高能辐射防护及监测简析

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  摘 要:随着社会的快速发展,人类对放射性物质的运用也越来越广泛。同时放射性物质所带来的危害也逐渐得到人们的关注。特别是高能射线所带来的辐射问题一直是人们关注的重心。高能辐射对环境和人类都有可能产生危害。在此,对高能放射性辐射的防护做了防护材料应用方面的探讨。并重点阐析了,当前最主要的严重的放射性污染γ射线高能辐射污染的监测。
  关键词:放射性物质 高能辐射 γ高能辐射 监测
  
  放射性物质以波或者微粒的形式而发射出的一种能量叫做核辐射,辐射主要包括α、β、γ三种射线。人类在长期的实践和应用中发现,微量的或少量的辐射对身体的危害不是太大。然而过量的放射性照射会对人体产生很大的伤害,轻则致癌,重则可以致死。身体受到的辐射量越大,危害越就越大。而高能辐射对人体的伤害最大,因此由高能辐射引起的环境和社会问题更加突出。所以对高能辐射的防护和监测工作越发重要。为了能够有效的治理高能辐射对环境和人体的危害,最重要的一步就是建立完善的高能辐射污染监测系统,对高能辐射进行持久地,实时地监测。
  一、高能辐射危害简析
  经常性见到的高能射线包括X射线、γ射线和由中子产生的射线等[1]。高能是指射线的能量远远大于可见光和紫外线的能量,甚至可以达到一般辐射的几千倍、几万倍。超量的接触到这些高能射线就会使人体细胞和机理法伤病变,症状由轻到重。轻则致癌,重则致死。基于高能辐射的危害性,要有效的预防和治理高能辐射污染,就必须对高能辐射的辐射量进行定性定量的监测判断。只有通过全天实时的探测计量,才能有效的做好防护,使人体尽可能的少接触辐射。
  目前,γ射线高能辐射污染是一种最主要的严重放射性污染,由于γ射线穿透力很强,而且携带着高能量,所以很容易造成生物体细胞内的DNA断裂进而引起细胞突变、造血功能缺失、癌症等疾病。所以,对它的监测管理迫在眉睫。γ射线高能辐射监测系统比其他辐射监测具有突出的代表性。只要将其系统的探头根据探测射线的种类的不同而做出相应的调整即可,这种系统可适用不同射线的辐射监控。
  二、高能辐射的防护
  防γ射线的屏蔽材料,γ射线是原子衰变裂变时放出的射线之一,它的电子波波长极短,但是穿透力很强,携带者高能量。但是防γ射的屏蔽材料还是挺多的。比如水、岩石、混凝土、铁、铅、铀、钨、铅硼聚乙烯、含硼聚丙烯等。
  日本的几位教授曾经用甲基丙烯酸铅和乙烯基酯共聚的方法提炼出了防γ射线的透明材料;我们国内的蒋平平等人通过溶剂法和重结晶法合成了纯度很高,并且适合本体聚合的郵寄铅化合物,从而研制出了透光率大于80%,而且有一定力学性能的放高能辐射有机材料;埃及的两位学者通过对火成岩、安山岩等的研究发现他们对γ射线的屏蔽具有良好的效果;国内的张兴等人通过大量的科学研究发现,在碳酸钡和甲基丙烯酸反应后的钡溶液中直接加入甲基丙烯酸甲基后,自由共聚后产生了有机钡玻璃材料,它可以很大程度的提高防辐射的能力,同时硬度和耐热性也都得到了提高。徐希杰等人[4]经过对含金属聚合材料屏蔽γ射线效果的测定发现,证明了再统一种含铅聚和材料中铅含量的多少对材料厚有很大的影响。西安交通大学胡华等人将人工智能中的遗传算法结合到设计中,设计出的屏蔽材料同日本的同类材料相比具有很大的优势。
  在所有的防γ射线的材料中,含稀土元素的高分子复合材料具有很好的防辐射能力,因为这些复合材料具有体积小、重量轻、密度大、含氢量大、制作工艺简单等很多优点,所以它得到了很广泛的研究应用,尤其在对高能辐射效果特别明显。这种屏蔽材料同时也是未来研究和发展的重点。
  三、γ高能辐射污染的监测
  1.侦测系统的组成
  侦测系统主要由γ射线侦测器、程序控制放大电路、多道分析器、USB传输电路和主机等组成,
  侦测系统的工作原理[2],首先由γ射线侦测器输出幅度与γ射线的能量成正比的电压脉冲,接着通过程序控制放大器放大信号后进入脉冲多道分析器,最后由主机发出读取数据的命令。其中数据是通过USB接口传输给控制主机。
  2.程序控制放大器
  程序控制放大电路的作用主要是利用单片机ATmega128经过调解数字电位器输出的电阻从而改变它的放大倍数,直到达到稳定的特征峰峰位。
  3.多道分析器[3]是能谱测量中的最重要的环节之一,它能够将测量出来的模拟量转换成为计算机可以识别的数字值,再将这些数值作为存储器的地址码记成脉冲数。存储器中的各道数就代表了脉冲按幅度大小而分布的状态,对这些记录的转换就是数据处理和分析的信息来源。
  4.系统结构及原理
  一般整个侦测系统可以安装6-16个探测端。在每个侦测段都独立的安装了用于探测γ粒子的辐射侦测传感器。除了每个探头的功能不一样外,其他的通道的电路和工作原理都是一样的。在工作时,每个通道所测的数据将通过远程输送给主要控制的计算机上。然后通过计算机所采集到的数据对它们进行实时的处理和显示及存储.
  四、小结
  本文探讨了高能辐射的防护,并重点介绍了γ高能辐射污染的监测。分析了γ高能辐射污染的监测装置,即探测系统的主要构成,程序控制放大电路,多道分析器和系统结构原理与应用。高能辐射污染监测系统对人类的生存坏境很重要,而实时测量数据的可靠性是最重要的指标,这直接关系着高能辐射监测系统技术水平。因此,要想提高防护监测能力,最重要的是提高高能辐射污染监测系统的实时监测数据的精确度。此为监测装置、工具分析探讨的目的与意义所在。
  参考文献
  [1]安骏,吴海霞,等.防高能辐射的树脂/纳米铅复合材料的制备及研究 [J],工程塑料应用,2009,32(12):14-17.
  [2]谢一冈,王曼等.粒子探测器与数据获取[M].北京:科学出版社,2010.529-532
  [3]陈端保.低本底放射性测量中的本底来源及其屏蔽问题[J],核电子学与探测技术,2009,15(2):118—122.
  [4]徐希杰,邹新农.含金属聚合材料屏蔽γ射线效果的测定[J],中国辐射卫生,2010,10(1):23—24.
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