辐射防护与环境保护.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,“辐射防护与环境保护”是国家一级学科“核科学与技术”下的四个二级学科之一。本讲座是为非辐射防护与环境保护专业的研究生所作的。,第一章,基础知识,核物理学的发展历史,核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。它研究原子核的结构和变化规律；射线束的产生、探测和分析技术；以及同核能、核技术应用有关的物理问题。它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。,1895年伦琴发现X射线。1896年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。现在通常就把这一重大发现看成是核物理学的开端。其后不久居里夫人发现镭。放射性元素能发射出能量很大的射线，这为探索原子和原子核提供了一种前所未有的武器。,1911年，卢瑟福等人利用射线轰击各种原子，观测射线所发生的偏折，从而确立了原子的核结构，提出了原子结构的行星模型，这一成就为原子结构的研究奠定了基础。1919年，卢瑟福等又发现用粒子轰击氮核会放出质子，这是首次用人工实现的核蜕变(核反应)。此后用射线轰击原子核来引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。,加速器及同位素辐射源已应用于工业的辐照加工、食品的保藏和医药的消毒、辐照育种、辐照探伤以及放射医疗等方面。由于中子束在物质结构、固体物理、高分子物理等方面的广泛应用，人们建立了专用的高中子通量的反应堆来提供强中子束。中子束也应用于辐照、分析、测井及探矿等方面。中子的生物效应是一个重要的研究方向，快中子治癌已取得一定的疗效。,离子注入技术是研究半导体物理和制备半导体器件的重要手段。离子束已经广泛地应用于材料科学和固体物理的研究工作。离子束也是用来进行无损、快速、痕量分析的重要手段。,在原子核物理学诞生、壮大和巩固的全过程中，通过核技术的应用，核物理和其他学科及生产、医疗、军事等部分建立了广泛的联系，取得了有力的支持。,第一节,电离辐射和辐射危害,电离辐射,电离辐射是由能引起物质电离的带电粒子或不带电粒子构成的辐射，简称辐射。,具有一定能量的带电粒子例如和粒子可以与原子中的电子直接碰撞后将其击出，形成一个离子对，称为直接电离。不带电粒子例如射线、X射线和中子引起的电离是它们与物质相互作用后产生的次级带电粒子引起的，称为次级电离。机体受到各种电离辐射的作用称为辐射照射，或简称照射。人类受到的照射可来自体外，成为外照射，也可来自进入体内的放射性核素，称为内照射。,粒子,粒子是一个氦核，由两个质子和两个中子组成。它是由发射体以某一不连续的能量和特有的半衰期而发射出来的。它具有下列性质：绝大多数在介质中具有相同的射程（布拉格峰）；沿直线径迹运动；粒子只是偶尔发生散射并且散射大多发生在靠近粒子射程的末端。,粒子射程很短，可以认为不存在外照射危害，但其内照射危害却极其严重。,自然界中氡是造成内照射危险的最重要的元素。,粒子,辐射的概念已经扩大到正电子辐射，粒子是正电子和电子。它们的静止质量相同，电荷相等，符号相反。,与粒子不同，粒子展示出一个连续能谱。核素表中查到的是能谱的最大值。,电子与介质相互作用主要是电离、激发和辐射（轫致辐射产生X射线）。电子在介质中衰减过程基本符合指数规律。