近年来,我国冶金工业系统常用中子源测水、测井,并自动控水。已知中子源释放的快中子与水中氢原子碰撞可产生热中子。因待测物料中的热中子数与物料中的含水量之间呈线性关系,所以用测量仪器记录的热中子数能准确地反映水分的含量。快中子的品质因子较大(Q=10)[1],如果在使用中子源的过程中忽视了安全防护,必将对人体造成危害。为此,我们就中子源测水试验的安全防护问题作一初步探讨。
一 时间防护因为操作人员接受的受照剂量与其接触时间成正比,所以要求在开源进行中子测水实验时务求迅速准确,尽力缩短接触中子源的时间。本组实验者在南京大学中子测水集训班接受了系统专业培训,并多次进行模拟开源实验,做到操作准确、技术熟练。在正式开源时有4人操作,各开1个源。均能在两分钟内完成操作全部程序,符合时间防护要求。
二 距离防护中子源可视为点光源,若忽略空气对中子的吸收,则可认为中子源的照射量与距离的平方成反比。若距离增加一倍,则照射量即减少到原来的1/4。无屏蔽时安全操作距离的估算,可由公式
中子的屏蔽防护归结为快中子的慢化和热中子的吸收。含H、C较高的一切物质都是比较好的慢化剂,如水、石蜡和聚乙稀等。靶截面较高的硼、锂、镉是较好的吸收剂。一般认为,在中子源周围有厚20cm的石蜡,即可使绝大部分快中子慢化为热中子;若在石蜡中加入硼(20g/kg)制成石蜡一硼防护层,则慢化吸收效果更佳。
四 现场测量结果测水使用的中子源活度为10cmCi,裸源表面快中子通量密度波动在180~600n/cm2sec范围内;距裸源50-100cm处的快中子通量密度波动于2-10n/cm2sec范围内;中子源置于石腊一硼防护球内,防护球表面快中子通量密度 < 12n/cm2sec。由此可见,除裸源表面快中子通量密度超过国家标准(GB8922-88)的10-34倍外,其余均符合国家标准要求。
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H·T·莫, 等编.702翻译组译。辐射安全教程。北京: 原子能出版社, 1979: 63~64.
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中华人民共和国国家标准, 放射防护规定GBJ8-74.北京: 原子能出版社, 1974: 22一24.
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