第二章工業(yè)γ輻照裝置的安全與防護(hù)曹錦佳第二章工業(yè)γ輻照裝置的安全與防護(hù)曹錦佳工業(yè)γ輻照裝置發(fā)展概述全世界現(xiàn)有大型γ輻照裝置210多座，總裝源量超過7.4×1018Bq。國(guó)外大型輻照裝置具有以下特點(diǎn)：大型化，專業(yè)化，高度機(jī)械化，高運(yùn)行率、高能量利用率，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，一些先進(jìn)國(guó)家對(duì)γ輻照裝置的設(shè)計(jì)、建造、操作運(yùn)行都進(jìn)行嚴(yán)格管理，制定有一系列關(guān)于裝置的批準(zhǔn)、登記、設(shè)計(jì)制造及操作運(yùn)行一整套的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。國(guó)外的裝置大多數(shù)采用輻照服務(wù)的方式，經(jīng)濟(jì)效益顯著。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)裝源能力30萬Ci以上的商用輻照裝置已達(dá)到107座，總設(shè)計(jì)裝源能力超過1億Ci。工業(yè)γ輻照裝置發(fā)展概述全世界現(xiàn)有大型γ輻照裝置210多座，總γ輻照裝置的組成輻照源室輻射產(chǎn)品的場(chǎng)所，有厚混凝土墻、迷道、儲(chǔ)源井

。源系統(tǒng)源及源架、水井（深5~7.5米）和水（去離子水）、升降設(shè)備。安全聯(lián)鎖系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)γ輻照裝置的組成輻照源室γ輻照裝置的組成通風(fēng)系統(tǒng) 清除臭氧、氮氧化物、氫氣?？刂剖?升降源和產(chǎn)品傳輸操作。劑量監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)源狀況、個(gè)人劑量、產(chǎn)品吸收劑量。 γ輻照裝置的組成通風(fēng)系統(tǒng)γ輻照裝置的組成庫房和操作區(qū) 存放貨物和裝卸貨物場(chǎng)地。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)視輻照室內(nèi)部、操作大廳、倉庫、主控室等。γ輻照裝置的組成庫房和操作區(qū)輻射源放射源的分類Ⅰ類放射源：極高危險(xiǎn)源。接觸幾分鐘至1小時(shí)就可致死。Ⅱ類放射源：高危險(xiǎn)源。接觸幾小時(shí)至幾天可致人死亡。Ⅲ類放射源：危險(xiǎn)源。接觸幾小時(shí)可造成永久性損傷，接觸幾天至幾周也可致人死亡。Ⅳ類放射源為低危險(xiǎn)源?；静粫?huì)對(duì)人造成永久性損傷，但對(duì)長(zhǎng)時(shí)間、近距離接觸這些放射源的人可造成可恢復(fù)的臨時(shí)損傷。Ⅴ類放射源：極低危險(xiǎn)源。不會(huì)造成永久傷害。輻射源源架及其升降系統(tǒng)源架盛載和排布放射源棒以形成特定輻射場(chǎng)的專用設(shè)備。對(duì)源架的基本要求：a放射源能安全可靠地裝載在源架上；b.放射源裝卸方便易行；c.保證放射源不受機(jī)械損傷；d.提出水面后能迅速排空積水；e.盡量提高射線能量利用率；f.為了保護(hù)源架安全，應(yīng)設(shè)有防止輻照物碰撞源架的保護(hù)裝置。源架及其升降系統(tǒng)源升降系統(tǒng)功能：源架的升降運(yùn)動(dòng)和貯存位置、工作位置的定位；源架位置指示；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的過力矩保護(hù)；斷電自動(dòng)降源；源架緊急迫降；建立以升降源為中心的安全連鎖。屏蔽防護(hù)系統(tǒng)輻照室屏蔽系統(tǒng)和放射源屏蔽系統(tǒng)輻照室一般采用混凝土做屏蔽墻，進(jìn)入輻照室設(shè)置迷道，在放射源進(jìn)入工作位置前撤離輻照室。源升降系統(tǒng)輻照產(chǎn)品輸送系統(tǒng)輻照產(chǎn)品輸送系統(tǒng)分三大部分：（1）過源機(jī)械系統(tǒng)，（2）迷道輸送系統(tǒng)，（3）裝卸料操作機(jī)械?？刂葡到y(tǒng)有兩種控制方式：常規(guī)的自動(dòng)程序控制系統(tǒng)，可編程控制器自動(dòng)控制。主要任務(wù)是保證在輻照過程中按工藝要求完成各種工況下生產(chǎn)過程中的控制，并確保人員人身安全。