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第1章 原子核与放射性 1

1．1 原子与原子核 1

1．1．1 原子 1

1．1．2 原子质量 2

1．1．3 原子核 3

1．2 原子核的结合能 4

1．2．1 一般的质能关系 4

1．2．2 原子核的质量亏损 4

1．2．3 原子核的结合能 5

1．2．4 原子核的稳定性 6

1．3 放射性及其种类 7

1．3．1 放射性的一般现象 7

1．3．2 α衰变 8

1．3．3 β衰变 9

1．3．4 γ跃迁 9

1．4 放射性衰变规律 10

1．4．1 放射性衰变的一般规律 10

1．4．2 半衰期和平均寿命 11

1．4．3 分支衰变 12

1．4．4 放射性活度及单位 12

1．5 级联衰变与放射性平衡 13

1．5．1 级联衰变 13

1．5．2 暂时平衡 14

1．5．3 长期平衡 14

1．5．4 不成平衡 15

1．6 核反应 15

1．6．1 核反应概念 15

1．6．2 反应截面与产额 16

1．6．3 核反应类型与实现途径 16

1．7 核裂变与核聚变 17

1．7．1 核裂变 17

1．7．2 裂变产物及其特征 19

1．7．3 裂变能 20

1．7．4 核聚变 20

1．8 人工放射源的生产及其应用 21

1．8．1 反应堆生产放射性同位素 22

1．8．2 加速器生产放射性同位素 22

1．8．3 放射性生长规律 22

1．8．4 其他生产方法 23

思考题 23

参考文献 24

第2章 射线与物质的相互作用 25

2．1 α粒子与物质相互作用 25

2．1．1 α粒子的性质 25

2．1．2 α粒子与物质相互作用 25

1．电离和激发 25

2．α粒子的射程 28

2．2 β射线与物质相互作用 31

2．2．1 β射线的产生和特点 31

2．2．2 β射线与物质相互作用 31

1．电离能量损失 31

2．辐射能量损失 32

3．β粒子的多次散射 33

2．2．3 β射线的吸收和射程 34

1．β射线的吸收和最大射程 34

2．β射线在物质中的吸收规律 35

2．2．4 正电子与物质相互作用 36

2．3 γ和X射线与物质相互作用 36

2．3．1 光电效应 37

1．光电子的能量 37

2．光电效应的截面 38

2．3．2 康普顿效应 39

1．散射光子和反冲电子 39

2．康普顿散射截面 40

2．3．3 电子对效应 41

1．电子对的能量 41

2．电子对效应的截面 41

2．3．4 γ射线的吸收 42

1．γ射线吸收规律 42

2．γ射线吸收的特点 45

2．4 中子与物质相互作用 45

2．4．1 中子的特性 45

2．4．2 中子的来源 46

1．放射性同位素中子源 46

2．反应堆中子源 47

3．加速器中子源 47

2．4．3 中子与物质相互作用 48

1．中子的慢化 48

2．中子的吸收 50

2．5 射线与物质相互作用特点小结 52

思考题 53

参考文献 53

第3章 辐射剂量学基础 55

3．1 电离辐射 55

3．2 辐射量和单位 56

3．2．1 辐射场中的量 56

1．粒子注量Φ 56

2．粒子注量率φ 56

3．谱分布 56

4．能量注量Ψ 57

5．能量注量率ψ 57

6．能量注量与粒子注量的关系 57

3．2．2 相互作用系数 57

1．带电粒子与物质的相互作用系数 57

2．γ射线与物质的相互作用系数 58

3．2．3 辐射剂量学中的量 60

1．吸收剂量及其应用 60

2．比释动能及其应用 62

3．照射量及其应用 67

3．3 辐射的生物学效应 70

3．3．1 辐射对人体健康的影响 70

1．辐射的作用过程 70

2．辐射的作用效果 71

3．3．2 随机性效应与确定性效应 71

3．3．3 影响辐射生物学效应的因素 72

1．物理因素 72

2．生物因素 74

3．3．4 辐射防护中的量 76

1．与个体相关的辐射量 76

2．与群体相关的辐射量 80

3．用于环境和个人监测的ICRU量 81