,粒子可以构成外部伤害，深度和粒子能量有关，高能粒子还要考虑它通过轫致辐射产生的X射线的危害，而它的内照射危害却比粒子小得多。,X,和辐射,和射线都是电磁波（光子）。唯一的区别是来源：射线是属于原子核发射出来的辐射；射线指的是在原子核外部产生的辐射。,它们和物质的相互作用主要是三种过程：光电效应、康普顿散射和电子对的产生。三种过程都产生电子。它们又电离或激发物质中的其它原子。,和辐射穿透性强。对人体外照射伤害大，一般情况下需要屏蔽。而且它的反散射问题严重。但内照射的危害却要小得多。,中子,与上述三种辐射不同，中子不可能是天然衰变的产物，它主要是由核反应产生的。中子依据能量不同而分为热中子、中能中子、快中子和相对论性的中子。不同种类的中子和介质作用的机理很不相同。,中子屏蔽困难，对机体伤害大，还能产生感生放射性，是辐射防护中要认真对付的辐射。但它几乎不存在内照射的危险。,辐射危害,各种辐射照射对人类的健康危害是在人类不断利用各种电离辐射源的过程中被认识的。今天，随着辐射源与核能的广泛和平利用，在给人类带来莫大利益的同时，也使人类接触各类辐射的机会显著增加。其中包括：在从事某种职业的过程中受到的,职业性照射,，因接受医学诊断和治疗而受到的,医学照射,，以及一般居民从所有其它辐射源受到的,公众照射,。因此，人类应该在最大限度利用电离辐射源和核能的同时加强辐射防护，尽量避免和减少电离辐射可能引起的健康危害。,人类接受辐射照射后出现的健康危害来源于各种射线通过电离作用引起组织细胞中原子、分子的变化。危害的性质和程度因辐射的物理学特性和机体的生物学背景而有所不同。它可以是发生在受照者本人的,躯体性效应,，也可是因生殖细胞受到照射引起的发生在受照者后裔的,遗传性效应,；可以是超过一定水平照射后必然出现的,必然性效应,，也可以使受照水平虽低也不能完全避免的,随机性效应,。,对于高剂量率、大剂量照射引起的急性确定性效应，不同照射剂量对人体损伤的估计见下表,剂量（Gy）,类型,程度,初期症状或损伤程度,0.25,0.25-0.5,0.5-1,不明显和不易察觉的病变,可恢复的机能变化，可能有血液学的变化,机能变化，血液变化，但不伴有临床症相,1-2,2-3.5,3.5-5.5,5.5-10,骨髓型急性放射病,轻度,中度,重度,极重度,乏力，不适，食欲减退,头昏乏力，食欲减退，恶心呕吐，白细胞短暂上升后下降,多次呕吐，可有腹泻，白细胞明显下降,多次呕吐，腹泻，休克，白细胞急剧下降,10-50,50,肠型急性,放射病,脑型急性,放射病,频繁呕吐，腹泻严重，腹痛，血红蛋白升高,频繁呕吐，腹泻，休克，共济失调，及张力增高，振颤，抽搐，昏睡，定向和判断力减退,急性放射性全身照射又未进行专门的医学治疗的半致死剂量约为3-5Gy,由于辐射的随机性效应造成的低水平辐射致癌的危险度见下表,部 位,每10,4,人Sv,致癌的危险度,部 位,每10,4,人Sv,致癌的危险度,致死性,癌症,癌症,增加数,致死性,癌症,癌症,增加数,骨 髓,（白血病）,10-50,20-60,骨,2-3,5-10,甲状腺,10,20-150,食 道,2-3,5-10,乳 腺,（妇 女）,50,50-200,小 肠,2-3,5-10,肺,20-50,25-100,膀 胱,2-3,5-10,脑,10-15,15-25,胰 腺,2-3,5-10,胃,10-15,15-25,淋巴组织,2-3,5-10,肝,10-15,15-25,皮 肤,1,15-20,结 肠,10-15,15-25,唾 腺,10-15,15-25,总 计,(两 性),100-250,300-400,辐射危害评价,辐射危害评价是放射医学研究中的一个新领域。