哈爾濱工程大學(xué)《輻射防護(hù)概論》課后題及其答案.doc

思考題與習(xí)題（第一章p21）1 為什么定義粒子注量時，要用一個小球體?答：粒子注量表示的是非單向平行輻射場的情況。之所以采用小球體，是為了保證從各個方向入射的粒子有相同的截面積，從而保證達(dá)到“是進(jìn)入單位截面積小球的粒子數(shù)”的目的。2 質(zhì)量減弱系數(shù)、質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)量能量吸收系數(shù)三者之間有什么聯(lián)系和區(qū)別?答：區(qū)別：質(zhì)量減弱系數(shù)：不帶電粒子在物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度后，因相互作用，粒子數(shù)減少的份額。質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)：不帶電粒子在物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度后，因相互作用，其能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子的份額。質(zhì)量能量吸收系數(shù)：不帶電粒子在物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度后，其能量被物質(zhì)吸收的份額。 聯(lián)系：由知，質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)是質(zhì)量減弱系數(shù)的一部分；由知，某物質(zhì)對不帶電粒子的質(zhì)量能量吸收系數(shù)，是質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)和的乘積。3 吸收劑量、比釋動能和照射量三者之間有什么聯(lián)系和區(qū)別?答：區(qū)別： D、K和X的區(qū)別輻射量吸收劑量D比釋動能K照射量X適用范圍適用于任何帶電粒子及不帶電粒子和任何物質(zhì)適用于不帶電粒子如X、光子、中子等和任何物質(zhì)僅適用于X或射線，并僅限于空氣介質(zhì)劑量學(xué)含義表征輻射在所關(guān)心的體積V內(nèi)沉積的能量，這些能量可來自V內(nèi)或V外表征不帶電粒子在所關(guān)心的體積V內(nèi)交給帶電粒子的能量，不必注意這些能量在何處，以何種方式損失的表征X或射線在所關(guān)心的空氣體積V內(nèi)交給次級電子用于電離、激發(fā)的那部分能量 聯(lián)系： 4 在輻射場中，某點(diǎn)處放置一個圓柱形電離室，其直徑為0.03m，長為0.1m。在射線照射下產(chǎn)生10-6C的電離電荷。試求在該考察點(diǎn)處的照射量和同一點(diǎn)處空氣的吸收劑量各為多少？解：答：該考察點(diǎn)處的照射量為，該點(diǎn)處空氣的吸收劑量為。5 通過測量，已知空氣中某點(diǎn)處照射量為6.4510-3Ckg-1，求該點(diǎn)處空氣的吸收劑量。解：答：該點(diǎn)處空氣的吸收劑量為。6 在60Co射線照射下，測得水體模內(nèi)某點(diǎn)的照射量為5.1810-2Ckg-1，試計算同一點(diǎn)處水的吸收劑量。（60Co射線能量1.25MeV）解：取射線能量為1.25 MeV，查表1.3得fm=37.64 JC-1，于是，答：同一點(diǎn)處水的吸收劑量為。7 用一個小型探頭的照射量儀器，在實(shí)質(zhì)骨的一個小腔內(nèi)測得照射量為7.7410-3 Ckg-1。設(shè)輻射源的光子平均能量為80 KeV，試計算在此照射條件下實(shí)質(zhì)骨的吸收劑量。