? 解：查表 2.6，肺的 WT0.12，乳腺的 WT0.05 )(5 . 8)(105 . 8105005 . 0 105012 . 0 333 mSvSvHWE T TT =+= 答：一年中，她所受的有效剂量当量是 8.5mSv。 思考题与习题（第三章思考题与习题（第三章 p103p103p103p103） 1何谓辐射源的照射量率常数、空气比释动能率常数? 答：引进一个照射量率常数 ，用以定量地描述放射性核素在产生照射量率这一方面的特征。 发射光子的放射性核素的照射量率常数 ，是Xr 2 除以 A 所得的商，即 AXr/ 2 = 式中，X 是距离活度为 A(Bq)的放射性核素点源 r(m)处，由能量大于的光子(包括光子、内轫 致辐射和特征 X 辐射的光子)所造成的照射量率。 照射量率常数 的单位是 1112 sBqkgmC。 发射光子的放射性核素的空气比释动能率常数 k ，是Kr 2 除以 A 所得的商，即 AKr k / 2 = 式中，K 是距离活度为 A(Bq)的放射性核素点源 r(m)处，由能量大于的光子(包括光子、内 轫致辐射和特征 X 辐射的光子)所造成的空气比释动能率。 2何谓窄束、宽束、点源、非点源？ 答：窄束： （主要不是几何概念，是物理概念） 宽束： （主要不是几何概念，是物理概念） 点源：如果辐射场中某点与辐射源的距离，比辐射源本身的几何尺寸大 5 倍以上，即可把辐射源看 成是点状的，且称其为点状源，简称点源。 非点源：凡不是点源的即是非点源。 3何谓积累因子？它与哪些因素有关？ 答：积累因子是指在所考察点上，真正测量到的某一辐射量的大小，同用窄束减弱规律算得的同一辐射量 大小的比值。 它与屏蔽层厚度、源的形状、光子能量、屏蔽介质的原子序数及其厚度等因素有关。 4何谓减弱倍数、透射比、透射系数? 答：减弱倍数 K：它表示辐射场中某点处没有设置屏蔽层的当量剂量率 10 H ，与设置厚度为 d 的屏蔽层后 的当量剂量率)( 1 dH 的比值，即表示该屏蔽层材料对辐射的屏蔽能力，无量纲。 透射比：它表示辐射场中某点处设置厚度为 d 的屏蔽层后的 X 或射线的当量剂量率)( 1 dH ， 与设置屏蔽层前的 X 或射线的当量剂量率 10 H 的比值，即表示辐射透过屏蔽材料的本领，无量纲。 透射系数：定义为设置厚度为 d 的屏蔽层之后，离 X 射线发射点 1m 处，由该 X 射线装置单位工作 负荷（即 1mAmin）所造成的当量剂量，其单位是 12 min)( mAmSv。 5计算距离活度为 3.7108Bq 的点状 198Au 源 0.8m 处的照射量率和空气比释动能率各为多少? 解： )(1073 . 8 8 . 0 1051 . 1 107 . 3 )(10595 . 2 8 . 0 10488 . 4 107 . 3 19 2 178 2 1110 2 198 2 = = = = = = sGy r A K skgC r A X k a 答：照射量率为)(10595 . 2 1110 skgC，空气比释动能率为)(1073 . 8 19 sGy。 6沿墙壁露出一段长 1.2m，截面积为 5cm2的直形管道，其中有浓度为 1.1107Bqcm-3的 60Co 溶液流动着。求与管轴线中点垂直距离为 2m 处的照射量率、空气比释动能率各为多少？ 解：这是非点源问题。 因管道直径)(52 . 2 54 cmd= = ， 远小于管道到观察点距离 （2m） ，所以将管状源视为线状源。 源的活度为：BqVAs 97 106 . 61205101 . 1A= 照射量率为： 1191 189 1 10012 . 4 22 2 . 1 22 . 1 10503 . 2 106 . 62 2 2A X = = skgCtg r L tg Lr 空气比释动能率为： 171 179 1 10390 . 1 22 2 . 1 22 . 1 1067 . 8 106 . 62 2 2A = = =sGytg r L tg Lr K k 答：照射量率为 119 10012 . 4 skgc，空气比释动能率为 17 10390 . 1 sGy。 7 强辐射场所用的辐射源， 通常都是在水井中进行倒源工作。 强辐射源的运输容器高度约为 1m， 从容器中提出源时，源可高出容器口不超过 0.5m。现倒装 60Co 辐射源的活度为 1.851015Bq，问需要多深 的水井，才能使水井表面的剂量当量率低于 3Svh-1。 解：查表 3-4，得 11211860 10503 . 2 )( =sBqmkgCCo 按题意，q1，设源提出容器时距水面的最近距离为 r 厘米， (2)-f(r)f(d)K6K )1(-1016 . 2 10103 110503 . 2 1085 . 1 104 . 1104 . 1 212 426 18155 2 5 = = = = 的：又满足附表而 r rrH qA hL 根据以上两个关系，作图。 