放射医学研究的发展经历了三个阶段：医学放射生物学、原子医学、辐射源和核能广泛应用后出现的对低剂量照射的研究（这个阶段的特点是放射医学与辐射防护科学之间的更紧密的结合）。放射医学发展的上述三个阶段并不是相继取代而是相互补充。医学放射生物学、必然性效应和急性放射病至今仍然是放射医学研究的重点。,人们对辐射健康危害的研究从高剂量照射向低剂量照射扩展，从近期效应向远期效应扩展，从必然性效应向随机性效应扩展，从个体分析向群体分析扩展，从定性评价向定量评价扩展。,辐射健康危害的定量评价为制定辐射防护剂量限值提供医学证据。,第二节,辐射防护的原则和,辐射防护剂量限制的历史,ICRP-26,提出的辐射防护三原则,辐射实践的正当化辐射防护的最优化个人剂量当量限值,ICRP-26,提出的,ALARA,原则,（As Low As Reasonable Achievable）,两类效应概念,辐射防护的目的在于防止有害的非随机性效应，并限制随机性效应的发生率，使之达到被认为可以接受的水平。,剂量限值的历史,红斑剂量,耐受剂量,容许剂量,个人剂量限值,几十年来剂量限值的概念、表达方式有很大变化，很难对不同时期的限值进行直接比较。不过从整体来看，职业性全身照射的年限值在不断降低。,从1958年开始定为每年50 mSv，持续到1977年（ICRP-26）。1991年 ICRP-60发表，,它在剂量限值上的主要改变表现为每年不超过50 mSv，连续五年之和不超过100 mSv。,第二章,电离辐射的量,活度,在给定时刻处于一给定能态的一定量的某种放射性核素的活度定义为：,A=dNdt,式中：dN 在时间间隔dt内该核素从该能态,发生自发核跃迁数目的期望值。,活度的单位是秒的倒数，称为贝克（勒尔）（Bq）,它与原使用单位居里的关系为:,1Ci=3.7,10,10,Bq,照射量,照射量是描述X和射线辐射场的量。照射量的国际单位（SI）用每千克空气中的电荷量库仑表示，即Ckg,-1,。照射量的专用单位是R(伦琴)。,R=2.5810,-4,Ckg,-1,或 1Ckg,-1,=3.87710,3,R,伦琴单位使用历史悠久，它不是受照物质吸收的能量，应称为照射量，而不是一度被误称的剂量和照射剂量。用于描述辐射场时它只适用于空气，而且只能用于度量10 KeV-3 MeV能量范围的X或射线。,吸收剂量,吸收剂量是描述辐射场内受照物体接受的能量。吸收剂量是与辐射效应有联系的辐射防护中使用的最基本的剂量学量。吸收剂量使用与比释动能相同的SI单位和专用单位，即Jkg,-1,和Gy。吸收剂量的旧单位是rad(拉德)，1Gy=100rad。,辐射权重因数、当量剂量和剂量当量,吸收剂量表示受到辐射照射后人体组织器官的能量沉积。辐射照射后引起的生物效应及其严重程度不仅取决于能量沉积，还取决于辐射的种类。为了使不同辐射的吸收剂量能更好的与低剂量照射后随机性效应的发生概率相联系，ICRP-26中曾经利用与辐射类型及其能量有关的权重因数，即品质因素Q对组织或器官的吸收剂量D进行加权。,加权的吸收剂量称为当量剂量，按下列方程定义：,H=D Q N,式中N是所有其他修正因子的乘积，实际ICRP取N=1。当组织或器官同时受到几种辐射照射时，则相应的剂量当量等于每种辐射的当量剂量的总和。当量剂量的SI单位与吸收剂量相同，也是Jkg,-1,，专用单位为Sv(希沃特)，以便与吸收剂量相区别。