解：查表1.3得fm=75.19JC-1，所以8 設(shè)在3min內(nèi)測得能量為14.5MeV的中子注量為1.510-11m-2。求在這一點(diǎn)處的能量注量、能量注量率和空氣的比釋動能各為多少？解：答：這一點(diǎn)處的能量注量為、能量注量率為和空氣的比釋動能為。思考題與習(xí)題（第二章p46） 1 試述影響輻射損傷的因素及其與輻射防護(hù)的關(guān)系。答：有物理因素和生物因素兩大方面。物理因素主要是指：輻射類型、輻射能量、吸收劑量、劑量率以及照射方式等。生物因素主要是指生物體對輻射的敏感性。這兩大因素與輻射防護(hù)的關(guān)系是：了解各因素下產(chǎn)生的生物效應(yīng)，可以更有針對性地進(jìn)行輻射防護(hù)。 2 各舉一例說明什么是輻射對肌體組織的隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)？說明隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)的特征。輻射防護(hù)的主要目的是什么？答：（例子略）隨機(jī)性效應(yīng)的特征：效應(yīng)的發(fā)生幾率與劑量大小有關(guān)。確定性效應(yīng)的特征：有閾值，受到劑量大于閾值，效應(yīng)就會100發(fā)生。輻射防護(hù)的主要目的：防止有害的確定性效應(yīng)，并限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，使之達(dá)到認(rèn)為可以被接受的水平。3 何謂輻射權(quán)重因子和組織權(quán)重因子?答：輻射權(quán)重因子是與輻射品質(zhì)相對應(yīng)的加權(quán)因子，根據(jù)射到身體上（或當(dāng)源在體內(nèi)時由源發(fā)射）的輻射的種類與能量來選定的，其值大致與輻射的品質(zhì)因子Q值相一致，無量綱。 組織權(quán)重因子是器官或組織T受照射所產(chǎn)生的危害與全身均勻受照射時所產(chǎn)生的總危害的比值，也即，它反映了在全身均勻受照下各器官或組織對總危害的相對貢獻(xiàn)，無量綱。 4 有效劑量、待積當(dāng)量劑量、集體有效劑量這些概念的引入是為了什么目的？答：為了計算受到照射的有關(guān)器官或組織帶來的總的危險，相對隨機(jī)性效應(yīng)而言，引進(jìn)了有效劑量。在內(nèi)照射情況下，為了定量計算放射性核素進(jìn)入體內(nèi)所造成的危害，引進(jìn)了待積當(dāng)量劑量。為了量度某一人群所受到的輻射照射，引進(jìn)了集體有效劑量。5 輻射防護(hù)體系（劑量限制體系）主要內(nèi)容是什么?答：三項(xiàng)基本原則：輻射實(shí)踐正當(dāng)化、輻射防護(hù)最優(yōu)化、限制個人劑量當(dāng)量。6 輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)中的限值有哪幾類？并簡述它們的基本概念。答：基本限值：是輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)中的基本標(biāo)準(zhǔn)，它包括有效劑量限值和次級限值兩種。導(dǎo)出限值：可以根據(jù)基本限值，通過一定的模式導(dǎo)出一個供輻射防護(hù)監(jiān)測結(jié)果比較用的限值。管理限值：由主管當(dāng)局或單位主管部門制定的限值。 7 判斷如下幾種說法是否全面，并加以解釋： “輻射對人體有危害，所以不應(yīng)該進(jìn)行任何與輻射有關(guān)的工作”。“在從事放射性工作時，應(yīng)該使劑量愈低愈好”?！