电离辐射防护基础

核能与核技术的广泛应用和迅速发展，给人类带来了巨大的利益，并呈现出广阔的前景。但电离辐射对人体会产生一定的辐射损伤，过量的辐射照射会对人体造成危害。由于历史条件和技术水平的限制，人们在早期的相关研究与实践中为此付出了一定的代价。随着对辐射损伤认识的逐步深入和新技术的发展，辐射安全的重要性得到了进一步的确认，相关的研究也取得了很大进展。经验表明，凡是应用核能和核技术及从事电离辐射研究的单位，都必须把辐射安全和防护问题放在首位。做好辐射防护工作，制定并实施科学的管理条例和有效的防护措施，是使核能和核技术得到广泛应用的保障。
本书是作者在长期从事电离辐射防护教学和研究的基础上撰写而成，主要内容着眼于辐射防护的基本理论，探讨电离辐射的产生、常用量与单位、射线与物质的相互作用、辐射及辐射场的性质、对人体健康的影响及危害、外照射和内照射的防护方法与屏蔽技术、监测与管理体系、电离辐射安全技术等问题，希望能为各相关领域的科研教学人员和广大社会公众了解电离辐射防护知识、增强自我防护意识、加强核技术应用安全管理提供有益的帮助和参考。
本书在编写过程中得到了清华大学工程物理系桂立明教授的大力帮助和支持。中国科学技术大学李裕熊教授生前也对本书框架提出了宝贵的意见和建议，在此谨以本书表达对李教授深深的怀念。李珏忻、何丽娟、丁思远、齐雅平、李师、徐航、谭秋云、李传冰等老师和同学在本书素材与书稿校核等方面给予了大力的帮助和支持，在此向他们表示诚挚的感谢。
由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，恳请读者不吝指正。
作者2020年7月

本教材主要介绍与辐射防护有关的各种基础知识，包括辐射防护的基本概念、常用量与单位、射线与物质的相互作用、辐射及辐射场的性质、辐射对人体健康的影响、辐射防护标准、辐射防护技术实施方案及一些基本屏蔽计算方法和辐射监测等。可作为核相关专业的本科生和研究生教材，也可作为管理部门电离辐射安全与防护培训教材以及科研人员的参考用书。

中国科学技术大学副教授，硕士生导师。2008年博士毕业于核工业西南物理研究院，获得核科学技术专业博士学位，2009年9月被引进到中国科学技术大学核科学技术学院从事教学与科研工作。现为中国科学技术大学核科学技术学院辐射防护与环境保护教研室主任、核科学技术学院党委委员兼教工支部书记、中国辐射防护学会理事、安徽省核应急专家组成员、《辐射防护》杂志编委、International Journal of Magnetism & Nuclear Science (IJMN)副主编、第十三届国际辐射屏蔽大会技术委员会委员、美国核学会辐射防护与屏蔽分会技术委员会委员等。《核技术》、《Nuclear Science and Techniques》、《Plasma Science and Technology》、《核聚变与等离子体物理》等国内期刊以及《Nuclear Engineer and Design》等国外10余种核心期刊审稿专家。2017年被选拔为环保部首批培训师资库师资（全国共251人），其中本人为辐射类师资24人中一人。2007年曾到日本富山大学同位素中心做访问学者。长期从事核辐射测量和剂量学以及辐射防护等方面的教学