当量剂量的旧单位是rem（雷姆），1Sv=100 rem。,当量剂量H,T,R,的定义为：,H,T，R,=D,T，R,R,式中：,D,T，R,辐射,R,在器官或组织内产,生的平均吸收剂量。,R,辐射,R,的辐射权重因数。,辐射权重因数通常称为Q值，与辐射的LET值相关。,辐射类型,Q的平均值,X射线，射线及电子,1,热中子,2.3,能量未知的中子、质子和静止质量大于1原子质量单位的单电荷粒子,10,能量未知的粒子和多电荷粒子,（及电荷数未知的粒子）,20,注：热中子的Q的平均值是ICRP-42（1984）给出的。,有效剂量,有效剂量的定义为人体各组织或器官的当量剂量乘以相应的组织权重因数后的和。,组织或器官,组织权重因数,T,组织或器官,组织权重因数,T,性腺,0.20,肝,0.05,（红）骨髓,0.12,食道,0.05,结肠,0.12,甲状腺,0.05,肺,0.12,皮肤,0.01,胃,0.12,骨表面,0.01,膀胱,0.05,其余组织或器官,0.05,乳腺,0.05,第三章,辐射防护的,方法与屏蔽,辐射对人体的照射方式有,外照射,和,内照射,两种。外照射是体外辐射源对人体造成的照射，而内照射是指进入体内的放射性核素对人体造成的照射。前者主要由X、射线、中子束、高能带电粒子束和射线引起的；后者则主要因人们通过吸入、食入、完好皮肤或皮肤伤口吸收了放射性核素造成的。针对这两种照射方式，有两种完全不同的防护方法。,外照射防护一般采用下述三种方法中的一种，或几种方法联合应用,缩短受照时间,增大与辐射源的距离,在人与辐射源之间增加防护,屏蔽,内照射防护与外照射防护方法完全不同，最根本的防护方法是尽量减少放射性物质进入体内的机会。,第一节,外照射的防护,X射线和,射线的屏蔽,高密度和高原子序数的材料，作为防止X射线和,射线的屏蔽较为有效，例如铅(原子序数82)、水泥和钢铁。因为这些物质有很多的原子和电子，可以和光子发生康普顿效应和光电效应，使入射光子的能量减少，达到屏蔽的目的。,射线的衰减系数与能量有关。,对中子的屏蔽,中子的屏蔽与中子能量有关。对于能量高的中子应先用含氢物质作近距离减速。中子的反散射和天空返照问题突出，应特别予以注意。,进行屏蔽计算和设计的步骤,1.确定剂量控制目标值（一般会低于国家标准的剂量限值），,根据工作负载因子，束流指向系数等确定目标位置的当量剂量率。,2.确定源项，从以下几方面考虑：,a.源的几何形状点、线、面、体源及其它更复杂的几何形状,场的几何形状各向同性、各向异性、空间角分布。,b.射线种类X射线、射线、射线、射线、中子源、电,子加速器、质子加速器、离子加速器、核裂变（核反应堆）、,核聚变（等离子体源）等等，还有混合源。,c.能量区分单能、多种能量、连续谱,d.其它包括工作负载因子W、束流指向因子U和区域占有因子,T等。值得注意的是加速器沿程损失的百分比和上述提到的,束流指向因子的总合在屏蔽设计中均为大于1的数。,3.算出标准距离处的吸收剂量率或当量剂量,率的水平,这主要是通过不同种类的射线、不同能量找出相应的通量-剂量率转换数据，按不同种类的射线累加而成。,4.选择、确定屏蔽方案,根据射线种类选择屏蔽材料及布置。,根据空间情况及技术经济比较确定屏蔽方,案。,5.屏蔽计算,a.根据所关心位置（包括放射性工作人员工作区、,放射性场所非放射性工作人员工作区、公众区域,及环境）的当量剂量率的目标值分别计算。,b.按不同射线种类分别计算进行累加，其中要考虑,质量吸收系数、衰减系数、积累因子等。