工业射线探伤辐射安全与防护-2011

工业射线探伤安全与防护2011年11月15日程晓波主要内容1、辐射防护基础2、工业射线探伤辐射设备3、工业射线探伤的辐射安全与防护4、工业射线探伤事故案例及经验教训辐射防护基础电离辐射来源天然电离辐射宇宙射线宇生放射性核素3H,14C,7Be，22Na等陆生放射性核素3个放射系长寿命核素40K等。人工放射性核素

137Cs,90Sr,131I，60Co射线装置X射线机，加速器，中子发生器等基本概念原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。射线种类：α射线、β射线、γ射线、中子射线一定量的放射性核素在一个很短的时间间隔内发生的核衰变数除以该时间间隔叫做放射性活度，通常用A表示。在国际单位制中,放射性的单位为贝可勒尔,简称贝可，符号Bq。1Bq=1次衰变/秒早期的放射性单位叫居里(Ci)1Ci=3.7×1010Bq比释动能（照射量）Gy(J/kg)不带电电离粒子与物质相互作用时，在单位质量的物质中产生的带电电离粒子的初始动能动能的总和。吸收剂量

当电离辐射与物质相互作用时，用来表示单位质量的受照物质吸收电离辐射能量大小的物理量（Gy：J/Kg）。

剂量当量组织中的某处的吸收剂量与品质因数的乘积，单位为（Sv：J/Kg）工业射线探伤辐射设备X射线机γ射线机爬行器加速器工业射线探伤辐射设备X射线机X射线机分类：便携式移动式固定式周向机（XXH）和定向机（XXQ）X射线机某公司使用的定向机

γ射线机

γ射线机在《工业γ射线探伤放射防护标准》（GBZ132-2008）、《γ射线探伤机》（GB/T14058-2008)将γ射线机分为三种类型：手提式、移动式、固定式。γ射线源60Co192Ir75Se170Tm主要能量/MeV1.17,1.330.30、0.310.47、0.600.13、0.260.052、0.084半衰期5.3a74d120d128d空气比释动能率常数/m2·Gy·Bq-1·s-18.61×10-173.08×10-171.32×10-171.97×10-19等效能量1.25MeV400KeV217keV84kV适宜厚度（mm）40～20020～10010～40﹤5工业探伤中使用的γ射线机的放射源主要是人工放射性同位素60Co、192Ir、75Se、170Tm。爬行器直线加速器辐射安全与防护空气比释动能率的计算放射源放射性活度为A，距源距离为a时的空气比释动能率为：KN距放射源距离为a时该点的最高空气比释动能率，mGy/h；a放射源的最大放射性活度，GBq。防护层厚度的计算μ：线性衰减系数：cm-1。KG：距离放射源为a的最高允许空气比释动能率，mGy/h。线性衰变系数材料线衰减系数μ/cm-160Co192Ir铅0.5651.484铅玻璃0.231铁0.30950.535一般混凝土0.09950.137重晶石混凝土0.13850.19

γ射线探伤防护区的确定

半值层厚半值层厚：指辐射水平降至一半的屏蔽层厚度，常见的有半值层和十分之一值层（相当于3.32个半值层）。屏蔽材料不同放放射源的半值层厚（HVL）/mm60Co192Ir铝7050混凝土6250钢2414铅123钨102.5铀72.3辐射有衰减时控制区的计算因子半值层数计算因子（a)0.50.910.71.50.620.530.440.350.280.1100.05120.01控制区边缘剂量率为40μSv/h时的数据。控制区的计算根据工业γ射线探伤放射防护标准》（GBZ132-2008），控制区边缘的空气比释动能率为15μSv/h，因此控制区的距离为：L1=1.63a控制区计算举例使用192Ir放射源，活度为1.85×1012Bq，源容器为钨制，壁厚25mm，检测对象为28mm厚的钢结构，计算三种控制区的范围。控制区计算结果

