混凝土辐射屏蔽

吕焕文、肖锋等。 2100433B

中国核动力研究设计院。

在核电厂中，辐射屏蔽的主要对象是γ射线(γ光子)和中子。γ光子在通过屏蔽体时主要通过光电效应、康普顿散射和电子对形成等过程把能量传递给屏蔽体而被减弱或吸收。光电效应是光子把全部能量传给轨道电子，使电子脱离所在壳层，从原子中释放出来，这对低能γ光子(能量小于几百keV的γ光子)的吸收起主要作用。康普顿散射是光子与自由电子碰撞，把部分能量传给电子，同时改变自己的方向和能量，对降低中能γ光子(能量在几百keV和几MeV之间)的能量起主要作用。电子对形成是γ光子与核的电场发生作用，γ光子完全湮没，其能量转换成一对正负电子的质量和动能以及反冲核的动能，对高能γ光子(能量大于几MeV)的吸收起主要作用。

快中子进入屏蔽体，多数情况是通过弹性散射和非弹性散射将其能量传递给屏蔽物质，变成热中子或超热中子，然后通过辐射俘获等过程被物质吸收。弹性散射是中子和屏蔽物质的原子核发生弹性碰撞，把一部分(极个别情况下是全部)能量传给反冲核，同时改变自己的能量和运动方向。反冲核的质量越小，一次碰撞平均传给它的能量越多。对能量为2 MeV的快中子和氢核碰撞，平均碰撞18次就可以慢化成热中子;而2 MeV的快中子与铅核碰撞则大约需要2000次才能慢化成热中子。非弹性散射与弹性散射不同之点在于反冲核除得到动能外，其本身还处于激发态，并通过放出γ射线而回到稳态。非弹性散射发生的概率随中子能量和屏蔽物质原子序数的增加而增加。一次非弹性散射可以把相当多的能量传给反冲核，所以非弹性散射是快中子(能量大于1 MeV)减速的主要过程。辐射俘获[(n，γ)反应]是中子被屏蔽物质吸收的最后一个过程。大多数核素都易与热中子发生(n，γ)反应，少数核素还易与超热中子发生共振吸收反应。

与辐射源屏蔽相关的辐射包括：（a）辐射源有用线束。（b）穿过辐射源组装壳体的泄漏辐射，它是非有用线束。(c)散射辐射，即受到有用线束和泄漏辐射直接照射的对象、患者、装置部件以及建筑物壁的散射辐射。（d）天空散射辐射，即穿过屏蔽室顶的辐射（主要是有用线束和泄漏辐射）与屏蔽室顶上方空气作用，散射至屏蔽室外围环境区的辐射。(e)侧散射辐射，即辐射源射入屏蔽室顶的辐射与屋顶屏蔽室外一定距离处人员驻留建筑物重高于屋顶的楼层。(f)在辐射能量较高时（如质子治疗），有用线束和泄漏辐射直接照射到物质上发生核反应所产生的中子及相关的 致辐射，它是伴生的次级辐射。2100433B