核能與核技術(shù)的廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展,給人類帶來了巨大的利益,并呈現(xiàn)出廣闊的前景。但電離輻射對人體會產(chǎn)生一定的輻射損傷,過量的輻射照射會對人體造成危害。由于歷史條件和技術(shù)水平的限制,人們在早期的相關(guān)研究與實踐中為此付出了一定的代價。隨著對輻射損傷認(rèn)識的逐步深入和新技術(shù)的發(fā)展,輻射安全的重要性得到了進一步的確認(rèn),相關(guān)的研究也取得了很大進展。經(jīng)驗表明,凡是應(yīng)用核能和核技術(shù)及從事電離輻射研究的單位,都必須把輻射安全和防護問題放在首位。做好輻射防護工作,制定并實施科學(xué)的管理條例和有效的防護措施,是使核能和核技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的保障。
本書是作者在長期從事電離輻射防護教學(xué)和研究的基礎(chǔ)上撰寫而成,主要內(nèi)容著眼于輻射防護的基本理論,探討電離輻射的產(chǎn)生、常用量與單位、射線與物質(zhì)的相互作用、輻射及輻射場的性質(zhì)、對人體健康的影響及危害、外照射和內(nèi)照射的防護方法與屏蔽技術(shù)、監(jiān)測與管理體系、電離輻射安全技術(shù)等問題,希望能為各相關(guān)領(lǐng)域的科研教學(xué)人員和廣大社會公眾了解電離輻射防護知識、增強自我防護意識、加強核技術(shù)應(yīng)用安全管理提供有益的幫助和參考。
本書在編寫過程中得到了清華大學(xué)工程物理系桂立明教授的大力幫助和支持。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李裕熊教授生前也對本書框架提出了寶貴的意見和建議,在此謹(jǐn)以本書表達對李教授深深的懷念。李玨忻、何麗娟、丁思遠、齊雅平、李師、徐航、譚秋云、李傳冰等老師和同學(xué)在本書素材與書稿校核等方面給予了大力的幫助和支持,在此向他們表示誠摯的感謝。
由于編者水平所限,書中不足之處在所難免,懇請讀者不吝指正。
作者2020年7月
目錄
第0章緒論
0.1電離輻射防護的意義與基本任務(wù)
0.2電離輻射防護的主要內(nèi)容
第1章原子與原子核
1.1原子
1.1.1物質(zhì)結(jié)構(gòu)
1.1.2原子結(jié)構(gòu)
1.2原子核
1.2.1原子核的分類
1.2.2核素
1.2.3核素的穩(wěn)定性及不穩(wěn)定性
1.2.4核素圖
1.2.5能量單位
第2章放射性及其衰變規(guī)律
2.1放射性
2.2放射性衰變
2.3放射性衰變基本規(guī)律
2.3.1單一放射性的指數(shù)衰減規(guī)律
2.3.2衰變常數(shù)、半衰期和平均壽命
2.3.3放射性活度
2.3.4放射性比活度
2.3.5遞次衰變規(guī)律
2.3.6放射性平衡
2.4放射性衰變基本類型
2.4.1α衰變
2.4.2β衰變
2.4.3γ衰變
2.5放射系
2.5.1釷系(4n)
2.5.2镎系(4n+1)
2.5.3鈾系(4n+2)
2.5.4錒系(4n+3)
2.6感生放射性
2.7放射性同位素的應(yīng)用
2.7.1射線
2.7.2衰變規(guī)律
2.7.3作為示蹤原子
第3章電離輻射來源
3.1天然輻射源及其輻射水平
3.1.1宇宙射線
3.1.2宇生放射性核素
3.1.3原生放射性核素
3.2人工輻射源及其輻射水平
3.2.1放射源及其應(yīng)用
3.2.2射線裝置及其應(yīng)用
3.2.3醫(yī)療射線診斷治療設(shè)備
3.2.4核動力生產(chǎn)
3.2.5核爆炸
3.3人類生活中涉及的電離輻射及水平
3.3.1天然電離輻射水平
3.3.2人類活動造成的電離輻射水平
3.3.3食品、建材中的放射性物質(zhì)
3.4照射類別的劃分
3.4.1職業(yè)照射
3.4.2公眾照射
3.4.3醫(yī)療照射
3.4.4潛在照射
第4章輻射與物質(zhì)的相互作用
4.1電離與激發(fā)
4.1.1電離輻射與非電離輻射
4.1.2直接電離輻射與間接電離輻射
4.1.3電離輻射場
4.1.4角分布和輻射度
4.1.5能譜分布
4.2電離損失與輻射損失
4.2.1電離損失
4.2.2輻射損失
4.2.3彈性散射
4.2.4質(zhì)量阻止本領(lǐng)
4.2.5正電子湮滅輻射
4.2.6射程
4.2.7比電離
4.3α粒子與物質(zhì)相互作用
4.3.1α粒子的特性
4.3.2α粒子與物質(zhì)相互作用的機質(zhì)
4.4β粒子與物質(zhì)相互作用
4.4.1β粒子能量與射程的關(guān)系
4.4.2β粒子能量損失機制
4.4.3β粒子線性能量轉(zhuǎn)化
4.4.4β粒子相對質(zhì)量阻止本領(lǐng)
4.4.5軔致輻射
4.4.6X射線產(chǎn)生
4.5X射線、γ射線與物質(zhì)的相互作用
4.5.1指數(shù)吸收規(guī)律
4.5.2半值層和十值層
4.5.3相互作用的機制
4.6中子與物質(zhì)相互作用