3．3．5 一些确定性效应的阈值 83

3．4 辐射剂量监测原理与方法 84

3．4．1 电离法测量辐射剂量 84

1．照射量的标准测量方法 84

2．布拉格-戈瑞原理与空腔电离室 87

3．4．2 测量辐射剂量的其他方法 93

1．G-M计数器在剂量测量中的应用 93

2．闪烁计数器在剂量测量中的应用 94

3．胶片剂量计在剂量测量中的应用 95

4．荧光玻璃剂量计在剂量测量中的应用 95

5．热释光剂量计在剂量测量中的应用 96

6．测量剂量的化学方法 97

思考题 97

参考文献 98

第4章 核辐射探测方法 99

4．1 气体探测器 100

4．1．1 气体探测器的工作原理 100

1．气体的电离 100

2．离子的收集和电压电流曲线 100

4．1．2 电离室 102

4．1．3 正比计数器 103

4．1．4 G-M计数管 104

4．2 闪烁探测器 105

4．2．1 闪烁计数器的工作原理 105

4．2．2 闪烁体 107

1．几种常用的闪烁体 107

2．闪烁体的物理特性 108

3．闪烁体的选择 110

4．2．3 光电倍增管 110

1．光电倍增管的工作原理 110

2．光电倍增管的物理性能 111

4．2．4 闪烁计数器的输出脉冲 112

4．3 半导体探测器 113

4．3．1 半导体探测器的工作原理 113

4．3．2 常见的半导体探测器 114

1．面垒型半导体探测器 114

2．漂移型半导体探测器 114

3．PIPS离子注入表面钝化Si探测器 115

4．高纯锗半导体探测器（HPGe） 115

4．4 中子探测器 116

4．4．1 中子探测的基本原理 116

4．4．2 常用中子探测器简介 116

1．BF3正比计数器 116

2．硼电离室和裂变室 116

3．3He气体探测器 116

4．闪烁中子探测器 116

5．半导体探测器 117

4．5 热释光探测器（TLD） 117

4．5．1 热释光探测器的基本原理 117

1．发光强度曲线 118

2．加热发光装置的主要组成部分 118

3．常用的热释光的种类 119

4．5．2 热释光探测器的剂量学特性 119

4．6 射线强度或放射源活度的测量 120

4．6．1 探测器的探测效率 120

4．6．2 影响探测效率的因素 120

4．7 射线能量的测量 121

4．7．1 能量刻度及线性 121

4．7．2 能量分辨率 122

1．能量分辨率定义 122

2．影响谱仪能量分辨率的主要因素 123

4．8 辐射监测网络系统的发展 124

4．8．1 辐射测量仪表和测量方式的多样化 124

4．8．2 监测数据的多样化 124

思考题 125

参考文献 125

第5章 辐射来源及其影响 126

5．1 天然辐射源 126

5．1．1 宇宙辐射 127

5．1．2 宇生放射性核素 128

5．1．3 原生放射性核素 128

1．钍系 128

2．铀系 129

3．锕系 129

4．单次衰变的天然放射性核素 132

5．2 人工辐射源 134

5．2．1 矿物开采与应用对辐射水平的影响 134

5．2．2 核燃料循环对辐射水平的影响 134

1．铀矿开采和加工 135

2．235U的浓缩及铀燃料元件制造 135

3．反应堆运行 136

4．乏燃料后处理 136

5．固体废物的处置和运输 136

5．2．3 核爆炸及核试验对辐射水平的影响 137

5．2．4 放射源及其应用 139

5．2．5 射线装置及其应用 141

1．X射线机 141

2．加速器 141

5．3 辐射事故对辐射水平的影响与危害 142

5．3．1 核设施事故 142

5．3．2 核技术应用中发生的事故 143

5．3．3 放射性物质运输和废物贮存发生的事故 144

5．3．4 伴生矿事故 144

5．4 放射性物质在环境中的迁移 144

5．4．1 放射性物质在大气中的迁移 144

5．4．2 放射性物质在地表水体中的迁移 145

5．4．3 放射性物质在岩石、土壤和地下水中的迁移 145

5．4．4 放射性物质通过生物链向人的转移 146

思考题 146

参考文献 147