第0章  绪论

0.1  电离辐射防护的意义与基本任务

0.2  电离辐射防护的主要内容

第1章  原子与原子核

1.1  原子

1.1.1  物质结构

1.1.2  原子结构

1.2  原子核

1.2.1  原子核的分类

1.2.2  核素

1.2.3  核素的稳定性及不稳定性

1.2.4  核素图

1.2.5  能量单位

第2章  放射性及其衰变规律

2.1  放射性

2.2  放射性衰变

2.3  放射性衰变基本规律

2.3.1  单一放射性的指数衰减规律

2.3.2  衰变常数、半衰期和平均寿命

2.3.3  放射性活度

2.3.4  放射性比活度

2.3.5  递次衰变规律

2.3.6  放射性平衡

2.4  放射性衰变基本类型

2.4.1  α衰变

2.4.2  β衰变

2.4.3  γ衰变

2.5  放射系

2.5.1  钍系（4n）

2.5.2  镎系（4n 1）

2.5.3  铀系（4n 2）

2.5.4  锕系（4n 3）

2.6  感生放射性

2.7  放射性同位素的应用

2.7.1  射线

2.7.2  衰变规律

2.7.3  作为示踪原子

第3章  电离辐射来源

3.1  天然辐射源及其辐射水平

3.1.1  宇宙射线

3.1.2  宇生放射性核素

3.1.3  原生放射性核素

3.2  人工辐射源及其辐射水平

3.2.1  放射源及其应用

3.2.2  射线装置及其应用

3.2.3  医疗射线诊断治疗设备

3.2.4  核动力生产

3.2.5  核爆炸

3.3  人类生活中涉及的电离辐射及水平

3.3.1  天然电离辐射水平

3.3.2  人类活动造成的电离辐射水平

3.3.3  食品、建材中的放射性物质

3.4  照射类别的划分

3.4.1  职业照射

3.4.2  公众照射

3.4.3  医疗照射

3.4.4  潜在照射

第4章  辐射与物质的相互作用

4.1  电离与激发

4.1.1  电离辐射与非电离辐射

4.1.2  直接电离辐射与间接电离辐射

4.1.3  电离辐射场

4.1.4  角分布和辐射度

4.1.5  能谱分布

4.2  电离损失与辐射损失

4.2.1  电离损失

4.2.2  辐射损失

4.2.3  弹性散射

4.2.4  质量阻止本领

4.2.5  正电子湮灭辐射

4.2.6  射程

4.2.7  比电离

4.3  α粒子与物质相互作用

4.3.1  α粒子的特性

4.3.2  α粒子与物质相互作用的机质

4.4  β粒子与物质相互作用

4.4.1  β粒子能量与射程的关系

4.4.2  β粒子能量损失机制

4.4.3  β粒子线性能量转化

4.4.4  β粒子相对质量阻止本领

4.4.5  轫致辐射

4.4.6  X射线产生

4.5  X射线、γ射线与物质的相互作用

4.5.1  指数吸收规律

4.5.2  半值层和十值层

4.5.3  相互作用的机制

4.6  中子与物质相互作用

4.6.1  中子的产生

4.6.2  中子的分类

4.6.3  中子与物质相互作用

第5章  辐射防护涉及的量和单位

5.1  辐射剂量学的量与单位

5.1.1  吸收剂量

5.1.2  比释动能

5.1.3  照射量

5.1.4  吸收剂量、比释动能和照射量的区别

5.2  辐射防护中使用的基本量

5.2.1  与个体相关的辐射量

5.2.2  与群体相关的辐射量

5.2.3  用于环境和个人监测的ICRU可以测量的量

第6章  电离辐射对人体的健康效应与防护标准

6.1  电离辐射的生物学效应

6.1.1  电离辐射对人体健康的影响与生物学效应

6.1.2  影响电离辐射生物学效应的因素

6.2  辐射剂量与效应的关系

6.2.1  随机性效应和确定性效应

6.2.2  躯体效应、遗传效应和远期效应

6.2.3  短期大剂量外照射引起的辐射损伤

6.2.4  长期小剂量照射对人体健康的影响

6.3  辐射防护体系和防护标准

6.3.1  电离辐射防护的目的和任务

6.3.2  辐射防护体系

6.3.3  辐射防护标准和剂量限值

第7章  外照射的防护方法与屏蔽设计

7.1  外照射防护的一般方法

7.1.1  时间防护法

7.1.2  距离防护法

7.1.3  屏蔽防护法

7.2  屏蔽设计概要

7.2.1  屏蔽设计参数

7.2.2  屏蔽设计步骤

7.2.3  屏蔽计算方法

7.2.4  屏蔽设计中几个特殊问题

7.3  计算机模拟方法