拔覀円扇∵m當(dāng)措施，吧劑量水平降低到使工作人員所受劑量當(dāng)量低于限值，就能保證絕對安全”。答：不全面。我們應(yīng)在合理、科學(xué)的輻射防護(hù)指導(dǎo)下安全地進(jìn)行工作。不全面。隨機(jī)性效應(yīng)仍有發(fā)生的可能。違反最優(yōu)化原則。不全面。這樣能很好地避免確定性效應(yīng)的發(fā)生，卻避免不了隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生。8 某實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用241AmBe中子源(En5.0MeV)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，室內(nèi)空間某點(diǎn)的中子注量率為107m-2s-1，當(dāng)工作人員每月工作16.0h，試問二個月內(nèi)在該點(diǎn)處工作人員眼晶體所受的累積劑量當(dāng)量是多少？解：En5.0MeV，查表2.5，得WR10對于中子，能量低于300MeV時，D與K數(shù)值差別完全可以忽略，利用式（1.35）查附表3，對眼睛取近似組織，時間答：二個月內(nèi)在該點(diǎn)處工作人員眼晶體所受的累積劑量當(dāng)量是。9 人體受到能量為0.1MeV的射線照射，測得體表處照射量率為3.010-2Ckg-1s-1，問在這種條件下可連續(xù)工作多少時間? 解：外照射下，職業(yè)照射年平均有效劑量查表2.12，得20mSv。，WT查表2.6，得WT0.01（皮膚）fm取皮膚（軟組織），fm36.43 J/C答：在這種條件下可連續(xù)工作21.2天。 10 一位輻射工作人員在非均勻照射條件下工作，肺部受到50mSva-1的照射；乳腺也受到50mSva-1的照射，問這一年中，她所受的有效劑量當(dāng)量是多少?解：查表2.6，肺的WT0.12，乳腺的WT0.05答：一年中，她所受的有效劑量當(dāng)量是8.5mSv。思考題與習(xí)題（第三章p103）1 何謂輻射源的照射量率常數(shù)、空氣比釋動能率常數(shù)?答：引進(jìn)一個照射量率常數(shù)，用以定量地描述放射性核素在產(chǎn)生照射量率這一方面的特征。 發(fā)射光子的放射性核素的照射量率常數(shù)，是除以A所得的商，即 式中，是距離活度為A(Bq)的放射性核素點(diǎn)源r(m)處，由能量大于的光子(包括光子、內(nèi)軔致輻射和特征X輻射的光子)所造成的照射量率。照射量率常數(shù)的單位是。發(fā)射光子的放射性核素的空氣比釋動能率常數(shù)，是除以A所得的商，即 式中，是距離活度為A(Bq)的放射性核素點(diǎn)源r(m)處，由能量大于的光子(包括光子、內(nèi)軔致輻射和特征X輻射的光子)所造成的空氣比釋動能率。2 何謂窄束、寬束、點(diǎn)源、非點(diǎn)源？答：窄束：（主要不是幾何概念，是物理概念）寬束：（主要不是幾何概念，是物理概念）點(diǎn)源：如果輻射場中某點(diǎn)與輻射源的距離，比輻射源本身的幾何尺寸大5倍以上，即可把輻射源看成是點(diǎn)狀的，且稱其為點(diǎn)狀源，簡稱點(diǎn)源。非點(diǎn)源：凡不是點(diǎn)源的即是非點(diǎn)源。3 何謂積累因子？它與哪些因素有關(guān)？答：積累因子是指在所考察點(diǎn)上，真正測量到的某一輻射量的大小，同用窄束減弱規(guī)律算得的同一輻射量大小的比值。它與屏蔽層厚度、源的形狀、光子能量、屏蔽介質(zhì)的原子序數(shù)及其厚度等因素有關(guān)。4 何謂減弱倍數(shù)、透射比、透射系數(shù)?