第6章 辐射防护 148

6．1 辐射防护的基本原则 148

6．1．1 辐射防护的目的 148

6．1．2 辐射防护体系 148

1．实践的正当性 148

2．剂量限制和潜在照射危险限制 148

3．辐射防护最优化 149

4．剂量约束和潜在照射危险约束 149

5．医疗照射指导水平 149

6．2 辐射防护标准和各种限值 149

6．2．1 基本限值 149

1．有效剂量限值和当量剂量限值 149

2．次级限值 150

6．2．2 导出限值 151

1．表面污染控制水平的导出限值 151

2．氡子体和？子体的摄入量及照射量限值 152

6．2．3 参考水平 153

6．3 外照射及其防护 153

6．3．1 X或γ射线外照射的防护 153

1．γ点源的空气吸收剂量率计算 153

2．窄束X或γ射线的减弱规律 154

3．宽束X或γ射线的减弱规律 154

6．3．2 带电粒子外照射的防护 156

1．电子束的剂量计算 156

2．β粒子和单能电子束的屏蔽 157

6．3．3 中子外照射的防护 157

6．4 内照射及其防护 158

6．4．1 放射性物质进出人体的途径 158

6．4．2 内照射防护的一般措施 159

6．4．3 放射工作场所的分级、分区 161

1．非密封放射工作场所的分级 161

2．放射工作场所的分区 161

思考题 162

参考文献 162

第7章 辐射安全与辐射事故应急 163

7．1 典型辐射事故简介 163

7．1．1 辐照装置事故 163

7．1．2 γ探伤事故 164

7．1．3 放射治疗事故 165

7．1．4 核工业事故 165

7．1．5 其他辐射事故 166

7．2 放射源保安临时性导则简介 166

7．2．1 相关定义 167

1．清点（accounting） 167

2．设计基准威胁（design basis threat） 167

3．总量盘点（inventorying） 167

4．管理（management） 167

5．核材料（nuclear material） 167

6．主要责任者（principal parties） 167

7．安全（safety） 167

8．安全文化（safety culture） 167

9．保安（security） 167

10．保安文化（security culture） 168

7．2．2 目的和范围 168

1．目的 168

2．范围 168

7．2．3 保安设计和评价 168

1．总体策略 168

2．威胁评价 169

3．保安级别的执行目标（根据威胁评价结果确定的保安级别） 169

4．放射源保安级别的定位（按照放射源分类法确定保安级别） 170

7．2．4 保安措施 171

1．管理措施 171

2．技术措施 171

3．通用管理措施 172

7．2．5 责任和管理机构 172

1．审管部门 172

2．主要责任者 173

3．负责放射源的人员 173

7．2．6 总量盘点和记录 173

7．2．7 状态和事件报告制度 174

7．2．8 专门保安措施导则 174

7．3 辐射安全目标与质量保证 175

7．3．1 相关基本概念 175

7．3．2 辐射安全目标 175

7．3．3 质量保证 176

1．安全评价 176

2．对设计的要求 177

3．对运行操作的要求 178

7．4 辐射事故应急响应 179

7．4．1 辐射事故定义 179

7．4．2 辐射事故分级及报告制度 180

1．辐射事故分级 180

2．辐射事故报告 180

7．4．3 辐射事故应急 181

1．应急组织 181

2．辐射事故应急响应 184

7．5 辐射安全文化的建立 186

7．5．1 安全文化概念 186

7．5．2 核安全文化的建设 186

1．对决策层的要求 186

2．对管理层的要求 187

3．对个人的响应的要求 187

7．5．3 推进安全文化发展的一些良好实践 188

1．高级管理层的承诺和参与 188

2．风险分析方法的推行 188

3．将错误作为学习的机会 188

4．事件的深入分析 188

5．强化安全培训 188