第一个控制区，没有屏蔽，因此其半值层数为0.5，对应因子为a1=90mL1=1.63*a1=146.7m第二个控制区，对应的材料为结构钢，壁厚为28mm，因此L2对应半值层数为2，对应的因子为0.5，因此L2=146.7*0.5=73.35m控制区计算结果第三个控制区对应的材料为源容器壁，材料为钨钢，壁厚为25mm，半值层数为10，对应因子为0.05：L3=146.7m*0.05=7.33m实际工作中的要求控制区的最后确定要以检测结果而定，在开始照射前，应在上述距离上设置放射性警告标志，控制人员进入。监督区的确定a2*KN=常数监督区的距离以上控制区和监督区的的计算是理论上的，实际应用要根据实际测量确定。对5mm钢板探伤时控制区和管理区的防护距离（m）*100kV150kV200kV250kV控制区管理区控制区管理区控制区管理区控制区管理区透射线0°6.8221.5723.674.663.6201.3103.8328.2前散射线30°25.179.441.4131.153.6169.569.5219.045°13.041.120.765.628.690.737.1117.360°9.730.614.345.221.066.326.584.090°4.714.77.824.610.533.113.642.9后散射线120°4.514.27.323.19.931.313.642.6135°4.514.37.423.69.229.212.238.6150°4.213.27.323.19.128.911.937.7180°3.410.75.216.55.617.67.122.4注：*没有计入空气对X射线的衰减。实际工作中的要求现场探伤时，场所不是固定，现场的防护措施不齐备，容易造成工作人员和公众的超剂量照射，在探伤前必须根据作业条件明确划分出控制区和监督区，并且在各自的边界上设置电离辐射警示标志。γ射线探伤机的放射防护性能要求1、工业探伤中使用的γ射线机的放射源主要是人工放射性同位素60Co、192Ir、75Se、170Tm。2、按照要求对放射源编码，并将放射源编码卡固定在探伤装置明显位置，更换放射源时，编码卡也随之更换，确保编码卡与放射源一一对应。3、γ探伤源一般在使用该核素的3~5个半衰期以后就要更换。换源时应得到监管部门的批准并在防护专业人员的监督下进行，采用远距离的抓取机和支撑装置进行，更换下来的放射源应退回生产厂家或送专用放射源库存放。4、探伤装置装源（包括更换放射源）应由放射源生产单位操作，并承担全部责任，也可以委托有能力的单位进行装源操作。生产、销售、使用探伤装置的单位不得自行进行装源操作。5、每次装源必须使用该探伤装置原生产单位生产的新源辩更换旧源辩。进口探伤装置的源辩可使用国产的替换，但需经放射源生产单位认可。6、密封源从运输容器中转装入源容器或从源容器转入运输容器，必须采用便于更换操作的辅助设备和具有足够屏蔽性能的有关装置，操作人员在一次更换过程中所接受的当量剂量不应超过0.5mSv。7、放射源托的更换应由使用单位主管部门及当地环境保护主管部门批准。8、放射源或源容器应在专用放射源库内贮存，放射源的包装、运输应满足《放射性物质运输管理规程》（GB11806-2004）的要求。9、持有放射源的单位将废旧放射源交回生产单位、返回原出口方或送交放射性废物集中贮存单位贮存的，应该在该活动完成之日起20日内向其所在地省环境保护主管部门备案。10、每一个密封源密封性检测周期不应超过6个月，不具有6个月内进行泄露试验证明的密封源不得装入γ探伤机。源的外表应光滑平整，不得有裂痕、锈蚀、变形等现象。源容器1、源容器的防护要求2、活度小于4×1012Bq和能量在0.5MeV以下的γ放射源容器应采用铅、铁作为屏蔽防护材料。活度大于4×1012Bq和能量在0.5MeV以上的密封γ放射源容器的材料应以铅、铁为主，辅以适当厚度为钨和贫铀或其他合金作为防护层。3、当采用贫化铀作为屏蔽材料时，外面须包以足够厚度、足够强度的放射性非放射性物质，以减弱和吸收β辐射；屏蔽体内通道应设置衬垫，以避免贫化铀与密封源直接接触。4、源容器外表面的非固定性放射性污染，β和γ放射性污染不得超过4Bq/cm2，α污染不得超过0.4Bq/cm2。5、源容器的表面应光滑、平整、无凹陷，防止集水、积水，并且无修饰、易去污。源容器的提吊部件，必须牢靠，在正常操作条件下，反复使用不得脱落和断裂。密封γ放射源容器口须有双层封盖，容易开启，而且能锁，在经受各种震动、翻倒后，确保放射源不会自动脱落。6、每台γ射线探伤机的源容器上或永久固定在容器上的金属铭牌上，应采用雕刻、冲压或其他方法，将电离辐射警示标志、生产厂家、产品名称、出厂编号、出厂日期、核素、最大装源活度作出永久性的、擦洗不掉的标志。安全装置1、安全锁2、连锁装置3、源辩位置指示器系统4、系统故障时的安全装置5、防止私自违章操作的装置