答：減弱倍數(shù)K：它表示輻射場中某點(diǎn)處沒有設(shè)置屏蔽層的當(dāng)量劑量率，與設(shè)置厚度為d的屏蔽層后的當(dāng)量劑量率的比值，即表示該屏蔽層材料對輻射的屏蔽能力，無量綱。透射比：它表示輻射場中某點(diǎn)處設(shè)置厚度為d的屏蔽層后的X或射線的當(dāng)量劑量率，與設(shè)置屏蔽層前的X或射線的當(dāng)量劑量率的比值，即表示輻射透過屏蔽材料的本領(lǐng)，無量綱。透射系數(shù)：定義為設(shè)置厚度為d的屏蔽層之后，離X射線發(fā)射點(diǎn)1m處，由該X射線裝置單位工作負(fù)荷（即1mAmin）所造成的當(dāng)量劑量，其單位是。5 計算距離活度為3.7108Bq的點(diǎn)狀198Au源0.8m處的照射量率和空氣比釋動能率各為多少?解：答：照射量率為，空氣比釋動能率為。 6 沿墻壁露出一段長1.2m，截面積為5cm2的直形管道，其中有濃度為1.1107Bqcm-3的60Co溶液流動著。求與管軸線中點(diǎn)垂直距離為2m處的照射量率、空氣比釋動能率各為多少？解：這是非點(diǎn)源問題。因管道直徑，遠(yuǎn)小于管道到觀察點(diǎn)距離（2m），所以將管狀源視為線狀源。源的活度為：照射量率為： 空氣比釋動能率為：7 強(qiáng)輻射場所用的輻射源，通常都是在水井中進(jìn)行倒源工作。強(qiáng)輻射源的運(yùn)輸容器高度約為1m，從容器中提出源時，源可高出容器口不超過0.5m?，F(xiàn)倒裝60Co輻射源的活度為1.851015Bq，問需要多深的水井，才能使水井表面的劑量當(dāng)量率低于3Svh-1。解：查表3-4，得按題意，q1，設(shè)源提出容器時距水面的最近距離為r厘米， 根據(jù)以上兩個關(guān)系，作圖。如圖所示，得r328.8cm3.288m所以，水井深度答：水井深度需4.788米。8 簡述射線外照射防護(hù)有何特點(diǎn)。答：射線與物質(zhì)相互作用會產(chǎn)生軔致輻射，因此，在射線外照射防護(hù)的屏蔽中，除了應(yīng)考慮射線本身的屏蔽外，還必須考慮對其在屏蔽材料中產(chǎn)生的次級輻射進(jìn)行屏蔽。10 設(shè)計為存放活度為3.71012Bq的32P點(diǎn)狀源的容器。選定用有機(jī)玻璃作內(nèi)屏蔽層，鉛作外屏蔽層。計算所需的有機(jī)玻璃和鉛各為多厚？假設(shè)離輻射源lm處的當(dāng)量劑量率控制水平為7.5Svh-1。若內(nèi)外層材料顛倒過來，則又將怎么樣？解：（參考P79-80，以及P80例題3）由表3.9知32P的射線的，由表3.10知，有機(jī)玻璃的密度由式（3.60）知，有機(jī)玻璃厚度，實(shí)際中可取0.7cm查附表1，與對應(yīng)的（取空氣，如P80）由式（3.66）由表2.5知，射線的WR1，故由式（3.67），查附表9，得鉛屏蔽層的厚度約為5.3cm。（根據(jù)例題估計） 若，內(nèi)外層顛倒過來，由于射線在高Z材料中比低Z材料中能產(chǎn)生更強(qiáng)的軔致輻射，結(jié)果會形成一個相當(dāng)強(qiáng)的新的X射線輻射源，使得屏蔽效果適得其反。（課本P49）11 設(shè)計一個操作32P的手套箱，箱體用有機(jī)玻璃制作?？紤]手套箱中各種玻璃器皿，而韌致輻射主要是由這些玻璃器皿產(chǎn)生的，其有效原子序數(shù)平均取作13。若操作距離為25cm，要求在該位置上7.5Svh-1。若手套箱不附加高Z材料屏蔽層，則操作32P的最大活度為多少？若操作量增大1000倍，則應(yīng)附加多厚的鉛屏蔽層？解：由表3.9知，32P射線的查附表1，與對應(yīng)的（取空氣，如P80）因?yàn)椴桓郊痈遉材料，故由式（3.67）若操作量增大1000倍，即由式（3.67）查附表9，P202得鉛的屏蔽層厚度為6.48cm。