随着核技术快速发展，电子加速器在工业辐照、无损检测、海关集装箱安全检查、医疗肿瘤治疗和科学研究等领域应用越来越广泛。在造福于人类的同时，其运行中感生放射性的问题也受到国内外行业人士的高度重视。在其能量较低时（小于5MeV），感生放射性基本可以忽略，但随着能量不断增加，能量超过10MeV的粒子加速器都将产生或多或少的感生放射性。这是由加速器的瞬时辐射场，即初级粒子和次级粒子与加速器组件和周围物质互相作用产生活化产物的结果。对于一个屏蔽良好的加速器工作环境而言，当加速器停机后，感生放射性是放射工作人员、维护人员所受内外照射的重要来源。

什么是感生放射性？

感生放射性（Induced radioactivity）是指原本稳定的材料因为接受了特殊的辐射，材料的原子核俘获或失去中子变成不稳定的原子，成为一种不稳定的核素而产生的放射性，它也是一种人工放射性。人工放射性是较轻的元素被人为改变或通过感应而具有的放射性。感生放射性生成的主要两种方式：

中子活化：中子活化是生成感生放射性的主要方式，当自由中子被原子核俘获时会生成一个新的同位素，这种同位素不一定稳定，它的性质取决于原来的元素，这种新的不稳定同位素往稳定方向进行反应，而产生感生放射性，即为感生放射性。核物理知识告诉我们，被中子慢化剂减速的中子称为热中子，它比快中子更容易被原子核俘获生成不稳定核素。

光致蜕变：光致蜕变是生成感生放射的另一种方式，它是用光致蜕变去除原子核中的一个中子，即一个高能光子（如伽马射线）带着比原子的结合更高的能量轰击原子核，原子核获得能量，放出一个中子，生成一种不稳定的同位素。但这种方式属一种少见的反应，原因在于这种反应发生，光子必须具有足够的能量，即达到反应阈能，如对氢核所需能量须达到2MeV，多数重核需要的能量大约是10MeV或更高。

加速器运行中的感生放射性

加速器运行过程中会产生两种有危害的辐射，一种是瞬时辐射，另一种是剩余辐射。

瞬时辐射是在加速器运行时产生，关机后即可消失。它包括初级辐射和次级辐射，初级辐射是指被加速器加速的带电粒子，而次级辐射是指被加速的带电粒子与靶物质或加速器结构等材料相互作用产生的X射线和中子等。

而剩余辐射是指辐射（X射线和中子等）与周围物质相互作用产生的感生放射性材料放射出的辐射，如β、γ射线等。剩余辐射具有以下几个特点：

（1）随着加速器运行时间的增加而累积；

（2）加速器停机后仍然存在；

（3）随加速器停机时间增长而减弱，短寿命活化核素变少。

瞬时辐射仅仅存在于加速器运行时，易于被人们认识，并加以屏蔽防护，如加速器机房辐射屏蔽精心设计，严格施工就出于对瞬时辐射的考虑。而剩余辐射，即感生放射性，在加速器运行或不运行时均存在，相对瞬时辐射而言，更具有隐蔽性，不易被人们认识，但其危害不容忽视。

加速器产生感生放射性的机制

感生放射性的种类取决于加速粒子的种类、能量、束流强度、靶材料的性质以及运行时间等种种因素。感生放射性产生的物理基础是核反应，只有当满足核反应条件时才会产生感生放射性。

（1）任何能量的入射中子均能够引起核反应，因为中子在原子核外是不稳定的，所以总是被其他原子核捕获而激发核反应。加速器的感生放射性多数是由中子活化引起的，不管中子能量如何，均能引起活化。当电子束或X线的能量大于（γ.n）反应阈能时即可产生中子，其能谱是连续的，最大能量大致等于X线（电子）最高能量与（γ.n）反应阈已有之差。从核反应阈能来看，能够直接产生感生放射性核素的带电粒子能量多数>5~10MeV，而大多数天然核素的（γ.n）反应能都大于10MeV。因此，小于10MeV的电子加速器不用考虑会产生感生放射性的问题。

实验证明，高能加速器在运行中发射的电离辐射通过空气时，当辐射的能量达到或超过发生（γ.n）反应的阈能时，会产生11C、13N、15O等放射性气体，其中核反应14N（γ.n）13N的能阈为10.6MeV，所产生的核素13N的半衰期为10min；核反应16O（γ.n） 15O的能阈为15.7MeV，所产生的核素15O的半衰期为124s；核反应12C（γ.n）11C的能阈为18.7MeV，所产生的核素11C的半衰期为20.5min。

（2）对于电子、质子等其他粒子而言，在以下二种情况可引起核反应：1）其能量达到产生中子的反应阈能，通过产生的中子而激发核反应；2）其能量要足够大到核碎裂时才能引起感生放射性。

    从核反应的阈能来看，能够直接产生感生放射性的被加速带电粒子能量多数需要>5~10MeV（氘的阈能为2.23MeV，铍的阈能为1.67MeV）。与质子和离子加速器不同，电子加速器上产生的感生放射性主要不是由原始粒子（电子）与介质的相互作用，因为无论电子能量如何，它的核反应截面都极小，它的产生机理是由于电子与介质作用产生轫致辐射，生成的高能的光子（一般大于10MeV）与介质光核反应，其后的中子、介子又引起核反应。

加速器感生放射性的辐射防护

上述可知，加速器机头处以及空气中的感生放射水平应与高能粒子能量、粒子种类、机头处的结构材料、照射时间、冷却时间及加速器出束间的通风状况等有关。有人实验指出，加速器出束间空气中感生放射性核素主要有3H、7Be、11C、13N、15O、41Ar等，除辐射直接与空气作用生成外，其中有加速器本身结构材料因腐蚀脱落而飘浮在空气中，也有加速器冷却水受热蒸发进入空气，这些都是加速器出束室内空气感生放射性的可能来源之一。

降低加速器出束间感生放射性水平的措施：首先要选择合适的靶物质及机壳材料，并减少机房内与工作无关的物质；第二是尽量利用低能X射线工作，小于10MeV；第三是建立合理有效的通风系统。

辐射工作人员要严格按操作规程进行操作和采取合适的辐射防护措施，减少感生放射性引起的内外照射。设备维护人员对高能加速器进行维修时，应考虑加速器机头处的感生放射的辐射防护。

退役后的直线加速器相关部件要作妥善处置，减少较长寿命感生放射性带来的潜在危害。（来自《广东辐射防护》2016年9月号总第17期）