辐射防护导论课后题及其答案

思考题与习题（第一章p21）

1． 为什么定义粒子注量时，要用一个小球体?

答：粒子注量da dN /＝Φ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“Φ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ρμ/：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ρ

μ/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ρμ/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p tr μμμ+＝知，质量能量转移系数ρ

μ/tr 是质量减弱系数ρμ/的一部分；

由()()g tr en -1//ρμρμ＝知，某物质对不带电粒子的质量能量吸收系数ρμ/en ，是质量能量转移系数ρ

μ/tr 和

()g -1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

联系：()g -1K D ＝

X ?=m m f D

4． 在γ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γ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：()()Gy D kg C l d dm dQ a 372.0011.085.33X 85.33011.01.003.014.34

129.11041101

26

26=?==?=????=??=X ---πρ＝

答：该考察点处的照射量为()1

011

.0-?kg C ，该点处空气的吸收剂量为()Gy 372.0。 5． 通过测量，已知空气中某点处照射量为6.45×10-3C ·kg -1，求该点处空气的吸收剂量。 解：()Gy D a 218.01045.685.33X 85.333=??==-

答：该点处空气的吸收剂量为()Gy 218

.0。

6． 在60Co γ射线照射下，测得水体模内某点的照射量为5.18×10-2C ·kg -1，试计算同一点处水的吸收剂量。

解：取γ射线能量为8MeV ，查表1.3得f m =36.86J ·C -1，于是，

()Gy X f D m m 909.11018.586.362=??=?=-

答：同一点处水的吸收剂量为()Gy 909

.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7.74×10-3 C ·kg -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f m =75.19J ·C -1，所以 ()Gy X f D m m 582.01074.719.753=??=?=-

答：在此照射条件下实质骨的吸收剂量为()Gy 582

.0。

8． 设在3min 内测得能量为14.5MeV 的中子注量为1.5×10-11m -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303585.0105.11010239.0/0019.060

3348.0/348.010602.1105.14105.1E 114822

19611k k n f Gy f K s m J dt d m J =????=Φ==?=ψ==?????=?Φ=ψ---ψ 答：这一点处的能量注量为()2/348.0m J 、能量注量率为()s m J 2

/0019.0和空气的比释动能为()Gy 03585.0。

思考题与习题（第二章p46）

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?

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）的答：辐射权重因子

R

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。

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，组织权重因子

T

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：

①“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”。

②“在从事放射性工作时，应该使剂量愈低愈好”。

③“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：①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。

②不全面。随机性效应仍有发生的可能。违反最优化原则。

③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

241Am —Be 中子源(En ＝5.0MeV)进行实验，室内空间某点的中子注量率为107m -2·s -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：En ＝5.0MeV ，查表2.5，得W R ＝10

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，

2810448.0cm Gy f K ??=- 时间)(1152006060162s t =???=

)

(16.5516.010)

(516.0115200101010448.0.748.Sv D W H Gy t f f K D R

R T R T K K R T =?=?==????=?=Φ==∑--? 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)(16.5Sv 。

9． 人体受到能量为0.1MeV 的γ射线照射，测得体表处γ照射量率为3.0×10-2μC ·kg -1·s -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 T

T H W E ，W T 查表2.6，得W T ＝0.01（皮肤）

)(21

2)(15.2)(201.01020..3

Sv W H D W D W H Sv W E H R

R T R T R R

R T R T T

T

T ===∴?==?==∴∑∑∑-光子＝，得，查表Θ

f m 取皮肤（软组织），f m ＝36.43 J/C

)(2.21)(1083.110100.30549.0)/(0549.043.362662..天，得由=?=??======

∴=--s X dX dt dt dX X kg C f D X X

f D m R T m R T &&Θ

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50mSv ·a -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W T ＝0.12，乳腺的W T ＝0.05

)(5.8)(105.8105005.0105012.0333mSv Sv H W E T

T T =?=??+??==∴---∑

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p103）

1． 何谓γ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δΓ，用以定量地描述γ放射性核素在产生照射量率这一方面的特征。 发射γ光子的放射性核素的照射量率常数δΓ，是X r

&2除以A 所得的商，即 A X

r /2&=Γδ 式中，X

&是距离活度为A(Bq)的放射性核素γ点源r(m)处，由能量大于δ的光子(包括γ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δΓ的单位是1112---????s Bq kg m C 。

发射γ光子的放射性核素的空气比释动能率常数k Γ，是K r

&?2除以A 所得的商，即 A K

r k /2&?=Γ 式中，K

&是距离活度为A(Bq)的放射性核素γ点源r(m)处，由能量大于δ的光子(包括γ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

d H &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η：它表示辐射场中某点处设置厚度为d 的屏蔽层后的X 或γ射线的