輻照產(chǎn)品輸送系統(tǒng)（1）放射源升降的控制裝置中的一切安全設(shè)施都是通過控制系統(tǒng)與源的升降聯(lián)鎖的，只有安全條件都得到滿足才能升源。具體有12項(xiàng)安全條件。（2）產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的控制（3）輻照室門的控制（4）進(jìn)排風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)距離控制（5）信號(hào)系統(tǒng)和智能語音報(bào)警系統(tǒng)（6）數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控系統(tǒng)（1）放射源升降的控制（2）產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的控制劑量系統(tǒng)劑量系統(tǒng)主要任務(wù)：輻射安全劑量監(jiān)測(cè)、輻照室內(nèi)劑量場(chǎng)的測(cè)定和輻照產(chǎn)品吸收劑量的測(cè)量。（1）輻射安全劑量監(jiān)測(cè)1）輻照室內(nèi)及工作場(chǎng)所的輻射劑量監(jiān)測(cè)2）工作人員的個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)3）貯源井水和鈷源運(yùn)輸容器放射性污染的監(jiān)測(cè)（2）劑量場(chǎng)的測(cè)定分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)量劑量系統(tǒng)（3）輻照產(chǎn)品吸收劑量的測(cè)量目的：1、比較實(shí)際測(cè)量的劑量與設(shè)計(jì)的計(jì)算值，調(diào)整輻照時(shí)間，使得實(shí)際吸收劑量能達(dá)到要求；2、驗(yàn)證不均勻系數(shù)是否正確。（4）輻射加工吸收劑量的測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)和工作劑量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)：初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（基準(zhǔn)）劑量計(jì)與次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（參考標(biāo)準(zhǔn)）劑量計(jì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)是一種參考標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)。

（3）輻照產(chǎn)品吸收劑量的測(cè)量1）標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)校準(zhǔn)常規(guī)劑量計(jì)的響應(yīng)，廣泛使用兩種不同的方法：量熱計(jì)劑量和硫酸亞鐵劑量測(cè)量系統(tǒng)。這兩種方法被普遍用作測(cè)量強(qiáng)電離光子束輻照低原子序數(shù)材料吸收劑量的標(biāo)準(zhǔn)方法。量熱法是一種直接測(cè)定吸收劑量的絕對(duì)方法。測(cè)定水中吸收計(jì)量時(shí)，弗里克劑量計(jì)比別的方法更適宜。弗里克劑量計(jì)溶液的制備是該方法的關(guān)鍵。1）標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)安全連鎖系統(tǒng)特別是對(duì)出入口、源操作系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)等進(jìn)行有效的監(jiān)控和聯(lián)鎖。通風(fēng)系統(tǒng)輻照室內(nèi)，空氣在強(qiáng)放射源的照射下會(huì)發(fā)生輻射分解，產(chǎn)生臭氧和氮氧化物貯源水井及水處理系統(tǒng)采用去離子水或蒸餾水，設(shè)計(jì)有水處理系統(tǒng)，去除水中雜質(zhì)。