安全生产_工业电离辐射防护与安全讲义

站人员培训 工业电离辐射防护与安全 一核技术工业应用概述 核技术应用 是指密封放射源 非密封放射源和射线装置在工业 医疗 农业 地质 科研和教学等领域的应用 核技术应用的放射源 密封源 指密封在包壳里的或紧密地固结在覆盖层里并呈固体状态的放射性物质 非密封源 是指不满足密封源定义中所列条件的源 也称非密封放射源物质 射线装置 指x射线机 加速器 中子发生器以及含放射源的装置 核技术应用的领域 工业辐射危害 确定性效应 效应的发生存在剂量阈值 效应的严重程度与剂量有关的一类辐射效应 如 不育 白内障 造血功能低下 致死亡等 随机性效应 效应的发生不存在剂量阈值 发生几率与剂量成正比 严重程度与剂量无关的一类辐射效应 如 恶性肿瘤 遗传疾病 工业辐射防护的基本措施 时间防护缩短受照时间 受照剂量与时间成正比 距离防护增加操作距离 受照剂量与距离的平方成反比 屏蔽防护设置屏蔽设施隔离防护堵 围 封 二辐射加工防护与安全 辐射加工技术的定义 是用于工业 农业等部门的实用技术 它基于辐射作用下物质的物理性质 化学性质或生物性质发生暂时性或永久性的变化 主要应用领域 辐射改性聚烯烃绝缘材料如 电线电缆 热收缩材料 泡沫塑料等 一次性医疗用品辐射消毒食品辐射消毒 灭菌 保鲜涂层辐射固化 包括木塑复合材料的辐射制备辐射技术在生物医学和生物工程中的应用工业三废的辐射净化辐射降解 包括辐射制备聚四氟乙烯超细粉末 丁基橡胶辐射再生 纤维素辐射降解制备饲料等 辐照加工应用技术的优点 节能和环境保护 可在常温 甚致低温下进行加工 反应速率与产量易于控制 产品性能优异 产品纯净 无添加剂和残留物 这对生物医学产品尤为重要 可引发固态反应 补充常规方法之不足 可用快速度加工 提高产量 辐照加工应用技术的缺点 一次性投资较高 如工业电子加速器少则1 2百万元 多则上千万元不是一般企业能承受的 与常规方法竞争激烈 常规方法能胜任的加工工业 辐照法很难发展 多数人在心理上对放射性有排斥性 这在目前或多或少妨碍了核技术的顺利发展 辐照加工的辐射源 采用的最多的是 60Co或137Cs 具有以下特性 较强的穿透能力 较长的半衰期 较高的比活度 生产和运输费用低 辐照装置的组成 辐照源室辐射源辐射产品的场所 源系统源及源架 水井 深5 7 5米 和水 去离子水 升降设备 安全联锁系统传输系统 辐照装置的组成 通风系统清除臭氧 氮氧化物 氢气 控制室升降源和产品传输操作 剂量监测系统监测源状况 个人剂量 产品吸收剂量 辐照装置的组成 库房和操作区存放货物和装卸货物场地 工业电视监控系统监视辐照室内部 操作大厅 仓库 主控室等 辐射加工的事故特点 活度大钴 60在37 148PBq 事故发生概率小而危害大 1988 1998辐射加工事故占整个同位素行业事故的3 03 而同位素行业致死8人的事故全部是辐照加工行业 辐射加工的事故案例 2004年10月21日 山东省济宁市某民营辐照厂发生一起人员超大剂量误照事故 放射源钴 60活度为1 4 103TBq 由于安全联锁失灵 源没有放下的情况下 2名工作人员在不知情下 距源约1 5米处 分别受照了9分钟和5分钟 最终造成2人死亡 19 三 工业探伤防护与安全 20 工业探伤概述 射线探伤及其防护 射线探伤及其防护 事故预防与应急处理 讲述内容 21 概述 工业射线探伤 利用电离辐射 X 射线等 探测非透明材料或装置的缺陷或内部结构的无损检测方法 射线探伤是无损检测材料 零件 部件和构件质量的基本方法 最常用方法 在所采用的无损检查方法中占80 以上 22 概述 射线探伤使用的辐射源主要来自 射线机 密封放射源和粒子加速器 探伤的射线种类 射线探伤 射线探伤 射线探伤质子探伤中子探伤 23 24 射线探伤 早期工业探伤只使用 射线 但对于检测厚钢板 焊缝或水泥构件 辐射源的使用已经越来越多 源优点 源缺点 源体积小 辐射具有各向同性 高能辐射能检测的壁厚大于 射线的厚度 对电能 冷却水等无特殊要求 外部参数对同位素的辐射无影响 辐射源成本低 