中国现代教育装备
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 教育科技  
β-固体放射源射线屏蔽装置的设计和应用
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2022-2-26 14:02:28
  [导读]辐射屏蔽是辐射安全防护工作的关键环节。常规简易的辐射屏蔽手段偏重于静态防护,无法解决实验过程中的辐射防护问题。设计了一种β-固体放射源辐照装置,通过高密度材料铅与内置的低密度材料有机玻璃组合,将固体放射源固定在屏蔽装置内部的有机玻璃内,样品通过放样装置(插板)接受放射源辐照,避免了直接移动90Sr-90Yβ放射源的操作。经测试,该装置有很好的射线屏蔽效果,距屏蔽装置5 cm处和100 cm处的剂量当量率分别为6.02 μSv/h和0.28 μSv/h,远低于国家标准限值,能够有效保证操作过程中实验人员的人身安全,对于辐照装置的屏蔽设计及β-固体放射源放射安全防护具有一定参考意义。

  辐照是使辐射作用于物质,导致物质的结构和组成发生变化的过程[1]。辐照装置是核技术应用研究的重要设施。辐照装置的设计因放射源的种类、使用目的等的差异而有所不同,需要根据研究内容设计。辐照装置不仅考虑便于开展相关核技术应用工作,还要保证辐射安全防护水平达到相关的国家标准。

  辐射安全防护的三要素是距离、时间和屏蔽[2]。其中,屏蔽技术是辐射安全防护工作的关键环节,也最具技术含量[2-7]。当射线穿透物质时,在放射源与人体之间设置足够厚的屏蔽材料,能够大幅度地降低辐射水平,达到防护的目的[4,8-12]。尽管β粒子的贯穿能力远小于γ射线,但其对人体表层组织的损伤是不可忽视的。而且它在屏蔽层中会产生韧致辐射,所以对它的屏蔽防护有其特殊性[13]。铅、混凝土等高密度材料是常用的辐射屏蔽材料,针对不同种类的射线,如β射线,需用有机玻璃等低密度材料屏蔽来减少韧致辐射,因此两者通常结合使用[14-15]。

  在β射线外照射屏蔽装置的设计上,主要是用高密度的铅块搭建外层铅室,再在铅室内放置低密度的有机玻璃架子来达到复合屏蔽的效果。这类装置只能进行简易的射线屏蔽,而且属于静态防护。当放射工作人员进行实验操作时,容易出现射线泄露,且操作不便。比如,在需要移动放射源或在其周边放样时,放射工作人员必须要打开屏蔽装置,在此过程中不可避免地会受到射线辐照。因此,常规简易的辐射屏蔽手段无法有效解决实验过程中的辐射防护问题[14,16-18]。

  为解决辐射屏蔽与实验操作之间的矛盾,在多次实验的基础上,设计开发了一种新型、放样安全的辐照装置,满足小型β-固体放射源使用中辐射安全防护的需要。放射源固定在屏蔽装置内部,样品通过放样装置(有机玻璃插板)接近放射源,避免了直接移动放射源的操作。

  1 辐照装置屏蔽层厚度的经验计算

  2 辐照装置的设计

  3 辐照装置的操作

  4 屏蔽效果测试

  5 结语

  辐射屏蔽技术是辐射安全防护的关键。本文描述的这种放样安全的辐照装置,经测试能取得很好的射线屏蔽效果,射线剂量率远低于国家标准限值,以保证实验人员在操作过程中的人身安全。该装置设计已获得国家知识产权局颁发的发明专利证书[18]。

  参考文献

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战永佳1 周锐2 潘宝林3

1.首都师范大学国有资产管理处

2.中国地震局地震预测研究所

3.首都师范大学资源环境与旅游学院


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