隨著核技術快速發(fā)展，電子加速器在工業(yè)輻照、無損檢測、海關集裝箱安全檢查、醫(yī)療腫瘤治療和科學研究等領域應用越來越廣泛。在造福于人類的同時，其運行中感生放射性的問題也受到國內外行業(yè)人士的高度重視。在其能量較低時（小于5MeV），感生放射性基本可以忽略，但隨著能量不斷增加，能量超過10MeV的粒子加速器都將產生或多或少的感生放射性。這是由加速器的瞬時輻射場，即初級粒子和次級粒子與加速器組件和周圍物質互相作用產生活化產物的結果。對于一個屏蔽良好的加速器工作環(huán)境而言，當加速器停機后，感生放射性是放射工作人員、維護人員所受內外照射的重要來源。

什么是感生放射性？

感生放射性（Induced radioactivity）是指原本穩(wěn)定的材料因為接受了特殊的輻射，材料的原子核俘獲或失去中子變成不穩(wěn)定的原子，成為一種不穩(wěn)定的核素而產生的放射性，它也是一種人工放射性。人工放射性是較輕的元素被人為改變或通過感應而具有的放射性。感生放射性生成的主要兩種方式：

中子活化：中子活化是生成感生放射性的主要方式，當自由中子被原子核俘獲時會生成一個新的同位素，這種同位素不一定穩(wěn)定，它的性質取決于原來的元素，這種新的不穩(wěn)定同位素往穩(wěn)定方向進行反應，而產生感生放射性，即為感生放射性。核物理知識告訴我們，被中子慢化劑減速的中子稱為熱中子，它比快中子更容易被原子核俘獲生成不穩(wěn)定核素。

光致蛻變：光致蛻變是生成感生放射的另一種方式，它是用光致蛻變去除原子核中的一個中子，即一個高能光子（如伽馬射線）帶著比原子的結合更高的能量轟擊原子核，原子核獲得能量，放出一個中子，生成一種不穩(wěn)定的同位素。但這種方式屬一種少見的反應，原因在于這種反應發(fā)生，光子必須具有足夠的能量，即達到反應閾能，如對氫核所需能量須達到2MeV，多數重核需要的能量大約是10MeV或更高。

加速器運行中的感生放射性

加速器運行過程中會產生兩種有危害的輻射，一種是瞬時輻射，另一種是剩余輻射。

瞬時輻射是在加速器運行時產生，關機后即可消失。它包括初級輻射和次級輻射，初級輻射是指被加速器加速的帶電粒子，而次級輻射是指被加速的帶電粒子與靶物質或加速器結構等材料相互作用產生的X射線和中子等。

而剩余輻射是指輻射（X射線和中子等）與周圍物質相互作用產生的感生放射性材料放射出的輻射，如β、γ射線等。剩余輻射具有以下幾個特點：

（1）隨著加速器運行時間的增加而累積；

（2）加速器停機后仍然存在；

（3）隨加速器停機時間增長而減弱，短壽命活化核素變少。

瞬時輻射僅僅存在于加速器運行時，易于被人們認識，并加以屏蔽防護，如加速器機房輻射屏蔽精心設計，嚴格施工就出于對瞬時輻射的考慮。而剩余輻射，即感生放射性，在加速器運行或不運行時均存在，相對瞬時輻射而言，更具有隱蔽性，不易被人們認識，但其危害不容忽視。

加速器產生感生放射性的機制

感生放射性的種類取決于加速粒子的種類、能量、束流強度、靶材料的性質以及運行時間等種種因素。感生放射性產生的物理基礎是核反應，只有當滿足核反應條件時才會產生感生放射性。

（1）任何能量的入射中子均能夠引起核反應，因為中子在原子核外是不穩(wěn)定的，所以總是被其他原子核捕獲而激發(fā)核反應。加速器的感生放射性多數是由中子活化引起的，不管中子能量如何，均能引起活化。當電子束或X線的能量大于（γ.n）反應閾能時即可產生中子，其能譜是連續(xù)的，最大能量大致等于X線（電子）最高能量與（γ.n）反應閾已有之差。從核反應閾能來看，能夠直接產生感生放射性核素的帶電粒子能量多數>5~10MeV，而大多數天然核素的（γ.n）反應能都大于10MeV。因此，小于10MeV的電子加速器不用考慮會產生感生放射性的問題。

實驗證明，高能加速器在運行中發(fā)射的電離輻射通過空氣時，當輻射的能量達到或超過發(fā)生（γ.n）反應的閾能時，會產生11C、13N、15O等放射性氣體，其中核反應14N（γ.n）13N的能閾為10.6MeV，所產生的核素13N的半衰期為10min；核反應16O（γ.n） 15O的能閾為15.7MeV，所產生的核素15O的半衰期為124s；核反應12C（γ.n）11C的能閾為18.7MeV，所產生的核素11C的半衰期為20.5min。

（2）對于電子、質子等其他粒子而言，在以下二種情況可引起核反應：1）其能量達到產生中子的反應閾能，通過產生的中子而激發(fā)核反應；2）其能量要足夠大到核碎裂時才能引起感生放射性。

    從核反應的閾能來看，能夠直接產生感生放射性的被加速帶電粒子能量多數需要>5~10MeV（氘的閾能為2.23MeV，鈹的閾能為1.67MeV）。與質子和離子加速器不同，電子加速器上產生的感生放射性主要不是由原始粒子（電子）與介質的相互作用，因為無論電子能量如何，它的核反應截面都極小，它的產生機理是由于電子與介質作用產生軔致輻射，生成的高能的光子（一般大于10MeV）與介質光核反應，其后的中子、介子又引起核反應。

加速器感生放射性的輻射防護

上述可知，加速器機頭處以及空氣中的感生放射水平應與高能粒子能量、粒子種類、機頭處的結構材料、照射時間、冷卻時間及加速器出束間的通風狀況等有關。有人實驗指出，加速器出束間空氣中感生放射性核素主要有3H、7Be、11C、13N、15O、41Ar等，除輻射直接與空氣作用生成外，其中有加速器本身結構材料因腐蝕脫落而飄浮在空氣中，也有加速器冷卻水受熱蒸發(fā)進入空氣，這些都是加速器出束室內空氣感生放射性的可能來源之一。

降低加速器出束間感生放射性水平的措施：首先要選擇合適的靶物質及機殼材料，并減少機房內與工作無關的物質；第二是盡量利用低能X射線工作，小于10MeV；第三是建立合理有效的通風系統(tǒng)。

輻射工作人員要嚴格按操作規(guī)程進行操作和采取合適的輻射防護措施，減少感生放射性引起的內外照射。設備維護人員對高能加速器進行維修時，應考慮加速器機頭處的感生放射的輻射防護。

退役后的直線加速器相關部件要作妥善處置，減少較長壽命感生放射性帶來的潛在危害。（來自《廣東輻射防護》2016年9月號總第17期）