当量剂量率)(1

d H &，与设置屏蔽层前的X 或γ射线的当量剂量率10H &的比值，即表示辐射透过屏蔽材料的本领，无量纲。

透射系数ζ：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1mA ·min ）所造成的当量剂量，其单位是12m in)(-???mA m Sv 。

5． 计算距离活度为3.7×108Bq 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：)(1073.88.01051.1107.3)(10595.28.010488.4107.3192

1782111021982-------??=???=Γ=???=???=Γ=s Gy r A K s kg C r A X k a && 答：照射量率为)(10

595.21110---???s kg C ，空气比释动能率为)(1073.819--??s Gy 。

6． 沿墙壁露出一段长1.2m ，截面积为5cm 2的直形管道，其中有浓度为1.1×107Bq ·cm -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)(52.25

4cm d =?=π，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：Bq V A s 97106.61205101.1A ?=???=?=

照射量率为：

1191189110012.42

22.122.110503.2106.6222A X ------???=???????=Γs kg C tg r L tg Lr ＝& 空气比释动能率为：

171179110390.1222.122.11067.8106.6222A -----??=???????=Γ=s Gy tg r L tg Lr K k &

答：照射量率为11910012.4---???s kg c ，空气比释动能率为

1710390.1--??s Gy 。

7． 强辐射场所用的γ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1.85×1015Bq ，问需要多深的水井，才能使水井表面的剂量当量率低于3μSv ·h -1。

解：查表3-4，得1121186010503.2)(----?????=Γs Bq m kg C Co

按题意，q ＝1，设源提出容器时距水面的最近距离为r 厘米，

(2)

---f(r)f(d)K 6K )1(--1016.210

103110503.21085.1104.1104.1212426181552..5=??=?????????=??Γ?=K ----＝的：又满足附表而r r r H q A h L & 根据以上两个关系，作图。

如图所示，得r ＝328.8cm ＝3.288m

所以，水井深度)(788.45.01288.35.01m r l =++=++=

答：水井深度需4.788米。

8． 简述β射线外照射防护有何特点。

答：β射线与物质相互作用会产生轫致辐射，因此，在β射线外照射防护的屏蔽中，除了应考虑β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β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3.7×1012Bq 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7.5μSv ·h -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β射线的MeV E MeV E 695.0711.1max

==β，，由表3.10知， 有机玻璃的密度85.518.13=?=-e Z cm g ，ρ

由式（3.60）知，

()[]2)711.1ln(0954.0265.1ln 0954.0265.1790.0)711.1(412.0412.0---?=?==cm g E R E

有机玻璃厚度cm R d

67.018.1/790.0/===ρ，实际中可取0.7cm 查附表1，与MeV E 695.0=β

对应的kg m en /10918.2/23-?=ρμ（取空气，如P80）

由式（3.66） 1

33

212142141040.110918.2)1

695.0(85.5107.31058.4)/()(1058.4-----??=???????=?=h Gy r

E AZ D en b e ρμ&

由表2.5知，β射线的W R ＝1，故 131040.1--??==h Sv D W H R

&& 由式（3.67）

3

3

6

.

.2142.

.1036.51040.1105.7)/(1058.4----?=??==????≤H

H q

E AZ r H h L en b e h L &&&ρμη 2108.1/1?==∴ηK ，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β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 &≤7.5μSv ·h -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 β射线的MeV E MeV E 695.0711.1max

==β， 查附表1，与MeV E 695.0=β对应的kg m en /10918.2/23-?=ρμ（取空气，如P80）

因为不附加高Z 材料，故13Z 1e ＝，而=η

由式（3.67）

Bq

1059.5A 11

10918.2695.013A 1058.425.01056.71

)/(1058.483214262142.

.?∴?????????????----＝＝）（）（即：＝q E AZ r H en b e h L ρμ& 若操作量增大1000倍，即时＝Bq 1059.51000A 111

?=A

由式（3.67） 100011000

111000

1)/(1058.41

12142..==∴=?=????=

-ηρμηK q

E AZ r H en b e h L & 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：

①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； ②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；

③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226Ra —Be 中子源的活度为3.7×1012Bq (中子产额见表3.12)，求离源2m 处的中子与γ的当量剂量率。

解：查表3.12，知中子源的中子发射率为：

)67.61(22.02220082183001006.62

10758.1107.329.371W D W 2)

4P99(29.373.14.2184.0,1W ,

10758.1,4.337081003.1105.342

4105.1105.3415.3105.110405107.31111

1

5218122R R 1226R 12182261

161529,2

15,1

9612-----------------?=??+∴?=??=?????=Γ??=???=Γ?=??=????=?=??=?=???==s Sv h Sv h Sv H H h Sv s Sv R A f H m C J f MeV R kg m C R h Sv s Sv f H m Sv f s Ay n m m n H n n H I I μμγμγγγμπ?δγ