7.3.1  MCNP程序简介

7.3.2  EGS4简介

7.4  屏蔽设计实例

7.4.1  基本术语及假设

7.4.2  屏蔽计算方法

第8章  内照射的防护方法与屏蔽设计

8.1  放射性物质进入人体的途径及摄入模式

8.1.1  放射性物质进出人体的途径

8.1.2  放射性核素的摄入模式

8.2  体内放射性核素的易位和沉积

8.2.1  沉积和沉积量

8.2.2  廓清和滞留

8.2.3  排出和排泄

8.3  放射性核素在人体内的分布和滞留

8.3.1  滞留函数方程和排出函数方程

8.3.2  胃肠道的剂量学模式

8.3.3  呼吸系统的剂量学模式

8.3.4  放射性核素的摄入模式

8.4  内照射防护方法

8.4.1  包容与隔离

8.4.2  净化与稀释

8.4.3  遵守操作规程并做好个人防护措施

8.5  开放型工作场所

8.5.1  开放型放射工作场所的分级与分区

8.5.2  开放型放射操作的防护要求

第9章  电离辐射监测概述

9.1  辐射测量的基本方法

9.1.1  测量和相对测量

9.1.2  探测器的基本构成

9.2  常用探测器及其刻度

9.2.1  气体探测器

9.2.2  闪烁计数器

9.2.3  半导体探测器

9.2.4  热释光探测器

9.2.5  光致发光探测器

9.2.6  测量仪器的刻度

9.3  探测器的选用原则和测量时的注意事项

9.3.1  探测器的选用原则

9.3.2  测量时的注意事项

9.4  辐射防护监测

9.4.1  外照射个人剂量监测

9.4.2  内照射个人剂量监测

9.4.3  工作场所监测

9.4.4  辐射环境监测

9.4.5  放射性流出物监测

9.4.6  感生放射性的监测

9.4.7  中子探测方法

第10章  辐射安全的技术实施

10.1  人身安全联锁系统的基本设计原则

10.2  辐射安全联锁系统实例

第11章  辐射防护管理体系

11.1  辐射安全管理发展进程

11.1.1  辐射安全管理概述

11.1.2  我国辐射安全管理发展历程

11.2  当前国内外辐射安全管理现状

11.2.1  我国核技术利用现状

11.2.2  个人剂量监测情况

11.2.3  辐射事故状况

11.3  我国辐射安全管理法律法规

11.3.1  我国辐射安全管理的法律框架

11.3.2  辐射安全管理的有关法规

11.4  核技术应用项目环境管理

11.4.1  概述

11.4.2  核技术应用项目环境影响评价

11.4.3  核技术应用项目环境影响评价管理

11.4.4  大型辐照装置辐射安全管理的基本要求

11.5  国际辐射事故案例

11.5.1  三哩岛核电厂事故

11.5.2  切尔诺贝利核电厂事故

11.5.3  日本福岛核电厂事故

11.5.4  日本东海村核燃料加工厂事故

11.5.5  其他事故

11.6  辐射事故应急处理

附录

参考文献

本教材主要介绍与辐射防护有关的各种基础知识，包括辐射防护的基本概念、常用量与单位、射线与物质的相互作用、辐射及辐射场的性质、辐射对人体健康的影响、辐射防护标准、辐射防护技术实施方案及一些基本屏蔽计算方法和辐射监测等。可作为核相关专业的本科生和研究生教材，也可作为管理部门电离辐射安全与防护培训教材以及科研人员的参考用书。

中国科学技术大学副教授，硕士生导师。2008年博士毕业于核工业西南物理研究院，获得核科学技术专业博士学位，2009年9月被引进到中国科学技术大学核科学技术学院从事教学与科研工作。现为中国科学技术大学核科学技术学院辐射防护与环境保护教研室主任、核科学技术学院党委委员兼教工支部书记、中国辐射防护学会理事、安徽省核应急专家组成员、《辐射防护》杂志编委、International Journal of Magnetism & Nuclear Science (IJMN)副主编、第十三届国际辐射屏蔽大会技术委员会委员、美国核学会辐射防护与屏蔽分会技术委员会委员等。《核技术》、《Nuclear Science and Techniques》、《Plasma Science and Technology》、《核聚变与等离子体物理》等国内期刊以及《Nuclear Engineer and Design》等国外10余种核心期刊审稿专家。2017年被选拔为环保部首批培训师资库师资（全国共251人），其中本人为辐射类师资24人中一人。2007年曾到日本富山大学同位素中心做访问学者。长期从事核辐射测量和剂量学以及辐射防护等方面的教学