安全連鎖系統(tǒng)2.3工業(yè)γ輻照裝置的分類國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《γ輻照裝置設(shè)計(jì)建造和使用規(guī)范》，根據(jù)輻照裝置的設(shè)計(jì)，尤其是放射源的出入口控制和屏蔽，將γ輻照裝置分成以下四類：（1）固定源室濕法貯源γ輻照裝置（2）固定源室干法貯源γ輻照裝置（3）自屏蔽式干法貯源輻照裝置（4）水下γ輻照裝置2.3工業(yè)γ輻照裝置的分類國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《γ輻照裝置設(shè)γ輻照裝置的防護(hù)與安全輻射安全原則：（1）縱深防御原則；（2）冗余性；（3）多元性；（4）獨(dú)立性。通過功能分離和實(shí)體隔離的方法使安全機(jī)構(gòu)獲得獨(dú)立性。γ輻照裝置的防護(hù)與安全輻射安全原則：輻射防護(hù)準(zhǔn)則1）輻射實(shí)踐的正當(dāng)性由監(jiān)管部門根據(jù)具體情況來判斷，并權(quán)衡輻照裝置使用所帶來的利益和風(fēng)險(xiǎn)，以確定該具體實(shí)踐是正當(dāng)?shù)摹?）輻射防護(hù)與安全最優(yōu)化合理可達(dá)到的盡量低水平3）劑量限制和潛在照射危險(xiǎn)限制輻射防護(hù)準(zhǔn)則劑量限制和潛在照射危險(xiǎn)限制（不包括天然本地照射和醫(yī)療照射）職業(yè)照射：連續(xù)5年的年平均有效劑量不超過20mSv,但允許其中某一年有效劑量達(dá)50mSv。公眾照射：連續(xù)5年的年平均有效劑量不超過1mSv，但允許其中某一年有效劑量達(dá)5mSv。放射性污染控制：濕法貯源的γ輻照裝置，貯源井水60Co的放射性濃度控制在10Bq/L。每月排放到下水道的60Co總活度不得超過1×106Bq，每次排放的60Co不超過1×105Bq，用不少于3倍排放量的水進(jìn)行沖洗，必須經(jīng)監(jiān)管部門批準(zhǔn)后方可排放。劑量約束和潛在照射危險(xiǎn)約束：輻射防護(hù)工作人員個(gè)人年有效劑量值5mSv；公眾成員個(gè)人年有效劑量值0.1mSv。劑量限制和潛在照射危險(xiǎn)限制（不包括天然本地照射和醫(yī)療照射）放輻射工作場(chǎng)所的分區(qū)控制區(qū)：在正常工作條件下控制正常照射或防止污染擴(kuò)展，防止?jié)撛谡丈浠蛳拗破涑潭?。輻照室、迷道為γ輻照裝置的控制區(qū)監(jiān)督區(qū)：未被確定的控制區(qū)、通常不需要采取專門防護(hù)手段和安全措施但要不斷檢查其職業(yè)照射條件的任何區(qū)域。操作區(qū)域、控制室、通風(fēng)間、設(shè)備間、倒源間、水處理間等區(qū)域?yàn)楸O(jiān)督區(qū)。輻射工作場(chǎng)所的分區(qū)輻照設(shè)施的屏蔽設(shè)計(jì)屏蔽γ射線的常用材料：鉛、鐵、混凝土、水宜采用去離子水，因?yàn)樗泻锌扇苄喳}，會(huì)輻射分解成有害氣體。屏蔽γ射線不能單從所選材料的厚度來考慮，應(yīng)根據(jù)防護(hù)最優(yōu)化的原則，綜合考慮材料的防護(hù)效果、結(jié)構(gòu)性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等因素。寬束射線的屏蔽：K-1=Bexp-（μenh）泄漏射線的屏蔽：輻照設(shè)施的屏蔽設(shè)計(jì)寬束射線的屏蔽：K-1=Bexp-（μen輻照室主防護(hù)墻的屏蔽計(jì)算探測(cè)點(diǎn)的γ射線能量注量率計(jì)算公式能量注量率與劑量率的轉(zhuǎn)換因子：

由需要減弱的倍數(shù)，查表得到混凝土墻壁的厚度。減弱倍數(shù)公式：輻照室主防護(hù)墻的屏蔽計(jì)算能量注量率與劑量率的轉(zhuǎn)換因子：由需要輻照室迷道計(jì)算散射劑量率計(jì)算公式：輻照室屋頂?shù)脑u(píng)比計(jì)算屋頂厚度有兩種輻射來確定：一種是貫穿輻射，二是γ射線大氣反散射。計(jì)算公式：輻照室迷道計(jì)算輻照室屋頂?shù)脑u(píng)比計(jì)算輻照室內(nèi)臭氧產(chǎn)生和排除計(jì)算臭氧產(chǎn)生率：考慮連續(xù)排風(fēng)和臭氧的分解，輻照室臭氧的平均濃度:臭氧的平衡濃度：