7．5．4 安全文化建设的意义 189

思考题 189

参考文献 189

附录1 放射性测量中的统计误差 190

A1．1 放射性测量结果的表示 190

A1．2 误差的计算 191

A1．2．1 误差传递公式 191

A1．2．2 多次测量结果的误差 192

A1．2．3 计数率的统计误差 192

A1．2．4 考虑本底时误差的计算 193

附录2 有效数字的定义及运算规则 195

A2．1 有效数字的定义 195

A2．2 有效数字的正确表示 195

A2．3 有效数字的运算 195

附录3 辐射安全与防护监管机构及相关法律法规概要 197

A3．1 相关国际组织和国内监管机构介绍 197

A3．1．1 相关国际组织 197

1．国际原子能机构（International Atomic Energy Agency，IAEA） 197

2．国际放射防护委员会（International Commission on Radiological Protection，ICRP） 198

3．联合国原子辐射效应科学委员会（United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation，UNSCEAR） 198

A3．1．2 国内监管机构 198

1．核与辐射安全监管机构发展沿革 198

2．国家核安全局核与辐射安全监管机构 199

A3．2 《电离辐射防护和辐射源安全基本标准》 200

A3．2．1 我国辐射防护基本标准的历史沿革 200

A3．2．2 新基本标准的制定原则 201

A3．2．3 新基本标准的适用范围 201

A3．2．4 新基本标准的主要特点 201

A3．2．5 一般要求 201

1．实践 201

2．源 202

3．照射 202

4．干预 202

5．排除 203

A3．2．6 对实践的主要要求 203

A3．2．7 辐射防护要求 203

A3．2．8 职业照射的控制 203

1．工作场所的监测和评价 204

2．监测的质量保证 205

3．健康监护 205

4．表面污染控制水平和非密封源放射工作场所分级 205

A3．2．9 天然辐射照射 205

A3．2．10 医疗照射的控制 206

1．医疗照射的正当性判断 206

2．医疗照射的防护最优化 206

A3．2．11 公众照射的控制 206

1．责任 206

2．外照射源控制 206

3．非密封源工作场所中放射性污染的控制 207

4．参观访问人员的控制 207

5．放射性废物管理 207

6．放射性物质向环境排放的控制 207

7．含放射性物质消费品的管理 208

A3．3 《中华人民共和国放射性污染防治法》 208

A3．3．1 立法的指导思想 208

A3．3．2 立法原则 208

A3．3．3 放射性污染防治法的要点 208

1．法律对放射性污染的定义 208

2．适用范围 209

3．国家对放射性污染统一监督管理 209

4．依据法律制定相关标准 209

5．建立了放射性污染防治的有关制度 209

A3．4 《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》 209

A3．4．1 基本情况 209

A3．4．2 许可和备案 210

A3．4．3 安全和防护 210

A3．4．4 辐射事故应急处理 211

A3．4．5 监督检查 211

A3．5 《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》 212

A3．5．1 基本情况 212

A3．5．2 适用范围 212

A3．5．3 许可证的分级审批颁发 212

A3．5．4 辐射活动的分级审批与备案 212

A3．5．5 环境影响评价文件的分类 212

A3．5．6 许可证申领条件 213

A3．5．7 放射性标识及有关说明 214

A3．5．8 废源的处理 215

A3．5．9 放射性同位素与射线装置台账 215

A3．5．10 辐射工作单位年度评估 215

A3．5．11 监督管理年度总结 215

A3．5．12 豁免管理 215