方法的稳定性高 应用较廉价 简单 剂量率低 影响经济效益 壁越薄 射线照片质量就越差射线照片的轮廓 几何 不清晰度增加放射源要经常更换连续辐射 必须考虑辐射防护问题连续衰变 需有效时间利用 经济因素 25 射线探伤 射线探伤源 60Co 137Cs 192Ir等 192Ir的 射线能量低 容易屏蔽 目前应用得最多 26 射线探伤 工作原理 射线贯穿金属物件而在感光胶片中成像 当物件存在疵点时 射线穿过物体后其强度将随着疵点而改变 根据成像发现物件的缺陷 同时又不损伤物件的特性 正确地选用放射源对于提高探伤的灵敏度 清晰度和减少照射时间是很重要的 射线探伤 射线探伤机一般由工作容器 挠性源导管 遥控器和其他附件组成 工作容器由贫铀或铅屏蔽体 快门 源辫子及锁定装置 放射源 连接器 保护盖等组成 27 射线探伤 28 作业前准备 确定曝光焦距和曝光位置 划定工作区域 并设置警戒标志 检查输源管 控制部件是否有损坏 佩戴个人剂量计和辐射报警器 报警器要完好 并用剂量仪检查放射源是否在探伤机内 检查输源管及控制部件上方 谨防有重物误掉落 射线探伤 29 回源操作 曝光结束后 确保源回到探伤机贮存位 并用剂量仪进一步检查源是否回到屏蔽位置 规范拆除连接部件并收好输源管 控制机构等部件 并关闭一切 将探伤机的保险盖 安全锁等安全装置全部回复到安全防护状态 射线探伤 出入库及运输注意事项 探伤机出入库前必须进行登记 同时检查源是否在探伤机内 探伤工作完毕 每天必须将探伤机存放到环保部门指定的贮存库内 并加防盗锁 探伤机入库前要将整机擦干净 入库后钥匙放回到规定的安全地点 始终保持贮存库安全 探伤机运输过程中应贴警告标志 确保有安保人员随车监护 探伤机必须存放在包装箱内防止冲撞 在运输过程中应保证容器与人隔离 运输探伤机时 同时注意对输源管及传输系统控制缆的保护 30 射线探伤 主要辐射危害 常规运行中的辐射 潜在照射 放射源处于探伤机贮存位置 工作人员在探伤室工作 探伤准备或探伤结束后整理现场时 运输装有放射源的探伤机时 源输送到探伤位置进行探伤时 放射源没有回到贮存位置 而工作人员又不知情 将没有到贮存位置的源设法处置到贮存位置 放射源破损或源本身放射性物质污染了探伤机或配套设备或场所 放射源丢失 31 射线探伤 32 射线探伤防护 探伤室的防护与安全装置探伤室门口设立醒目的电离辐射标志 灯光和音响信号 安装门 机联锁和安全报警装置 机房内安装固定式剂量率仪 控制台应具有工作信号 源位置显示 联锁装置和紧急终止照射开关 保证终止照射后源能自动回复到安全状态 源探伤时 保证探伤室内没有人 外面的人员进不去 源探伤时 工作人员进出口处应有红灯显示 辐射水平仪表与入口的门要联锁 即室内辐射水平升高时门开不了 人进不去 防护门应设门 机联锁装置 以防误照事故的发生 射线探伤防护 射线探伤 射线探伤防护 现场探伤的防护 现场探伤时 时间一般选在晚上为宜 探伤作业前 将工作场所划分为控制区和监督区 探伤作业时 充分考虑探伤相关因素 保证操作人员受照剂量低于剂量限值 并做到可合理达到的尽量低的水平 所有探伤作业应在剂量仪经常监督下进行 探伤人员必须经过辐射安全防护训练 必须严格规范操作 工作人员应佩戴个人剂量仪 辐射场所应定期辐射监测 并适时地监测探伤机的表面剂量 探伤机应定期检查 确保安全 控制区边界必须悬挂清晰可见的 禁止进入放射性工作场所 警示标识 可采用绳索 链条和类似的方法或安排监督人员实施人工管理 33 射线探伤 射线探伤防护 探伤防护的基本措施 时间防护 缩短受照时间 距离防护 增大与源的距离 在进行野外或流动性检验时 利用距离防护射线是极为经济且有效的方法 屏蔽防护 在 射线源与人员之间放置一种能有效吸收 射线的屏蔽物质 34 射线探伤 射线探伤的防护 利用固定建筑物对射线的屏蔽作用 达到保护人员和环境的目的 探伤室的防护 探伤室应选在厂区的一角 面积应根据工作需要定 设置必须考虑周围的放射安全 探伤室必须与控制室分开 探伤室的屏蔽设计应充分考虑有用射线束照射的方向和范围 装置的工作负荷及室外情况 