停止輻照后的臭氧濃度：輻照室內(nèi)臭氧產(chǎn)生和排除計(jì)算考慮連續(xù)排風(fēng)和臭氧的分解，輻照室臭新建γ輻照裝置防護(hù)與安全主體工程中防護(hù)的重點(diǎn) 輻照室的屏蔽設(shè)計(jì) 迷道（3π）儲(chǔ)源井新建γ輻照裝置防護(hù)與安全主體工程中防護(hù)的重點(diǎn)新建γ輻照裝置防護(hù)與安全選址 地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，水文情況和氣象條件良好，遠(yuǎn)離飲用水源、車站碼頭、軍事設(shè)施、危險(xiǎn)品生產(chǎn)和儲(chǔ)存場(chǎng)所，交通方便、橋梁至少承重10噸以上。新建γ輻照裝置防護(hù)與安全選址γ輻照裝置的安全設(shè)施光電聯(lián)鎖 需安裝3道，第一道被遮斷則報(bào)警，第2、3道被遮斷則降源停止輻照。應(yīng)急拉線開關(guān)無人復(fù)位開關(guān) 輻照室內(nèi)設(shè)置不少于3個(gè)無人復(fù)位開關(guān)，所設(shè)開關(guān)能觀察到輻照室內(nèi)所有的角落。γ輻照裝置的安全設(shè)施光電聯(lián)鎖γ輻照裝置的安全設(shè)施指示燈和聲光報(bào)警 綠色為“安全”、紅色為“危險(xiǎn)”；升降源都有聲音或語音提示。源位指示器水位報(bào)警和聯(lián)鎖固定式劑量監(jiān)測(cè)儀表個(gè)人劑量報(bào)警儀（10μSv/h)和檢查源γ輻照裝置的安全設(shè)施指示燈和聲光報(bào)警γ輻照裝置的安全設(shè)施進(jìn)源間屏蔽塞和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)排風(fēng)系統(tǒng)停電應(yīng)急系統(tǒng)γ輻照裝置的安全設(shè)施進(jìn)源間屏蔽塞和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)γ輻照裝置的運(yùn)行與管理γ輻照裝置必須獲得輻射安全許可證，方可運(yùn)行。運(yùn)營(yíng)單位必須設(shè)有安全與防護(hù)管理機(jī)構(gòu)，并制定安全操作規(guī)程或手冊(cè)。必須配備具有專業(yè)技術(shù)資格的人員。運(yùn)行人員資格人員培訓(xùn)運(yùn)行記錄放射源的增加和更換定期檢查和維修γ輻照裝置的運(yùn)行與管理輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)對(duì)工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè)的要求：a.評(píng)估所有工作場(chǎng)所的輻射防護(hù)狀況，b.對(duì)控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)進(jìn)行照射評(píng)估，c.審查控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)的劃分。個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)：運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)按照監(jiān)管部門指定的方式保證每人的劑量記錄得以保存，運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)保證在工作人員雇傭期滿后及其他時(shí)間都能向其提供劑量記錄。記錄劑量高于調(diào)查水平的任何時(shí)候，運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)按照監(jiān)管部門的要求展開正式調(diào)查。輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃與事故處理編制應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，一旦發(fā)生事故，能立即按應(yīng)急規(guī)程進(jìn)行操作，以免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。任何事故都要記錄并報(bào)告。發(fā)生事故后，必須立即清除事故源，盡量減少個(gè)人和集體的受照劑量，對(duì)傷員和超劑量人員進(jìn)行救治。日常管理和監(jiān)督建立強(qiáng)有力的管理體制，明確規(guī)定各崗位職責(zé)、機(jī)構(gòu)管理程序；建立持證上崗的嚴(yán)格管理制度和相應(yīng)的培訓(xùn)制度；操作人員必須佩帶個(gè)人劑量計(jì)，并建立個(gè)人劑量檔案；做好日志記錄；未經(jīng)許可，外來人員不應(yīng)進(jìn)入輻照室和控制室；不能擅自改造裝置，接受有關(guān)部門依法對(duì)γ輻照裝置的日常監(jiān)督。