（估計值）12 快中子防護(hù)的特點(diǎn)是什么?為什么常要選擇含氫多的物質(zhì)作為快中子的屏蔽材料?答：快中子防護(hù)的特點(diǎn)：（課本P88，略）選擇含氫多的物質(zhì)作為快中子的屏蔽材料的原因：通過彈性散射使中子能量進(jìn)一步降低到熱能區(qū)。13 論述中子分出截面的理論及其成立的條件。答：分出截面法的基本出發(fā)點(diǎn)在于：選擇合適的屏蔽材料使得中子在屏蔽層中一經(jīng)散射便能在很短的距離內(nèi)迅速慢化并保證能在屏蔽層內(nèi)被吸收。也就是說，那些經(jīng)歷了散射作用的中子被有效地從穿出屏蔽層的中子束中“分出”了，使穿過屏蔽層的都是那些在屏蔽層內(nèi)未經(jīng)相互作用的中子。在這種情況下，即使是寬束中子，它在屏蔽層中的減弱也能滿足簡單的指數(shù)規(guī)律。為了運(yùn)用分出截面法處理寬束中子的減弱，屏蔽材料必須滿足下列條件：屏蔽層足夠厚，使得在屏蔽層后面的當(dāng)量劑量主要是中子束中一組貫穿能力最強(qiáng)的中子的貢獻(xiàn)所致；屏蔽層內(nèi)須含有像鐵、鉛之類的中等重或重的材料，以使入射中子能量通過非彈性散射很快降到1MeV左右；屏蔽層內(nèi)要含有足夠的氫（或充分混合，或放在屏蔽層的最后），以保證在很短的距離內(nèi)，使中子能量從1MeV左右很快地降到熱能，并使其能在屏蔽層內(nèi)被吸收。14 已知226RaBe中子源的活度為3.71012Bq (中子產(chǎn)額見表3.12)，求離源2m處的中子與的當(dāng)量劑量率。解：查表3.12，知中子源的中子發(fā)射率為：答：中子與的當(dāng)量劑量率為。15 利用中子輻射育種，要求種子接受的吸收劑量率為150mGyh-1。若使用活度為3.71013Bq的210PoBe中子源，問種子應(yīng)放在離源多遠(yuǎn)處？解：查表3.12可知，中子源的中子發(fā)射率為： 答：種子應(yīng)放在離源0.15m的地方。16 試計算離活度為3.71011Bq的241AmBe中子源2m處的、和的數(shù)值。若在無屏蔽情況下，按月當(dāng)量劑量1.6mSv控制，問一個月內(nèi)在該處可工作多長時間?解：對于中子，能量低于30MeV時，差別可以忽略。查表3.15，答：一個月內(nèi)在該處可工作28.3h。17 已知241AmBe中子源的活度1.01010Bq，用石蠟屏蔽，離源0.5m處的中子注量率不超過2104m-2s-1，求石蠟屏蔽厚度。解：查表3.18，答：石蠟屏蔽厚度31.9cm。18 241AmBe中子源的中子發(fā)射率為3.2106s-1，經(jīng)石蠟屏蔽后，使其注量率降到40m-2s-1，問需多厚的石蠟屏蔽層？解： 答：石蠟屏蔽層需厚。19 239PuBe中子源的中子發(fā)射率為3.2105s-1，使用12cm石蠟屏蔽后，問距源多遠(yuǎn)時，其中子當(dāng)量劑量就可降低250倍。解： P98 3.86石蠟的r=4.89cm20 241AmBe中子源裝于水桶內(nèi)(見圖3.28)。中子發(fā)射率為3.2107s-1，要求距源0.5m的P點(diǎn)處，當(dāng)量劑量率為110-2mSvh-1，問水屏蔽層需多厚?解：已知 答：水屏蔽層需63.9cm。21 238PuBe中子源的中子發(fā)射率為1108s-1，裝在半徑為0.3m的石蠟罐內(nèi)，求離源0.5m處的當(dāng)量劑量率。解：答：離源0.5m處的當(dāng)量劑量率為。22 241AmBe中子源的中子發(fā)射率為3.2105s-1，分別放于d12cm厚的石蠟、聚乙烯、聚氯乙烯容器中。求離源30 cm處的當(dāng)量劑量率各為多少？(石蠟的)。并比較這三種材料對中子的屏蔽性能。解：答：從石蠟和聚乙烯的比較看，聚乙烯的好。P923.82