0 1 2 3 4 5 6 310320330340350 r(cm) 减弱系数K（*10+7） 系列1 系列2 如图所示，得 r328.8cm3.288m 所以，水井深度)(788.45.01288.35.01mrl=+=+= 答：水井深度需 4.788 米。 8简述射线外照射防护有何特点。 答：射线与物质相互作用会产生轫致辐射，因此，在射线外照射防护的屏蔽中，除了应考虑射线 本身的屏蔽外，还必须考虑对其在屏蔽材料中产生的次级辐射进行屏蔽。 9若考虑空气对射线吸收的影响，那么(3.66)式，将应作怎样的修正，对(3.67)式又将作怎样的修 正? 答： ？ 10设计为存放活度为 3.71012Bq 的 32P 点状源的容器。选定用有机玻璃作内屏蔽层，铅作外屏 蔽层。计算所需的有机玻璃和铅各为多厚？假设离辐射源 lm 处的当量剂量率控制水平为 7.5Svh-1。 若 内外层材料颠倒过来，则又将怎么样？ 解： （参考 P79-80，以及 P80例题 3） 由表 3.9 知 32P的射线的 MeVEMeVE695 . 0 711 . 1 max = ，由表 3.10 知， 有机玻璃的密度85 . 5 18 . 1 3 = e Zcmg， 由式（3.60）知， ()2)711.1ln(0954.0265.1ln0954.0265.1 790 . 0 )711 . 1 (412 . 0 412 . 0 =cmgER E 有机玻璃厚度cmRd67 . 0 18 . 1 /790 . 0 /=，实际中可取 0.7cm 查附表 1，与MeVE695 . 0 = 对应的kgm en /10918 . 2 / 23 =（取空气，如 P80） 由式（3.66） 13 321214 214 1040 . 1 10918 . 2 ) 1 695 . 0 (85 . 5 107 . 31058 . 4 )/()(1058 . 4 = = = hGy r E AZD en b e 由表 2.5 知，射线的 WR1，故 13 1040 . 1 =hSvDWH R 由式（3.67） 3 3 6 2 14 2 1036 . 5 1040 . 1 105 . 7 )/(1058 . 4 = = = H H qEAZ rH hL enbe hL 2 108 . 1/1=K，查附表 9，得铅屏蔽层的厚度约为 5.3cm。 （根据例题估计） 若，内外层颠倒过来，由于射线在高 Z 材料中比低 Z 材料中能产生更强的轫致辐射，结果会形成一 个相当强的新的 X 射线辐射源，使得屏蔽效果适得其反。 （课本 P49） 11设计一个操作 32P的手套箱，箱体用有机玻璃制作。考虑手套箱中各种玻璃器皿，而韧致辐射 主要是由这些玻璃器皿产生的，其有效原子序数平均取作 13。若操作距离为 25cm，要求在该位置上 h,L H 7.5Svh-1。若手套箱不附加高 Z 材料屏蔽层，则操作 32P 的最大活度为多少？若操作量增大 1000 倍， 则应附加多厚的铅屏蔽层？ 解：由表 3.9 知，32P射线的MeVEMeVE695 . 0 711 . 1 max = ， 查附表 1，与MeVE695 . 0 = 对应的kgm en /10918 . 2 / 23 =（取空气，如 P80） 因为不附加高 Z 材料，故13Z1 e ，而= 由式（3.67） Bq1059 . 5 A 1 110918 . 2 695 . 0 13A1058 . 4 25 . 0 1056 . 7 1 )/(1058 . 4 8 3214 26 2 14 2 ）（ ）（ 即： qEAZ rH enbe hL 若操作量增大 1000 倍，即时Bq1059 . 5 1000A 11 1 =A 由式（3.67） 1000 1 1000 1 1 1000 1 )/(1058 . 4 1 1 2 14 2 = = = = K qEAZ rH enbe hL 查附表 9，得铅的屏蔽层厚度为 6.72cm。 （估计值） 12快中子防护的特点是什么?为什么常要选择含氢多的物质作为快中子的屏蔽材料? 答：快中子防护的特点： （课本 P88，略） 选择含氢多的物质作为快中子的屏蔽材料的原因：通过弹性散射使中子能量进一步降低到热能区。 13论述中子分出截面的理论及其成立的条件。 答：分出截面法的基本出发点在于：选择合适的屏蔽材料使得中子在屏蔽层中一经散射便能在很短的距离 内迅速慢化并保证能在屏蔽层内被吸收。也就是说，那些经历了散射作用的中子被有效地从穿出屏蔽层的 中子束中“分出”了，使穿过屏蔽层的都是那些在屏蔽层内未经相互作用的中子。在这种情况下，即使是 宽束中子，它在屏蔽层中的减弱也能满足简单的指数规律。 为了运用分出截面法处理宽束中子的减弱，屏蔽材料必须满足下列条件： 屏蔽层足够厚，使得在屏蔽层后面的当量剂量主要是中子束中一组贯穿能力最强的中子的贡献所致； 屏蔽层内须含有像铁、铅之类的中等重或重的材料，以使入射中子能量通过非弹性散射很快降到 1MeV 左 右； 屏蔽层内要含有足够的氢（或充分混合，或放在屏蔽层的最后） ，以保证在很短的距离内，使中子能量从 1MeV 左右很快地降到热能，并使其能在屏蔽层内被吸收。 