中子外照射防护

1、中子外照射防护课件第1页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日中子的分类与性质1、中子的分类2) 中能中子：1KeV0.5MeV。1) 慢中子：01KeV。包括冷中子、热中子、超热中子、共振中子。3) 快中子：0.5MeV10MeV。4) 特快中子：10MeV。热中子：与吸收物质原子处于热平衡状态，能量为0.0253eV，中子速度2.2103m/s.第2页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第一节 中子辐射源放射性核素中子源加速器中子源反应堆中子源等离子中子源中子源一、分类1、按产生方式第3页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日2、按能谱单能

2、中子源多能中子源中子源二、参数中子产额（中子发射率）中子能谱中子发射角分布123第4页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日一、放射性中子源放射性核素中子源（，n）反应中子源（，n）反应中子源自发裂变中子源价格便宜、易于制备与转移操作中子发射各向同性尺寸小优点缺点产额低易泄漏产额不断降低第5页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第6页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第7页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日二、加速器中子源1、加速器中子源利用被加速器加速的带电粒子轰击某些靶物质导致核反应产生的中子。2、特点（能量）与靶物

3、质；带电粒子类型、能量；中子出射方向3、加速器中子源产额单位时间内由单位离子束流产生的中子数。第8页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日类型：T(d,n), D (d,n), 12C (d,n) 9Be (d,n), 7Li (d,n), 用在中子发生器与静电加速器上产生的单能中子。用在回旋加速器上产生的复杂能谱的中子。第9页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日中子的注量率计算：第10页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日三、反应堆中子源优点：中子数量多，能谱宽缺点：装置结构大、造价高、辐射安全问题第11页，共42页，2022年，5月20日

4、，3点59分，星期日第二节中子剂量的计算一、中子与机体组织相互作用的特点第12页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日二、中子剂量的计算1、比释动能的计算： 单能：K=fk. 谱分布的： 第13页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第14页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日中子在大块组织与小块组织的比释动能与吸收剂量是有很大区别的。在大块组织中中子的比释动能有三部分组成：1、中子给予反冲质子部分（Kp）2、中子给予较重反冲核（反冲碳核、氮核、氧核）的部分（KH）3、次级射线给予电子的部分（K ）注意第15页，共42页，2022年，5月20日

5、，3点59分，星期日第16页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日2、剂量当量指数的计算1）单能辐射场中：2）谱分布的辐射场中第17页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第18页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第三节 中子在屏蔽层中的减弱一、屏蔽层内中子束的减弱原理1、减弱的两个过程1）快中子与物质的非弹性散射与弹性散射，使得中子慢化变为热中子；2）热中子被物质俘获吸收。第19页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日中能中子热中子快中子B、Gd、Li等元素吸收（n,），（n, ）等 非弹俘获W、Fe、C、O等非弹散射（n,

6、n）H弹性散射（n,n）中重元素共振散射Pb、W等元素吸收屏蔽层中子屏蔽物理思路第20页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日2、特点1）非弹性散射具有阈值2）中子发生了非弹性散射后能量会大幅降低3）弹性散射中，与中子碰撞的原子核越轻，中子转移给反冲核的能量就越多；最好使用重的或较重的物质，通过非弹性散射使中子能量很快降低与原子核的第一激发能级相应的能量以下，再利用含氢物质，通过弹性散射使中子能量进一步降低到热能区第21页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日4、吸收热中子的材料选择1）热中子吸收截面大的；2）俘获辐射能量低的。为了减低俘获辐射的屏蔽，在屏蔽层中

7、添加10B、6Li第22页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日二、中子流在屏蔽层中的减弱规律第23页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日三、计算宽束中子的减弱的分出截面法1、分出截面法的出发点：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距离内迅速慢化并保证能在屏蔽层内被吸收。亦即：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。第24页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日1）条件：（1）屏蔽层足够厚（2）屏蔽层中必须含铁、铅等中等重的或重的材料，能使入射的中子能量

8、通过非弹性散射很快就降到1MeV；（3）屏蔽层内含有足够的H，保证很短距离内，使中子的能量从1MeV降到热能。第25页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日满足上述，则：第26页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日佐勒根据实验数据推出的估算裂变中子谱平均分出截面的经验公式 第27页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日自学：四、宽束中子的透射曲线五、十倍减弱厚度第28页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日六、屏蔽中子的常用材料1、屏蔽材料考虑的因素1）屏蔽性能2）结构性能3）稳定性能4）经济成本1、以一定的Z值的材料2、存在H

9、，是中子能量降低到热能3、掺与一定的10B、9Li，吸收热中子减少俘获的产生第29页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日2、材料1）水2）混凝土3）石蜡4）聚乙烯5）泥土6）锂和硼第30页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第四节中子的屏蔽计算一、放射性核素中子源的屏蔽计算中子发射率不强，所需屏蔽层也不太厚，可能存在散射，必须引入累积因子Bn以便修正。一般对于厚度不小于20cm的水、石蜡、聚乙烯等含氢材料， Bn =5；铅Bn =3.5；铁 Bn =2.6第31页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第32页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第33页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第34页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日二、加速器中子源的屏蔽计算加速器中子源的屏蔽计算：靶室墙、屋顶厚度第35页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第36页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日由于图及表有2倍的计算误差，所以采用上述方法计算所需的屏蔽层厚度需要添加一个半减弱厚度层。注意第37页，共42页，2022年，5月20日，3点59分，星期日第38页，共42页，2022年