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辐射衰减(γ射线)


辐射源距离与辐射强度的关系


我们经常听说辐射强度与距离的平方成反比。

很多人理解1m距离的1μSv/h是2m距离的1/4,即0.25μSv/h。
然而,这实际上可能是不正确的,这取决于辐射源的形状。

当说它与距离的平方成反比时,比如说监测站的高度是20m,我们往往会认为它安装在高处是为了让辐射剂量显得更小。然而,这实际上是错误的。

我将解释距离和强度之间的关系。

当辐射源为点时


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首先,辐射源是一个点。
举个例子,想象一下这样一种情况,例如,一坨放射性物质掉下来了。
如果你远离这坨东西,辐射强度就会与距离的平方成反比下降。
因此,如果在 1 m 处为 1 μSv/h,则在 2 m 距离处为 1/2 × 1/2,因此将为 0.25 μSv/h。

反之,如果从1m接近0.5m,强度的增加与距离的平方成反比,所以2×2就是4倍,4μSv/h。
但是,需要注意的是,这只有在距离达到一定程度的情况下才有效。
在解释内部辐射暴露时,听到这样的解释:“1 微米是 1 米的 1/1,000,000,因此高出 1 万亿倍”,这是不正确的。

辐射强度与距离的平方成反比的原因是,辐射从辐射源的不同方向发出,所以照射到物体上的辐射量随距离而变化。
如果距离增加一倍,从辐射源看到的物体的长度和宽度将减半,因此面积为1/4。
由于从各个方向发出的辐射偶然击中物体的概率也是1/4,所以辐射的强度也将是1/4。

反之,随着物体越来越近,从辐射源看物体越来越大,所以剂量也相应增加。
但是,无论距离多近,辐射源发出的辐射量都不会增加。
如果在距辐射源 1m 处有一个 10cm x 10cm 的物体,大约有 0.08% 的发射辐射会击中它。
在0.5米处,辐射剂量增加了4倍,达到0.32%,但即使物体离辐射源更近,辐射剂量也只有50%,因为最大的辐射剂量是物体所在一侧发出的所有辐射。
如果将它带入体内,它将从各个方向击中身体,因此将是100%,但即使是这样,最大也只是100/0.08=1250倍的最大值。

当辐射源为一条线时


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接下来是辐射源为线的情况。
这条线是一条向前方无限远延伸的线。

这种情况类似于一条笔直的铁轨或道路发出的辐射,一直延伸到不再可见的地方。

在这种情况下,辐射强度的降低与距辐射线的距离成反比。
因此,1m处为1μSv/h,2m处为1/2,所以为0.5μSv/h。

当辐射源为平面时


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最后,当辐射源是平面时。
这个表面也是一个无限宽的平面。
就好像放射性物质均匀地沉积在一望无际的平坦地面上。

在这种情况下,无论与辐射源的距离(高度)如何,辐射强度都是相同的。
这可能很难想象,但对于一个无限宽的平面来说就是这样。

现实中并没有无限宽的平面,地面高低不平,还有建筑物和其他障碍物遮挡。
因此,由于这些差异,辐射源离地表越高,辐射强度越弱。

然而,它并不像辐射源是一个点时那样,与距离的平方成反比,可以想象,它的强度比线的强度弱得更慢。
根据在不同高度的实际测量,地表和地面以上1米的差异约为1.3倍。——RT

东京都政府的监测站所测得的实际数值,在18米高处为0.0692μSv/h,在离地面1米高处为0.08μSv/h,所以差别不大。——RT

衰减时数量减少而不是能量减少


辐射有多种类型,但伽马射线会根据距离衰减。

即使在空气中也会衰减,如果用铅等屏蔽,衰减会很大。
例如,如果辐射衰减到1/2,则辐射强度将是1/2,因此剂量率(Sv/h)的值将减半。然而,此时的辐射能量仍保持原来的大小。

看起来辐射的能量(MeV)就是强度,但能量是不变的,而且不随辐射发出时的能量而变化。
在衰减的情况下,辐射发射的数量会发生变化。

将如下图所示。
当能量为1MeV的辐射被一个障碍物衰减一半时,辐射的能量没有减少,但能通过障碍物的射线数量减少了一半。

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