X射线探伤室的辐射防护

X射线探伤室的辐射防护
X射线探伤室的辐射防护
口林雪峰…罗青苗
（[1】重庆市辐射环境监督管理站重庆400015;
[2】长江师范学院重庆408003）
摘要:近年来各行业x射线探伤作业使用逐渐的增多，伴随x射线探伤的使用,x射线探伤室的辐射防护能力逐渐
引起人们的重视.X射线探伤机在对工件进行照射的工况下,x射线通过主射,漏射, 散射,对作业场所及周围环境产生
辐射影响.因此,针对X射线探伤室的辐射防护能力及对探伤作业人员以及公众的辐射影响分析，是本文要阐述的重点.
关键词:辐射防护现状原理剂量
中图分类号:TL7文献标识码:A文章编号:1007—3973（2010）02-029—02
x射线能穿透物质,在穿透物质时由于物质的吸收使得X
射线的强度减弱.当射线穿透有缺陷（如气孔，裂纹，夹渣或夹砂等）的部位，无缺陷部位时，由于物质密度的差异对x射线吸收的能力不同，从而透过物质的x射线强度发生差异，通过感光胶片形成曝光差异.当射线穿过（照射）物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越小.利用这一原理,从而快速便捷，无损伤，精确地检测工件内部多种缺陷（裂纹，夹渣，气孑L等）.适用于航空，造船，冶金，化工及机械制造等行业.
IX射线探伤室的辐射防护
1.1X 射线探伤机工作原理
X射线探伤机是利用x射线对物件进行透射拍片的检测装置.x射线机主要由x射线管和高压电源组成.x射线管由安装在真空玻璃壳中的阴极和阳极组成.l5月极通常是装在
聚焦杯中的钨灯丝，阳极靶则根据应用的需要，由不同的材料制成各种形状，一般用高原子序数的难融金属（如钨，铂，金，钽等）制成•当灯丝通电加热时，电子就"蒸发"出来,而聚焦杯使这些电子聚集成束,x射线管两极间的高压使电子束向阳极靶射击•高速电子轰击靶体产生x射线• 射线探伤是利用射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现工件内部缺陷的一种探伤方法•当这些射线穿过（照射）物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越小•1.2实例分析
1.2.1x射线探伤室现状.
以某单位X射线探伤室为例，探伤室平面图见图1,探伤室墙体均为现浇混凝土，混凝土的密度是2.35g/cm.X射线探伤室占地216m~,由曝光室,操作室，暗室等组成，其中曝光室内空尺寸为18m~12mx6.5m=1404m墙体厚度0.8m现浇混凝土;天棚为30cm的实心预制板.曝光室东北侧天棚处设一30cmx30cm排风扇;北侧墙设工作出入防护大门：并没有迷道, 迷首宽1.1m,长约8m,迷道墙厚为0.6m现浇混凝土结构.
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图1
曝光室的工件出入防护大门，工作人员出入防护门均为钢架结构铅门，防护大门Pb 当量为14mmPb工作人员出入防护门Pb当量为5mmPb.该探伤室使用探伤机的最大条件是300kV,5mA,主射墙为东墙.X射线探伤室每天摄片约20 张，每次照射时间平均3〜5min;每年工作250天，每张片按5分钟计算，共计417小时.
1.2.2辐射防护能力分析
(1)相关公式
1)主射线
H
x q
xU
日，X
H=8.73x10 一xGxIx60
式中:K——减弱倍数.
H――x线探伤机额定工作条件下,x线的输出率((3y/h) I ---- 探伤机额定电流(mA)
G――探伤机发射率(R/mAmin)
HLH ――剂量约束值(Gy/h)
R――参考点距离(m)
U—〜定向因子
q――居留因子
8.73x10 一:转换系数(Gy/R).
2)散射线
:.里兰.