,c.按a中条件要求屏蔽最厚的确定最终的屏蔽计算结,果。,6.屏蔽设计,根据计算结果，根据建筑要求按照保守的原则,取整，活动屏蔽要根据安装稳定性，还要考虑后面提到的顶盖、通管、迷宫等问题进行调整来完成最终的屏蔽设计。,第二节,计算机模拟方法,MCNP程序简介,MCNP是由美国Los Alamos实验室编制的大型多功能中子光子输运程序。利用MCNP求解问题，需要有效地概括出物理问题的主要因素，舍弃一些影响不大的细节和因素，以降低问题描述和计算的复杂性，同时又能保证计算结果的可靠性。由于蒙特卡罗计算往往要消耗大量的计算机机时，对物理模型进行简化是很有必要的，这样可以使结果尽快的收敛到要求的方差以下。MCNP程序要求相对统计误差不大于20，这时计算结果才是可以考虑的。一个较为复杂的计算往往需要几天到十几天的机时，如果计算数据的误差精度控制的更高，所需机时会更长。另外MCNP提供了接续运行方式，可以对一次运算的结果增加运行时间或源粒子数，继续运算以达到更高的精度。使用时须细考虑所解问题的计算途径以选择最佳的问题描述，并适当运用MCNP提供的有关技巧，才能节约机时。,EGS4简介,EGS是Electron-Gamma Shower的缩写，它是一个用Monte-Carlo方法模拟在任意几何体中，电子-光子簇射过程的通用程序包，由美国斯坦福直线加速器中心（Stanford Linear Accelerator Center）提供。EGS4是1986年发表的版本。,注意要用经验公式等方法估算后再用计算机模拟法算，并在有有屏蔽设计经验的人参与的情况下才能取得事半功倍的效果。,第三节,屏蔽设计中的一些特殊问题,顶盖屏蔽,在辐射屏蔽问题中，这一问题受到注意和重视是最为近期的事，最早是在高能质子加速器的机器周围通过对中子环境监测发现的，起名为“天空反照”（skyshine）。,最为直观而且简约地表示为：,(r),aQe-,r,/4r,2,这是一个简单而又能确切表达天空反照注量的公式，式中a为常数，其物理意义类似于积累因子；Q为相当的中子源强；r为讨论点到源的距离；大气衰减系数在267米到859米之间，其差别主要在于中子能谱的不同。,距离较小时由于两建筑物侧面的阴影，这一公式并不适用。源也有类似的天空反照问题，但远无中子严重。一个放射性装置绝不可以没有顶盖或不考虑顶盖屏蔽，这是有深刻教训的。,射线经屋顶逸出通过天空反散射对周围环境造成剂量影响，所以房顶厚度由环境剂量决定。根据NCRP51号报告提供的计算公式：,X:房顶厚度（米）,T,1,：第一个十值厚度,T,e,:其他十值厚度,d,1,:出束口到屋顶上方2米处距离（米）,d,2,:出束口到观测点的最短距离（米）,：出束口到屋顶顶角的立体角,H,M,:与目标值相应的剂量当量率(Sv/h),D,I0,:距离源标准距离1米处的吸收剂量率（Gym,2,min,-1,）,迷道及防护门,迷道就是利用辐射多次散射已减弱辐射水平，它的减弱系数通常与它的长度与截面积的比值有关，为了避免使用非常笨重的防护门，在通道口多使用迷道与普通防护门共用的解决办法。,管道,电缆和通风管道要尽量做成迷道式的。一些不能做成迷道的通管如微波管线及部分水管等。管道方向要避免在源的直射方向，要选择剂量率最小处穿出。要有尽量高的填充比。辐射通过穿管的衰减也是L/S的函数。