γ射线探伤机通用的防护要求1、探伤人员应全面熟悉所用设备，以及操作方法和潜在的问题。2、所用放射源的核素和活度应优化选择，保证工作人员的剂量辐射“核力达到尽可能低的水平“的原则（ALARA）的同时，应采用先进的成像技术。3、探伤工作人员应佩戴符合审管部门要求的个人剂量计，每个工作小组应至少配备一台具有检验源的便携式剂量仪，并配备能在现场环境条件下被听见、看见或产生震动信号的个人剂量报警仪。4、使用前对探伤机进行检查；5、工作完毕后离开现场前，应对探伤装置进行目测，确认设备没有损坏，并且用可靠的放射检测仪对探伤机进行检测确认放射源回到源容器的屏蔽位置。固定探伤的要求1探伤室的屏蔽要求：探伤室应设在专用的房间。操作间必须与探伤室分开，辐射防护墙外30cm处的空气比释动能率小于2.5μGy/h。探伤室内应有良好的通风，换气次数不小于3次/h，排除室内臭氧。人员出口通道可采用迷路形式，设置观察窗时，观察窗应具有屏蔽墙相应的效果。探伤室人员入口门外和被探物件出入口门外应设置固定的电离辐射警告标志和工作状态指示灯箱。源处于探伤状态，工作人员出入口处应有红灯显示。探伤室入口处必须设置声光报警装置，该装置在γ射线探伤机工作时应自动接通，有声音警示，灯箱应醒目显示“禁止入内”，并能在有人通过时自动将放射源收回容器内。辐射防护门防护性能应与同侧墙相同，其外30cm处的剂量率应小于2.5μGy/h。并安装门-机连锁装置和工作指示灯，即室内辐射水平升高时门不能打开，人不能进入。机房内适当位置安装固定式辐射检测报警仪，探头设在室内，剂量率水平应显示在控制机房内。2应配备便携式辐射监测报警仪，该报警仪应与防护门钥匙、探伤室装置的安全锁钥匙连结在一起。源在探伤状态时，应保证探伤室内没有人，外面人也不能进入。探伤室内必须配备适当的应急防护设备：防护掩体、铅衣、柄长不短于1.5m的夹钳，适当长度的金属线、沙袋等，以便源不能回归贮存位置时使用。在室内合适位置设置紧急停止按钮，并给出清晰的标记和说明。3辐射安全装置检查定期对探伤室的门-机连锁装置、紧急停止按钮、出束信号指示灯等安全措施进行检查。4操作要求工作人员进出探伤室时应佩戴个人剂量计、剂量报警仪和便携式剂量测量仪。每次工作前，探伤作业人员应检查安全装置、连锁装置的性能及警告信号、标志的状态。只有确认探伤室内无人且门已关闭、所有安全装置起作用并给出启动信号后才能启动照射。移动式探伤的要求1现场探伤作业应使用合适的准直器并充分考虑γ射线探伤机和被检查物体的距离、照射方向、时间和现场屏蔽条件。2探伤作业前应准备下列防护相关物品，并使其处于正常状态；便携式放射检测仪器和个人剂量计、剂量报警仪导向管、控制缆和遥控、准直器和局部屏蔽现场屏蔽物警告信号和指示应急箱，包括放射源的远距离处理工具；其他辅助设备，例如：夹钳和定位辅助设施。3进行作业前，先将工作场所划分为控制区和监督区。控制区边界外空气比释动能率应低于15μGy/h。在控制区边界上用现存的结构如墙、暂时的屏障或绳索、带子制作的警戒线等围住控制区。在控制区边界上合适位置设置电离辐射警告标志并悬挂清晰可见的”禁止进入放射工作场所“标牌。探伤作业期间应安排人员对控制区边界进行巡逻，未经许可人员不得进入边界内。探伤作业期间还应对控制区边界上代表点的剂量率进行检测，尤其是探伤的位置在此方向或者辐射束的方向发生改变时，如有必要可调整控制区的边界。监督区位于控制区外，允许与探伤相关的人员在此区域活动，培训人员或探访者也可进入该区域，其外边界空气比释动能率应不大于2.5μSv/h，边界外应有电离辐射警告标志牌“公众不得进入该区域”。控制放射源传输的地点应尽可能设置于控制区外，同时应保证操作人员之间的有效交流。探伤完毕后：曝光后或者需要把探伤机移至另外的地方，必须将探伤设备拆开；用剂量率仪从准直器开始依次向容器导管、最后在容器旁测剂量率，确认源已进入安全屏蔽中。用摇把将控制缆芯在容器附近形成一个回路，便于搬运；保持身边的剂量率仪处于工作状态，从容器上卸下缆心套，；锁住容器内的源辫，转动摇把露出缆心和源、辫的接头。