本教材主要介紹與輻射防護有關的各種基礎知識,包括輻射防護的基本概念、常用量與單位、射線與物質的相互作用、輻射及輻射場的性質、輻射對人體健康的影響、輻射防護標準、輻射防護技術實施方案及一些基本屏蔽計算方法和輻射監(jiān)測等?勺鳛楹讼嚓P專業(yè)的本科生和研究生教材,也可作為管理部門電離輻射安全與防護培訓教材以及科研人員的參考用書。
核能與核技術的廣泛應用和迅速發(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水平的限制,人們在早期的相關研究與實踐中為此付出了一定的代價。隨著對輻射損傷認識的逐步深入和新技術的發(fā)展,輻射安全的重要性得到了進一步的確認,相關的研究也取得了很大進展。經驗表明,凡是應用核能和核技術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,制定并實施科學的管理條例和有效的防護措施,是使核能和核技術得到廣泛應用的保障。
本書是作者在長期從事電離輻射防護教學和研究的基礎上撰寫而成,主要內容著眼于輻射防護的基本理論,探討電離輻射的產生、常用量與單位、射線與物質的相互作用、輻射及輻射場的性質、對人體健康的影響及危害、外照射和內照射的防護方法與屏蔽技術、監(jiān)測與管理體系、電離輻射安全技術等問題,希望能為各相關領域的科研教學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、加強核技術應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工程物理系桂立明教授的大力幫助和支持。中國科學技術大學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
中國科學技術大學副教授,碩士生導師。2008年博士畢業(yè)于核工業(yè)西南物理研究院,獲得核科學技術專業(yè)博士學位,2009年9月被引進到中國科學技術大學核科學技術學院從事教學與科研工作。中國科學技術大學核科學技術學院輻射防護與環(huán)境保護教研室負責人、中國輻射防護學會理事、安徽省核應急專家組成員、安徽省預防醫(yī)學會放射衛(wèi)生專業(yè)委員會常務委員、安徽省職業(yè)安全健康協(xié)會職業(yè)衛(wèi)生與放射衛(wèi)生分會常務委員、《輻射防護》雜志編委、International Journal of Magnetism & Nuclear Science (IJMN)副主編、第十三屆國際輻射屏蔽大會技術委員會委員、美國核學會輻射防護與屏蔽分會技術委員會委員等!逗思夹g》、《Nuclear Science and Techniques》、《Plasma Science and Technology》、《核聚變與等離子體物理》等國內期刊以及《Nuclear Engineer and Design》等國外10余種核心期刊審稿專家。2017年被選拔為環(huán)保部首批培訓師資庫師資(全國共251人),其中本人為輻射類師資24人中一人。2007年曾到日本富山大學同位素中心做訪問學者。長期從事核輻射測量和劑量學以及輻射防護等方面的教學和科研工作。
目錄
第0章緒論
0.1電離輻射防護的意義與基本任務
0.2電離輻射防護的主要內容
第1章原子與原子核
1.1原子
1.1.1物質結構
1.1.2原子結構
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放射源及其應用
3.2.2射線裝置及其應用
3.2.3醫(yī)療射線診斷治療設備
3.2.4核動力生產
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
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質量阻止本領
4.2.5正電子湮滅輻射
4.2.6射程
4.2.7比電離
4.3α粒子與物質相互作用
4.3.1α粒子的特性
4.3.2α粒子與物質相互作用的機質
4.4β粒子與物質相互作用
4.4.1β粒子能量與射程的關系
4.4.2β粒子能量損失機制
4.4.3β粒子線性能量轉化
4.4.4β粒子相對質量阻止本領
4.4.5軔致輻射
4.4.6X射線產生
4.5X射線、γ射線與物質的相互作用
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中子與物質相互作用
4.6.1中子的產生
4.6.2中子的分類
4.6.3中子與物質相互作用
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與個體相關的輻射量
5.2.2與群體相關的輻射量
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與防護標準
6.1電離輻射的生物學效應
6.1.1電離輻射對人體健康的影響與生物學效應
6.1.2影響電離輻射生物學效應的因素
6.2輻射劑量與效應的關系
6.2.1隨機性效應和確定性效應
6.2.2軀體效應、遺傳效應和遠期效應
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準
6.3.1電離輻射防護的目的和任務
6.3.2輻射防護體系
6.3.3輻射防護標準和劑量限值
第7章外照射的防護方法與屏蔽設計
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屏蔽設計概要
7.2.1屏蔽設計參數(shù)
7.2.2屏蔽設計步驟
7.2.3屏蔽計算方法
7.2.4屏蔽設計中幾個特殊問題
7.3計算機模擬方法
7.3.1MCNP程序簡介
7.3.2EGS4簡介
7.4屏蔽設計實例
7.4.1基本術語及假設
7.4.2屏蔽計算方法
第8章內照射的防護方法與屏蔽設計
8.1放射性物質進入人體的途徑及攝入模式
8.1.1放射性物質進出人體的途徑
8.1.2放射性核素的攝入模式
8.2體內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胃腸道的劑量學模式
8.3.3呼吸系統(tǒng)的劑量學模式
8.3.4放射性核素的攝入模式
8.4內照射防護方法
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章輻射安全的技術實施
10.1人身安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本設計原則
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當前國內外輻射安全管理現(xiàn)狀
11.2.1我國核技術利用現(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法規(guī)
11.4核技術應用項目環(huán)境管理
11.4.1概述
11.4.2核技術應用項目環(huán)境影響評價
11.4.3核技術應用項目環(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輻射事故應急處理
附錄
參考文獻