,1,：第一个材料的反射系数,2,：其他材料对0.5MeV的X射线的反射系数,A,1,:在第一个反射材料上的反射面积,A,2,：在其他反射材料上的反射面积,d,r1,d,r2,d,rj,:每一个迷宫段中线间的距离,C,o2,:氧在空气中的质量百分比 0.2318,G:电子辐照氧气时臭氧产额 6个分子100eV,:每毫安秒的电子数6.2810,15,mA,-1,S,-1,N:阿伏伽德罗常数6.62310,23,分子22.4L,S,col,:电子在空气中的碰撞阻止本领 2.5keVcm,-1,I:电子的平均流强 mA,X:电子在空气中实际走的路径 X70cm,T:连续辐照时间 1分钟60秒,V:加速器大厅的空间 L。,臭氧浓度计算公式,屏蔽设计是一个和设计经验紧密相关的工作。屏蔽计算只是屏蔽设计过程中的一个环节，有时候还不是一个最重要的环节。对一个大型的机器，屏蔽设计完成之后，要请多名有经验的专家咨询，修改最后确定设计方案。,第四章,辐射监测,为了评估和控制工作场所和周围环境的辐射照射水平，对辐射或放射性物质所进行的测量称为辐射监测。辐射监测还包括按ICRP的建议和国家有关规定，对测量结果进行评价。,辐射监测一般包括区域监测、环境监测（瞬发辐射、土壤、大气、植物、水源）、个人剂量监测、感生放射性监测（元器件、屏蔽材料、冷却水）等。环境监测和感生放射性中包括的土壤、大气、植物、水源、冷却水等的活化分析需由环保部门认定，而区域监测和环境监测中对瞬发辐射的监测应采用实时连续监测的方法。,辐射与物质作用时诱发的物理学、化学和生物学范畴内的各种变化以及伴随出现的各种次级现象，都是辐射剂量测量的基础。,常用的辐射探测方法和探测器包括：电离室、径迹探测器、热释光、玻璃荧光、量热方法、化学剂量计、计数管、半导体探测器、丙氨酸等。,一.和探测器有关的几个参数,1.灵敏度与能量响应,单位吸收剂量（或当量剂量或照射量等）所对应的仪器读数为该仪器的灵敏度。如剂量仪的读数与能量无关，则称该仪器的能量响应好。任何一台仪器（或某种剂量计）都有一定的能响范围，使用前要查阅其能响曲线及分析所测量的辐射场的能量分布情况。,2.剂量及剂量率响应,每种剂量计或剂量仪器都会有一定的剂量及剂量率响应范围。低于此范围会造成无响应或误差过大，高于此范围会形成饱和而造成错误。,3.剂量计或剂量仪器对辐射场时间结构的响应,从时间结构分析，辐射场可分为稳恒场和瞬发场。稳恒场的测量比较容易，对于瞬发场，占空因子是一个重要的物理量。占空因子越小的瞬发场测量仪器的选择越要小心。凡是计数式仪器都有一定的死时间，最好选用与时间结构无关的剂量计对这样的场进行测量，它们的缺点是不能做实时监测。为了弥补这一缺点，可以采用电离室测量电离积累电荷的方法予以补充。使用一般的计数式仪器，要仔细研究辐射场脉冲宽度、仪器死时间长度、辐射场强度之间的关系。而死时间很长的仪器，如盖革计数管仪器，在占空因子较小的辐射场中，就不能使用了。,二.辐射场的方向性及角分布对辐 射测量的影响,任何辐射场的分布几乎都是不均匀的，空间分布最简单的辐射场是各种放射源周围的辐射场。但即使是这样的辐射场，分布也不是遵循严格意义上的距离平方反比规律。地面、墙，顶盖和其他屏障的反散射都会扰乱辐射场原有的分布规律。加速器尤其是高能加速器周围的辐射场具有最强的方向性和最恶劣的角分布。如果辐射场是一个混合辐射场（，电子，中子，质子，离子等等两种或两种以上），各种成分的方向分布也完全不同。这都是辐射场测量中必须考虑的。,三.混合辐射场的测量,由于辐射场中各种不同的粒子与介质作用的机理不同，所以对不同种类的粒子的探测机理和方法也完全不同。在混合场中，几乎没有任何一种单一的辐射测量仪器可以使用。一般要针对不同种类的粒子使用不同的探测器。