γ＝＝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γ的当量剂量率为122.0-?h

Sv 。

15． 利用中子辐射育种，要求种子接受的吸收剂量率为150mGy ·h -1。若使用活度为3.7×1013Bq 的210Po —Be 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：

m

r r

h Sv h Sv D H MeV Be Po s Sv r

f H m Sv f Be Po s Ay R I R n n H I n H I I 15.0125.13600105.354105.2125.1101505.7W 5.7W 15.32.4E 105.354105.2105.35,15.3105.2106.67107.31529

1132101

1529,2

15,2101

9613=∴=?????∴?=???=?===-?????=?=??=-?=???==---------ππ?δ&&&，，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3.7×1011Bq 的241Am —Be 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：12526

1121098.32

4101.54107.34---??=????=?=s m r Ay ππ? 对于中子，能量低于30MeV 时，K D

&&≈，差别可以忽略。 查表3.15，4.7=R W

h H

H t h Sv s Sv f H s Gy W H D K L n H R I 3.28106.56106.16.561057.110

5.391098.3101.24

.71057.163

118155,1

98=??==?=??=???=?=??=?===---------&&&&&月工作时间μ? 答：一个月内在该处可工作28.3h 。

17． 已知241Am —Be 中子源的活度1.0×1010Bq ，用石蜡屏蔽，离源0.5m 处的中子注量率不超过?＝2×104m -2·s -1，求石蜡屏蔽厚度。

解：查表3.18，1118.0-=∑cm R

cm r q B Ay d q B q B s Ay L n R n n 9.31102)5.0(4151041.5ln 118.014ln 188.3P70P97151041.5101.54100.142521

5610=??

??????????=?????????∑===?=???==--π?πδ）得，由式（）

为居留因子，取法见；取法见，（，答：石蜡屏蔽厚度31.9cm 。

18． 241Am —Be 中子源的中子发射率为3.2×106s -1，经石蜡屏蔽后，使其注量率降到40m -2·s -1，问需多厚的石蜡屏蔽层？

解：15118.01===∑-q B cm n R ，，

m

d d d

e d q B Ay e d L n d R 7356.010183.3140415102.3432

258.112=??=?????=????=?∑估值，迭代，得π?π 答：石蜡屏蔽层需m 7356.0厚。

19．？239Pu —Be 中子源的中子发射率为3.2×105s -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． 241Am —Be 中子源装于水桶内(见图3.28)。中子发射率为3.2×107s -1，要求距源0.5m 的P 点处，当量剂量率为1×10-2mSv ·h -1，问水屏蔽层需多厚?

解：已知117103.015102.3--=∑==?=cm q B s R n ，，，δ

cm r q B d s m h m m Sv f f H L n R L L n

H n H L I I 9.631003.7)5.0(415102.3ln 103.014ln 11003.71053.2105.3910101105.3942721

241281532215,,=????????????=?????????∑=∴??=????=??∴??=?=--------π?πδ???＝，得

，查表，&Θ

答：水屏蔽层需63.9cm 。

21． 238Pu —Be 中子源的中子发射率为1×108s -1，装在半径为0.3m 的石蜡罐内，求离源0.5m 处的当量剂量率。

解：

）

（取，，，，Pu m Sv f q B m d s n H

n I 239215,18102.35153.0101??====?=--δ 1

730118.01528

,21063.15102.355

.041014--?--?∑-??=??????=???=s Sv e e B f r H d n n H R I ππδ&答：离源0.5m 处的当量剂量率为1710

63.1--??s Sv 。

22． 241Am —Be 中子源的中子发射率为3.2×105s -1，分别放于d ＝12cm 厚的石蜡、聚乙烯、聚氯乙烯容器中。求离源30 cm 处的当量剂量率各为多少？(石蜡的

∑-H 1079.0cm ＝)。并比较这三种材料对中子的屏蔽性能。

解：2

15,1

21115105.39123.0118.01512102.3m Sv f cm cm q B cm d s n H R R n I ??==∑=∑===?=----，，，，，δ 看，聚乙烯的好。

从石蜡和聚乙烯的比较的数据，无法计算。

聚氯乙稀：缺少聚乙烯：石蜡：R 1830123.01525,21812118.0152

5,21027.15105.393.04102.341036.15105.393.04102.342

1

∑??=??????=???=??=??????=???=--?--?∑---?--?∑-s Sv e e B f r H s Sv e e B f r H d n n H d n n H R I

R I ππδππδ&&答：从石蜡和聚乙烯的比较看，聚乙烯的好。

23．？226Ra —Be 中子源的活度为3.7×1010Bq 。设计一个内层用铅，外层用石蜡的容器。要求在离源1m 处的总当量剂量率为1×10-3mSv ·h -1，求需多厚的铅与石蜡。

解：？？？

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