14已知 226RaBe 中子源的活度为 3.71012Bq (中子产额见表 3.12)，求离源 2m 处的中子与 的 当量剂量率。 解：查表 3.12，知中子源的中子发射率为： )67.61(22 . 0 222008 218300 1006 . 6 2 10758 . 1 107 . 3 29.371WDW 2 )4P99(29.373 . 1 4 . 2184 . 0 , 1W ,10758 . 1 , 4 . 3 37081003 . 1 10 5 . 34 24 105 . 1 10 5 . 3415 . 3 105 . 110405107 . 3 111 1 15 2 1812 2 RR 1 226 R 1218226 11615 2 9 , 215 , 19612 =+ = = = = = = = = = sSvhSvhSvHH hSv sSv R A fH m CJf MeVR kgmCR hSvsSvfH mSvf sAy n m m nHn nH I I 的当量剂量率为：中子与 的当量剂量率为：处的则离源 例题参考，取查表 内，辐射能量在的射线 的查表 ，查表 答：中子与的当量剂量率为 1 22 . 0 hSv。 15利用中子辐射育种，要求种子接受的吸收剂量率为 150mGyh-1。若使用活度为 3.71013Bq 的 210PoBe 中子源，问种子应放在离源多远处？ 解：查表 3.12 可知，中子源的中子发射率为： mr r hSvhSvDH MeVBePo sSv r fH mSvfBePo sAy RI Rn nHI nH I I 15 . 0 125 . 1 360010 5 . 35 4 105 . 2 125 . 1 101505 . 7W 5 . 7W15 . 3 2 . 4E 10 5 . 35 4 105 . 2 10 5 . 35,15 . 3 105 . 210 6 . 67107 . 3 15 2 9 113 210 115 2 9 , 215 , 210 19613 = = = = = = = ，查表中子源，对 中子源的查表 答：种子应放在离源 0.15m 的地方。 16试计算离活度为 3.71011Bq 的 241AmBe 中子源 2m 处的、K 、D 和H 的数值。若在无 屏蔽情况下，按月当量剂量 1.6mSv 控制，问一个月内在该处可工作多长时间? 解： 125 2 611 2 1098 . 3 24 10 1 . 54107 . 3 4 = = =sm r Ay 对于中子，能量低于 30MeV 时，KD ，差别可以忽略。 查表 3.15，4 . 7= R W h H H t hSvsSvfH sGy W H DK L nH R I 3 . 28 10 6 . 56 106 . 1 6 . 561057 . 1 10 5 . 391098 . 3 101 . 2 4 . 7 1057 . 1 6 3 118155 , 19 8 = = = = = 月工作时间 答：一个月内在该处可工作 28.3h。 17 已知 241AmBe 中子源的活度 1.01010Bq， 用石蜡屏蔽，离源 0.5m 处的中子注量率不超过 2104m-2s-1，求石蜡屏蔽厚度。 解：查表 3.18， 1 118 . 0 =cm R cm r qBAy d qBqB sAy L n R nn 9 . 31 102)5 . 0(4 151041 . 5 ln 118 . 0 1 4 ln 1 88 . 3 P70P9715 1041 . 5 10 1 . 54100 . 1 42 5 2 15610 = = = = = ）得，由式（ ）为居留因子，取法见；取法见，（， 答：石蜡屏蔽厚度 31.9cm。 18 241AmBe 中子源的中子发射率为 3.2106s-1，经石蜡屏蔽后，使其注量率降到 40m-2s-1， 问需多厚的石蜡屏蔽层？ 解：15118 . 0 1 = qBcm nR ， md dd e d qBAy e d L nd R 7356 . 0 10183 . 3 1 404 15102 . 3 4 3 22 5 8.11 2 = = = = 估值，迭代，得 答：石蜡屏蔽层需m7356 . 0 厚。 19 ？239PuBe 中子源的中子发射率为 3.2105s-1，使用 12cm 石蜡屏蔽后，问距源多远时，其中子 当量剂量就可降低 250 倍。 解： ？ 20 241AmBe 中子源装于水桶内(见图 3.28)。中子发射率为 3.2107s-1，要求距源 0.5m 的 P 点 处，当量剂量率为 110-2mSvh-1，问水屏蔽层需多厚? 解：已知 117 103 . 0 15102 . 3 =cmqBs Rn ， cm r qB d smhm mSvffH L n R L L nHnHL II 9 . 63 1003 . 7 )5 . 0(4 15102 . 3 ln 10