探伤室一般采用砖或混凝土为墙壁材料 有用线束投照方向的墙壁按主屏蔽要求设计 其余方向按漏射线及散射射线屏蔽要求设计 35 射线探伤 射线探伤的防护 探伤人员须经过辐射防护训练 掌握安全防护知识 现场探伤的防护 现场探伤时 时间一般选在晚上为宜 充分考虑各种因素 确保作业人员受照剂量低于剂量限值 做到可能合理达到的尽量低的水平 工作人员应佩戴个人剂量计 控制区边界必须悬挂 禁止进入 警示标识 作业人员应在边界外操作 否则必须采取专门的防护措施 监督区边界必须设警示标识 悬挂 无关人员禁止入内 警告牌 必要时设专人警戒 进行近距离操作时 必须使用防护器材 佩戴个人防护用品 36 1 探伤机质量 防护壳屏蔽有问题 造成密封源泄露 设计不合理及组装不牢 导致源滑脱 事故预防和应急处理 探伤辐射事故 射线探伤 只要放射源脱离开防护罐 即便是废弃源 均可造成辐射事故 使人遭受不必要照射 2 部件损坏 输源管破裂 源无法回收到防护罐内 源接头损坏 致放射源脱落 源脱落地面造成人员受照 输源管未与源辫挂钩结合或结合不牢 造成出源后源不能收回 3 运输中保管不善 源容器丢失 4 探伤机故障维修 未注意防护 造成照射事故 5 废源乱丢或浅土掩埋 导致放射源遗失与误照事故 37 事故预防与应急处理 新机调试 分工不明误照 责任人脱离岗位 他人开机使人员误照 误传联络信号误照 开机未警示 误入受照 探伤室内外无开机照射的警戒信号 一室双机 配合失误受照 一台停照而另一机仍在照射二人作业 配合失误受照 有意伤害受照 检修故障受照 不注意防护而受到照射 探伤辐射事故 射线探伤 射线探伤机只有在开机加高压后 才产生射线 因此 发生辐射事故多为开机时误照 38 四核仪器仪表及其他应用装置 核仪器仪表 核仪器仪表是指利用放射性物质或X射线的特性 显示或测量被测物质或材料特性的仪器仪表或相应的设备 具有快速 准确 非损坏性 不接触 可以实现自动检测或连续检测等特点 包括辐射密度计 料位计 核子秤 测厚仪 中子水分仪等 核仪器仪表 密封放射源仪表凡带有密封放射源都仪表统称为密封放射源仪表 使用都放射源大多是 类源 活度一般在107 1010Bq 毫居里级或居里级 水平使用X射线工作的仪器仪表关键部件是发射X射线的器件 只有在通电开机时才有X辐射 核仪器仪表 按照照射线入射到探测器前与物质发生相互作用的类型分为3类 透射式辐射仪表反散射式核仪表核反应式核仪表 透射式辐射仪表 工作原理透射式辐射仪表的放射源和探测器分别对应地安放在被测物质两边 入射射线穿透物质时被减弱了 同时探测器测量出出射线的剂量率 或计数率 反散射式核仪表 反散射式核仪表是利用射线与物质相互作用产生的反散射的一种核仪表 核反应式核仪表 利用高能中子发生器把非放射性物质诱发成放射性物质 生成的放射性核素能发射出其能量可被识别的特征 射线 核子秤 物料对 射线具有衰减作用 物料厚处透过的 射线少 物料薄处透过的 射线多根据射线穿过传送带上物料的计数率 便可以连续秤出输送物料的重量使用的放射性核素主要是137Cs 活度在30mCi至130mCi 料位计 当料仓内无料时 探头接收到的信号很强 主机给出料空信号 当料仓内有料时 阻挡射线穿过 探头接收到的信号很弱 主机给出料满信号料位计常用60Co和137Cs 源 活度从10mCi到1Ci不等 料位计 用于测量高温 高压 易燃 易爆 有毒和腐蚀性的物料应用于石油工业 钢铁工业 水泥生产等 密度计 如果材料的密度较低 穿过材料的 射线就较强 探测器在单位时间内的计数就较高 反之 如果材料的密度较高 高密度材料对 射线的屏蔽较强 探测器在单位时间内的计数就低 测厚仪 放射性同位素射出的射线通过被测物质时 局部被吸收或散射 当放射源的强度和被测物质不变时 射线强度的变化仅与被测物质的厚度有关 测厚仪 放射性测厚仪按辐射方式分为穿透式 透射式 和反散射式两种按使用的放射源的种类 测厚仪分为 射线测厚仪 射线测厚仪韧致辐射测厚仪X射线荧光测厚仪 测厚仪 用于监测连续生产过程中金属板 薄膜 