4.6.1中子的產(chǎn)生
4.6.2中子的分類
4.6.3中子與物質(zhì)相互作用
第5章輻射防護涉及的量和單位
5.1輻射劑量學(xué)的量與單位
5.1.1吸收劑量
5.1.2比釋動能
5.1.3照射量
5.1.4吸收劑量、比釋動能和照射量的區(qū)別
5.2輻射防護中使用的基本量
5.2.1與個體相關(guān)的輻射量
5.2.2與群體相關(guān)的輻射量
5.2.3用于環(huán)境和個人監(jiān)測的ICRU可以測量的量
第6章電離輻射對人體的健康效應(yīng)與防護標(biāo)準(zhǔn)
6.1電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)
6.1.1電離輻射對人體健康的影響與生物學(xué)效應(yīng)
6.1.2影響電離輻射生物學(xué)效應(yīng)的因素
6.2輻射劑量與效應(yīng)的關(guān)系
6.2.1隨機性效應(yīng)和確定性效應(yīng)
6.2.2軀體效應(yīng)、遺傳效應(yīng)和遠期效應(yīng)
6.2.3短期大劑量外照射引起的輻射損傷
6.2.4長期小劑量照射對人體健康的影響
6.3輻射防護體系和防護標(biāo)準(zhǔn)
6.3.1電離輻射防護的目的和任務(wù)
6.3.2輻射防護體系
6.3.3輻射防護標(biāo)準(zhǔn)和劑量限值
第7章外照射的防護方法與屏蔽設(shè)計
7.1外照射防護的一般方法
7.1.1時間防護法
7.1.2距離防護法
7.1.3屏蔽防護法
7.2屏蔽設(shè)計概要
7.2.1屏蔽設(shè)計參數(shù)
7.2.2屏蔽設(shè)計步驟
7.2.3屏蔽計算方法
7.2.4屏蔽設(shè)計中幾個特殊問題
7.3計算機模擬方法
7.3.1MCNP程序簡介
7.3.2EGS4簡介
7.4屏蔽設(shè)計實例
7.4.1基本術(shù)語及假設(shè)
7.4.2屏蔽計算方法
第8章內(nèi)照射的防護方法與屏蔽設(shè)計
8.1放射性物質(zhì)進入人體的途徑及攝入模式
8.1.1放射性物質(zhì)進出人體的途徑
8.1.2放射性核素的攝入模式
8.2體內(nèi)放射性核素的易位和沉積
8.2.1沉積和沉積量
8.2.2廓清和滯留
8.2.3排出和排泄
8.3放射性核素在人體內(nèi)的分布和滯留
8.3.1滯留函數(shù)方程和排出函數(shù)方程
8.3.2胃腸道的劑量學(xué)模式
8.3.3呼吸系統(tǒng)的劑量學(xué)模式
8.3.4放射性核素的攝入模式
8.4內(nèi)照射防護方法
8.4.1包容與隔離
8.4.2凈化與稀釋
8.4.3遵守操作規(guī)程并做好個人防護措施
8.5開放型工作場所
8.5.1開放型放射工作場所的分級與分區(qū)
8.5.2開放型放射操作的防護要求
第9章電離輻射監(jiān)測概述
9.1輻射測量的基本方法
9.1.1絕對測量和相對測量
9.1.2探測器的基本構(gòu)成
9.2常用探測器及其刻度
9.2.1氣體探測器
9.2.2閃爍計數(shù)器
9.2.3半導(dǎo)體探測器
9.2.4熱釋光探測器
9.2.5光致發(fā)光探測器
9.2.6測量儀器的刻度
9.3探測器的選用原則和測量時的注意事項
9.3.1探測器的選用原則
9.3.2測量時的注意事項
9.4輻射防護監(jiān)測
9.4.1外照射個人劑量監(jiān)測
9.4.2內(nèi)照射個人劑量監(jiān)測
9.4.3工作場所監(jiān)測
9.4.4輻射環(huán)境監(jiān)測
9.4.5放射性流出物監(jiān)測
9.4.6感生放射性的監(jiān)測
9.4.7中子探測方法
第10章輻射安全的技術(shù)實施
10.1人身安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本設(shè)計原則
10.2輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)實例
第11章輻射防護管理體系
11.1輻射安全管理發(fā)展進程
11.1.1輻射安全管理概述
11.1.2我國輻射安全管理發(fā)展歷程
11.2當(dāng)前國內(nèi)外輻射安全管理現(xiàn)狀
11.2.1我國核技術(shù)利用現(xiàn)狀
11.2.2個人劑量監(jiān)測情況
11.2.3輻射事故狀況
11.3我國輻射安全管理法律法規(guī)
11.3.1我國輻射安全管理的法律框架
11.3.2輻射安全管理的有關(guān)法規(guī)
11.4核技術(shù)應(yīng)用項目環(huán)境管理
11.4.1概述
11.4.2核技術(shù)應(yīng)用項目環(huán)境影響評價
11.4.3核技術(shù)應(yīng)用項目環(huán)境影響評價管理
11.4.4大型輻照裝置輻射安全管理的基本要求
11.5國際輻射事故案例
11.5.1三哩島核電廠事故
11.5.2切爾諾貝利核電廠事故
11.5.3日本福島核電廠事故
11.5.4日本東海村核燃料加工廠事故
11.5.5其他事故
11.6輻射事故應(yīng)急處理
附錄
參考文獻