HE X 5
式中:a——散射系数(铁为2%).
s ---- 散射面积(m2)
R.――出线孑L距散射体距离(m)
R：――散射点至参考点距离(m)
3)漏射线
爿I x g
Hu~xr
式中:H1 ――探伤机的X漏射射剂量率(<5mGy/h);
4)厚度
d=TVLIogK
TVL ――十值层厚度：
d——屏蔽材料厚度
(2)标准要求
根据标准《工业X射线探伤放射卫生防护标准》(GBZ117
20061:要求探伤室屏蔽墙外30cm处空气比释动能率不大
于 2.5pGy/h.
根据标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》
(GB18871-2OO2):由审管部门决定的连续5年的年平均有效剂量(但不可作任何追溯性平均)20mSv:实践使公众中有关关键人群组的成员所受到的年平均剂量估计值不应超过限值1mSv.
科协i仑坛?2010年第2期(下)一一
(3)结果分析
公用一定电压，300kV.曩定电疽$mAI探伤机发射牢：289P,/m~min铁数射系数2%; 参教散射面积0.1钿l鼎点雁敕射点厦离R等n钿;漏射计量率($m6y/h.
舭计算己建瞬时
J.体阻值计算｝件计掉厚度(％)屏蔽蔽厚度
厚度剂量结果
I6y/h主射散射漏射％PSv,h
东墙
乏5蛾8//
璃足屏
主毫|IJ"l:11--1/16畦要求
南墙广一满足
25/2&O0^ 2
ullqll蔽要求
西墙~,59g
25/0003 公众
t 卜llq'18nO 娅
北暗r,-3.,m牌/
公众I卜Itq"l800蔽要求
天棚足屏
Z5/n艘公众
I1tq-Ill6蔽要求
防护.Sm98足屏///
I4n18
大门l尸IiO=l蔽要求
1)瞬时剂量均按现有墙体的屏蔽厚度进行计算•
2)所有计算均基于探伤机是固定，并定向向东墙方向照
射的情况•
3)本计算均为理论保守值，未考虑工件钢的屏蔽作用•
由计算结果可以看出，各墙体屏蔽能力满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)及《工业x射线探伤放射卫生防护标准》(GBZIl7 —2006)要求.天棚厚度足够，能有效屏蔽X射线，产生的天空散射十分微弱.
1.2.3剂量估算
(1)计算公式
按照联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)――
2000年报告附录A,X 一丫射线产生的外照射人均年有效剂量当量按下列公式计算：日，二xtxkxlO
式中:H 一年有效剂量当量(mSv/a);
K ――吸收剂量对有效剂量当量的换算系数(Sv/Gy);
D叶一空气吸收剂量率(nGy/h):
T_一年受照时间(h/a)
(2)剂量核实计算结果
1)工作人员
根据《工业X射线探伤放射卫生防护标准》(GBZII7-2006) 要求,探伤室墙体外30cm处的汁量率不大于2.5pGy/h:且假设全年专用探伤室探伤任务417h均由同一人完成，则根据估算公式可以计算得工作人员的受照剂量为 1.04mSv/a低于其剂
量管理限值25mSv/a,满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871.2002)的剂量限值要求.
2)公众成员
考虑最不利因素，公众成员在车间停留时间按探伤机年
工作时间的八分之一计，其受到的最大瞬时剂量率为:2.57Sv/
h,公众受照剂量为.0.13mSv/a低于其剂量管理限值lmSv/a,
满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB1887I —2002)
的剂量限值要求.
由以上剂量估算结果可知，该x射线探伤室在运行过程中,对周围的辐射工作人员和公众成员所附加的年有效剂量均小于年有效剂量约束值，能满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871—2002)中剂量限值的要求.
1_3其他辐射防护措施
在x射线探伤室的辐射防护能力能够满足国家标准要求
的同时，也要注意一些细微之处：
(1)丧失屏蔽
原因分析:x射线探伤机机头是用重金属屏蔽包围住的，因各种原因(如检修，调试，改变照射角度等)可能无意中将探伤机的屏蔽块，机架上的屏蔽物等移走，或随意加大照射面积，改变主射方向，使设备丧失自身屏蔽作用，导致相邻的屏蔽墙外出现高剂量率，人员受到不必要的照射.