纸张和镀层管的厚度测厚仪常用的放射性同位素有14C 60Co 85Kr 90Sr等 测厚仪 离子感烟火灾探测器 离子感烟火灾探测器 在探测器的电离室内放一 放射源Am241 其不断地持续放射出 粒子射线 使空气中的氮 氧等分子电离 从而使得原来不导电的空气具有导电性 当在电离室两端加上一定的电压后 使得空气中的正负离子向相反的电极移动 形成电离电流 当烟雾粒子进入电离室后 由于气熔胶吸附大量的正负离子 使其中和 烟雾越浓 导致离子复合几率加快 从而使空气中电离电流迅速下降 电离室阻抗增加 因此根据R值变化可以感受到烟雾浓度的变化 从而实现对火灾的探测 离子感烟火灾探测器 主要使用241Am放射源 含量约几kBq到40kBq不等 小于豁免水平 离于型感烟火灾探测器的制造 装配和拆洗工作属于放射丁作 作业场所应配备外照射剂量监测和表面污染的监测仪器 射线测井 射线测井在煤田地质勘探中广泛应用 应用放射性同位素60Co 241Am或137Cs物质密度小 吸收 射线少 而散射 射线多 射线测井 粉沙岩 砂岩 石灰岩的密度都比煤 包括 无烟煤 贫煤 瘦煤 气肥煤和焦煤 的密度高 探测时用滑车把带有60Co或241Am或137Cs的测井仪放入钻井中 当放射性同位素放射出的 射线穿过井壁射进煤层时 由于煤的密度小 吸收 射线少 散射回来的 射线多 探测器接收后输出的信号电流就强 于是记录仪器上就呈现出信号电流的高峰 反之 在记录仪器上就出现了较平缓的曲线 中子测井 大多使用Am Be中子源 活度约n 10Bq n 1011Bq 属于 类源 中子测井包括中子 中子测井和中子 测井 中子测井 中子 中子测井中子与重元素相碰撞时 便被迅速弹回当它碰到油层或水层等含氢丰富的地层时 中子源或中子发生器所放射出的快中子的速度就会被减慢 并被中子计数器记录下来 中子测井 中子 测井当中子源或中子发生器放射出的快中子通过石油 水等含氢丰富的地层时 与周围物质的氢核相碰撞 变成慢中子 它易被其他物质俘获 产生 射线 而被附近安放的探测器接收 记录仪就出现了电流信号的高峰反之 如果岩层中没有石油和水 中子就一直穿入地层深处才能被减慢下来 被地层原子核俘获 因此探测器的信号电流就弱 中子测井 核子湿度密度仪 核子湿度密度仪用于快速 准确地测量各种土 沥青混凝土等建筑材料的密度和含水量 还可测量铁路和公路路基的湿密度 静电消除器 静电消除器不断地放射出的射线能使介质 空气 电离 这样就在静电的表面与消除器之间形成了通路 使积累的静电泄漏或中和 从而完成静电消除工作 大多采用 放射源147Pm 钷p 90Sr 90Y 钇Y 204Ti等放射性同位素生产静电消除器 也有使用 粒子作为静电消除器放射源的 虽然它的射程短 但发射的局部能量较高 静电消除器 在装有静电消除器的区域工作的人员不会受到有影响的辐射照射 但是维修静电消除器的工作人员在短时间内会接受某一种程度的受照剂量 所以 维修 安装 保管静电消除器的人员要佩戴个人剂量计 并定期监测和建立个人剂量档案 X射线行李包检查系统 集装箱检查系统 含密封源仪表的安全防护 含密封源仪表使用的放射源活度远远小于大型辐照装置的源强 它们一般都在107 1010Bq 毫居里级或居里级 水平特点是数量大 应用范围广 流动性强 接触人员多 工作场所和条件千变万化 安全防护易被忽视 工作人员的防护意识较差 容易发生丢源事故 或造成射线泄漏污染和人员受射线误照事件 使用含密封源仪表安全防护的管理要求 密封源操作和管理人员上岗前必须接受有关辐射安全防护的职业培训 掌握一定的安全防护知识和技能 并经考核合格 制定科学适用的含密封源仪表操作规程和安全防护规定等规章制度 并严格执行 操作人员应根据密封源的数量 类型和活度 按安全防护最优化原则 充分考虑时间 距离 屏蔽设施等因素 采取各种有效的安全防护措施 使用相应的工具和屏蔽设施 使受照剂量控制在可合理达到的尽量低的水平 4 对可能发生的密封源事故应有预防和应急救援措施 使用含密封源仪表安全防护的管理要求 密封源更换容器时 应有专业防护人员负责现场操作剂量监测 密封源装