只有两种情况可以使用单一的探测器，一是其中一种辐射的当量剂量水平在总当量剂量中永远占有绝对优势（95%以上），另一种情况是各种辐射水平的比例基本固定，通过测量其中一种辐射，经加权后再显示记录其它辐射水平的方法。,四.对变化的辐射场的测量,在实验型辐射产生装置中，几乎总是存在着辐射源项随机器运行状态变化的辐射场。在这样的场中，为了能观察到辐射场随机器运行而变化的情况，需要安装实时辐射监测系统。,第五章,辐射安全联锁,辐射安全联锁包括机器辐射安全联锁和人身辐射安全联锁两部分。机器辐射安全联锁是否设置因机器类型而异，人身辐射安全联锁保护系统则是任何一台辐射产生装置所必需的。,世界上一些与核设施有关的恶性事故，几乎无一不是与联锁系统相关。这除了一些人为因素外，该系统设计不尽合理也是一个重要原因。一台辐射产生装置的人身辐射安全联锁系统的设计取决于机器的类型、用途和场所的特点等情况。辐射产生装置人身辐射安全联锁设计（以加速器为例）一般应遵从下列一些原则：,辐射安全联锁系统设计的几个基本原则,（1）建立严格的隔离区 （9）束流闸,（2）“硬件”最可靠 （10）钥匙箱的使用,（3）失效保护 （11）自锁,（4）“冗余”（12）联锁的旁路,（5）最优切断 （13）排风的联锁,（6）指示醒目明确 （14）质量保证,（7）急停开关,（8）辐射监测器与联锁系统,一.建立严格的隔离区,首先应将装置周围的区域视其辐射水平和潜在的辐射水平进行分类，将其中的高辐射区和一部分辐射区建成隔离区。隔离区的四周应用固定的围墙而不是可以随意移开的活动障碍物与其它区域隔开。该区域与其它区域的通道应同装置的运行严格联锁。,二.硬件最可靠,在重要的位置要把最大的信赖寄托在“硬件”上。比如，只要有可能，宁可设置墙式屏蔽体或在门上加锁，而不是仅设警告装置、辐射探测装置或电子监测系统。,三.安全保护（,Fail-safe),在电气或电子学线路中，任何一处的失效应导致联锁系统的被切断，而使机器处于安全状态。其它气动或电动阀门及其它零部件的设计均应满足这一原则。如气源、电源的任何故障应导致相应阀门处于使机器停止运行或束流被切断的位置。,四.冗余,在同一位置、为同一目的而使用若干种联锁手段以提高可靠性的原则称为“冗余”原则。在特别重要的地方，为提高可靠性可使用多重联锁。应该注意，“冗余”不是简单地重复，必须考虑多样性和各种冗余手段间的独立性。,五.最优切断,联锁系统应切断机器的最初始的运行功能（如电子枪的触发、离子源的高压、微波功率触发等），只有这样才能终止可能发生在任何地方的严重辐照危险。只切断后级控制而前级仍在运行时，辐射危险仍未消除。,六.指示醒目明确,高辐射和辐射区内及其入口，要有醒目且明确的区域或区域内状况的指示。预备开机或准备接受束流时，该区域内要有警铃及闪动灯光，开机或束流出现后保持警告灯为平光状态。在区域入口处要有中英文的“高辐射区”、“辐射区”字样。附近有一个随区内出现辐射而转动或闪动的灯光比平光对人的感官刺激更为强烈。指示灯应为习惯的红色或绿色，但对有残余放射性的区域，绿灯应改为黄灯。最好把指示灯选为复合色，如洋红、橙黄、苹果绿等，因为单色盲比复合色盲要多得多。,七.急停开关,高辐射区和辐射区内设置“急停开关”是十分必要的，可以使万一在辐射危险即将或已经出现时仍留在这类区域内的人能够按下该开关，中止机器运行而达到自救的目的。为此，急停开关要有醒目的标志并安装在人员容易到达的地方。,八.自锁,在联锁系统的主要环节上要有自锁。