應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃與事故處理日常管理和監(jiān)督監(jiān)督部門檢查內(nèi)容（15條）基本安全要求（8條） 控制放源的升降開關(guān)、便攜式個(gè)人劑量報(bào)警儀、固定式輻射監(jiān)測(cè)裝置、警告標(biāo)識(shí)、輻照室人員通道門聯(lián)鎖裝置、迷道內(nèi)防人誤入聯(lián)鎖裝置、輻照室內(nèi)緊急制動(dòng)裝置、控制臺(tái)緊急制動(dòng)裝置。監(jiān)督部門檢查內(nèi)容（15條）基本安全要求（8條）監(jiān)督部門檢查內(nèi)容（15條）其它要求（7條） 貨物進(jìn)出口控制、輻照室屋頂屏蔽塞聯(lián)鎖裝置、貯源井水處理和自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、輻照室內(nèi)無人復(fù)位開關(guān)、斷電降源裝置、煙霧報(bào)警。監(jiān)督部門檢查內(nèi)容（15條）其它要求（7條）對(duì)于可疑放射性高水平的處理程序A不要試圖清除可疑的放射性污染，B人員撤離可疑高放區(qū)域，以防放射性污染的擴(kuò)散，豎立禁止進(jìn)入的警告標(biāo)志，C監(jiān)測(cè)所有在場(chǎng)的操作人員是否被放射性物質(zhì)沾染，D通知裝置的輻射安全部門。對(duì)于可疑放射性高水平的處理程序輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容倒裝源 源的數(shù)量及泄漏污染狀況、裝源容器表面劑量率及污染狀況、裝卸源工具狀況、監(jiān)測(cè)儀器等。裝源后 污染狀況、輻射巡檢。輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容倒裝源輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容常規(guī)年檢查 配合年檢的檢測(cè)、水質(zhì)及污染檢測(cè)、環(huán)境輻射水平、全部機(jī)電及控制系統(tǒng)。運(yùn)行日常檢測(cè) 個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)、固定式的輻射儀表監(jiān)測(cè)、半年一次的貯源井水的污染測(cè)量、流出物監(jiān)測(cè)。輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容常規(guī)年檢查輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容監(jiān)測(cè)儀表都要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按規(guī)定送法定計(jì)量部門進(jìn)行周期檢定，并遵守監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證。監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行記錄、上報(bào)和保管

輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容監(jiān)測(cè)儀表都要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按規(guī)定送法定加速器分類按粒子種類 電子加速器、輕離子加速器、重離子加速器、微粒子團(tuán)加速器。加速器分類按粒子種類加速器分類按粒子能量

低能、中能、高能加速器，一般稱能量小于100MeV為低能，能量在100-1000MeV中間為中能，而能量大于1GeV為高能。加速器分類按粒子能量工業(yè)輻照電子加速器主要有高壓型輻照電子加速器和諧振型輻照電子加速器兩種。工業(yè)加速器與鈷源相比的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：功率大，劑量率高，方向集中，能量利用率高，生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模的輻照加工產(chǎn)業(yè)，輻射防護(hù)比較容易。缺點(diǎn)：電子束穿透能力低，能量大于10MeV會(huì)產(chǎn)生感生放射性。工業(yè)輻照電子加速器加速器的組成粒子源 電子源—俗稱電子槍；真空系統(tǒng) 防止加速粒子與剩余氣體分子產(chǎn)生散射粒子引出系統(tǒng)束流裝置加速器的組成粒子源加速器防護(hù)的特點(diǎn)軔致輻射產(chǎn)生X射線雜散輻射感生放射性加速器防護(hù)的特點(diǎn)軔致輻射