安全预防措施:检修,调试应由专业技术人员进行，绝不允许
随便拆走探伤机及机架上的屏蔽材料，不允许加大照射面积.完好的剂量探测器和剂量报警仪，联锁装置等,可mm.纵深防御.X 射线探伤室的防护屏蔽结构，包括混凝土屏蔽墙和周围填土层，不得擅自改变，削弱，或破坏防护屏蔽结构，如开孔洞,挖
沟,取土等.
(2)人员滞留在机房内
原因分析：工作人员进入曝光室后来全部撤离，仍有人滞
留在机房内某个不易察觉的地方，在开机前,未完全充分搜寻，从而意外地留了下来，因此受到大剂量照射.
安全预防措施:撤离机房时应清点人数，应按搜寻程序进
行查找，防止人员滞留在作业场所；室内滞留人员就近按下紧急停机开关.
(3)联锁装置失效
原因分析：由于门机联锁装置失效，防护门未关闭或探伤
机工作时门被开启，射线仍然能发射,造成射线外泄，可能对工作人员及公众成员产生较大剂量照射.
安全预防措施:定期检查探伤室的灯光警示装置及门机联
锁装置的有效性，发现故障及时清除，严禁违规操作.对于本项
目涉及的安全控制措施的各机构及电控系统，制定定期检查和维护制度.确保安全装置随时处于正常工作状态.放射工作场地因某种原因损坏，公司应立即停止使用，修复后再投入使用.
(4)出现较预定值更高的束流强度
原因分析：探伤机电器元件故障，电源不稳,控制器失误
等原因使束电流加大，导致高强度柬流射向屏蔽不足的区域. 安全预防措施:探伤机配置故障报警系统，可及时发现故障:交流净化电源为设备提供稳压电源，过压，欠压过流报警，消除电流冲击等功能；辐射监测器和报警系统可用作针对这类事件进行人员防护和纵深防御措施.
⑸人误
原因分析：不了解探伤机的基本结构和性能，缺乏操作经
验和辐射安全防护知识，安全观念淡薄，无责任心;违反操作
规程和有关规定，操作失误;管理不善，领导失察等，是人为因素造成辐射事故的最大原因.
安全预防措施:放射工作人员必须加强专业知识学习，加强防护知识培训，避免犯常识性错误.力口强职业i酋德修养，增强责任感, 严格遵守操作规程和规章制度；管理
人员应强化管理，加强监测.
(6)铅门应由有资质的单位制作安装，屏蔽门的门体与墙
体重叠长度大于门与墙间隙的10倍.穿越防护墙的导线，导管等不影响其屏蔽防护效果.抽风装置安装位置应避开了主射线方向，不影响探伤室的屏蔽效果；探伤室应每天按时排气通风，防止由辐射产生的臭氧浓度过高，危害操作人员身体健康. (7)辐射工作人员和专职管理人员应进行辐射防护安全
培训，并取得了合格证.辐射工作人员办理个人剂量计，并建立了健康体检档案.
2结语
本文就一已建好的x射线探伤室为例，对X射线探伤室的辐射防护能力进行了分析研究.X射线探伤这一行业近几年来不断发展壮大，在带来可观的经济效益的同时，也给职业人员和广大公众带来附加照射，因此,x射线探伤室的辐射防护能力体现的尤为突出.X射线探伤室末建前应做系统的环境影响评价，并取得国家相关的资格证书，建造时要做到"三
同时",建造好后要请有资质的单位验收，安全防护无小事•
参考文献：
[1】《工业x射线探伤放射卫生防护标准)XGBZ117 —2006)IS].
【2]《电离辐射防护与辐射源安全基本标准~(Gm887i —20O2)【S]
【3]李星洪等.辐射防护基础[M ].原子能出版社,1982.
斟协论I云?2010年第2期(下)。