一旦联锁从该处切断，安全负责人员必须到该现场检查，确保不安全因素已排除后先于当地“复位”，然后再按动控制屏上的复位开关，联锁系统才全部复位投入运行。,九.束流闸（Beam stopper）,在大型机器中，束流可能被引到多个隔离区去工作。在束流分叉的地方，仅仅将伺动束流转弯的电气元件投入联锁是不够的，必须插入束流闸，并将其驱动线路接人联锁系统。为符合Fail-safe原则，在动力失效情况下该束流闸应处于关闭位置。,十.钥匙箱（Keybank）的使用,在大型机器上，使用钥匙箱并将其投入联锁系统是必要的。钥匙箱是装有一组钥匙开关的箱子，这些钥匙必须全部插入并转到适当位置上才能完成该点的联锁。这样，在临时停机期间进入隔离区的人应先登记然后再从钥匙箱中取走一把钥匙随身携带，从该区出来后将钥匙放回并转到原位，机器才能继续运行。该钥匙一般也作为开启隔离区门的钥匙。在小机器上钥匙箱可以只置于联锁系统控制屏上。近期的身份识别装置就是从此发展来的。,十一.辐射监测器与联锁系统,区域辐射监测器应接入联锁系统，但应恰当地设置A与B两个阈值。辐射剂量超过A阈值要报警，但不切断联锁，而超过B阈值时则在报警的同时切断联锁系统。,十二.联锁的旁路,只有确因工作需要，才可将某些辐射区（而不是高辐射区）的联锁进行旁路。对可能旁路的地方在设计阶段就应予以考虑。旁路应加锁并首先要取得运行负责人员同意并登记后才可取得钥匙。此外在联锁显示屏上也要给出明确的显示并在运行记录中记录。有条件时可以接入一个计时器或限时器。一旦工作结束了，要立即拆除旁路。,十三.排风的联锁,对高功率机器，束流在经过的隔离区内会导致较强的空气和灰尘活化，该区域在人员进入前必须排风。因为活化产物多为短寿命放射性核素，为减少对装置周围环境的影响，应将其排风系统并入机器运行的联锁系统中。粒子束流在该隔离区内停止出现后，排风才能开始。,十四.质量保证,在设计和安装联锁系统时，组件的材料质量要好，安装牢靠，必须防止似是而非的组合。凡可能受到强辐射照射的组件，应选用耐辐射损伤的材料。在运行中要定期检验与维修该系统。,在设计过程中还要考虑到并不是每一个使用机器的人都能自觉遵守操作规程，要使该系统设计保证在一些人不自觉地违反了操作规程的情况下，也不会酿成严重的辐射事故。联锁系统不能允许操作人员随意短路或修改，该系统的修改只能在安全最高负责人的同意下才能进行。,第六章,计算机技术应用于辐射防护系统时应注意的事项,1.时间常数的选择,在辐射场监测中如果监测得到的信号是计数脉冲，那么在转换成剂量率的过程中应该注意方法。采样间隔取得太小，算出的低水平区域的剂量率值会波动很大，取得太大又会造成对某些事件反应过慢。实践证明，这个间隔取6秒比较合适。但即使这样取，仍会在辐射场处于本底水平时算出的剂量率有较大波动，因此应该进一步采取增加时间常数、分配相邻时间段剂量率权重的办法加以修正。,2.计算机应用程序数据存储区位数问题,有的射线产生装置周围辐射场的瞬时剂量可能会很高，用于存储采集到的脉冲数的存储区或暂存器的位数如果不足够多,就有可能发生饱和溢出，不能正确反映最大值。因此必须正确估算辐射场的强度，在这方面留有充分的余地。,3.计算机与探测器或下位机的通讯,以往计算机与探测器或下位机（数据采集器）之间的通讯都是通过电缆直接连接完成，在通讯技术飞速发展的今天，可以采用更先进的手段。,(1)接入以太网，通过TCP/IP通讯协议,(2)接入电信网，用短信方式完成数据传输,(3)用GPS卫星定位手段,以上的一种方法已经实现，后两种方法正在研制中。,谢谢大家！,