卸下缆心，盖上源辫盖子。将源锁在容器内。将容器运送回贮存库，并最后用剂量率仪确认源在安全位置，并且在记录本中登记源已安全放回。放射源的安全放射源的存储和领用探伤使用单位应设立专用的放射源贮存库。贮存库应为单独的建筑，不能和爆炸物品、腐蚀性物品一起存放。储存库的相应位置设立电离辐射警告标志。源容器出入源库时应进行监测并有详细的记录。工作间歇临时储存含源源容器或放射源、控制源，应在专用的储存设施内贮存。探伤使用单位应设立放射源管理组织，制定领用及交还制度，建立放射源领用台账，明确放射源的流向，并有专人负责。领用函放射源的源容器或照射容器或连同源与容器的探伤装置时，应进行放射性水平测量，确认放射源在源容器或照射容器内。工作完毕交还时，再进行放射性水平测量，确认放射源在其中，并将放射源及其容器放回原坑存放，领用和交还都应有详细记录放射源和照射装置的运输和移动放射源的运输要按照《放射性物质运输规程》（GB11806）的要求。照射装置应置于储存设施内运输，只有在合适的容器内正确锁紧并取出钥匙后方能移动。在工作地点移动式应使用小型车辆或手推车，使照射装置处于人员监视之下。事故应急要求γ探伤使用单位应成立应急组织，并明确参与应急准备与相应的个人、小组或组织的角色和责任。应制定处合适的应急预案及其中必要的应急程序，应急预案和程序应简单、容易理解且尽可能减少源对附近人员的照射。应急程序中应确定参与应急响应的人员，如辐射防护负责人、审管机构、医生、制造商、应急服务组织、合格专家级其他人员（包含姓名、电话等联系方式）制定已经计划培训、演习计划，定期对人员进行培训和演习，提高执行应急程序的能力。应配备适当的应急响应设备。当发生故障，源不能回收，要保持冷静并首先撤离至屏障处；测量剂量率，如有必要改变屏障的位置并设置新的屏障，并在靠近出设岗避免有人进入该区域，派助手通知管理部门并取来应急工具箱；按照应急预案的条款严格实施，用时间、距离和屏蔽来限制个人剂量。如果摇把失灵，则拆开控制器，用手将控制缆心拉回。如果源辫脱离缆心，或者源卡在导管内，首先确定源的位置，卷动缆心有可能将源推回到准直器中。如果屏蔽体放在靠近容器的导管顶部，而且拉控制缆心套管，那么内含源的那部分导管最终将内拉到屏蔽体下，此时一定距离外的剂量测量值将明显下降。在源的顶部增加屏蔽后可允许靠近操作，将导管从容器上卸下或仔细剖开塑料套和松开导管垫。可以用长柄钳夹起导管的一端，使源辩摇出，落到坚实地面上，用长柄夹夹住源辩并把其放回容器内。千万牢记：任何情况下都不允许手或身体其他部位接触源。X射线探伤的辐射安全与防护X射线装置在额定工作条件下，距X射线管焦点1m处的漏射线空气比释动能率应符合下列要求：管电压(kV)漏射线空气比释动能率（mGy·h-1）＜150＜1150～200＜2.5＞200＜5控制台：设有X射线管电压及其通或断状态的显示，以及管电压、管电流和照射时间选取和设定值的显示装置；应设置有高压接通时外部报警或指示装置；控制台或X射线管头组装体上应设置探伤室连锁接口，并设有钥匙开关。X射线探伤机移动式X射线装置，控制器与X射线管头或高压发生器的连接电缆不得短语20m。X射线固定探伤室探伤室必须与操作室分开并避开有用射线束照射的方向；探伤室的位置应设在厂区或车间中公众活动较少的区域，操作室、工作人员进出门、评片室、暗室等相关用房尽可能设置在非主防护墙一侧，如果因条件限制必须设置在主防护墙一侧，应避开曝光频率高的位置。X射线固定探伤室探伤室应设机械通风，通风装置应设在进料防护门对侧，引风口应设置在探件中心水平位置；屏蔽设计应充分考虑有用线束照射方向和范围、装置的工作负荷及墙外情况。在进行屏蔽墙设计时可取公众剂量约束值0.3mSv/a，并要求探伤室屏蔽墙外30cm处的空气比释动能率不大于2.5μGy/h。X射线固定探伤室探伤室的防护门一般采取电动式，设在房间的一端并设有迷路。应安装门-机连锁装置和照射信号指示器，并保证在门关闭后X射线装置才能探伤作业。探伤室一般不设观察窗，如需设置时，应避开有用线束的照射方向，并应具有与同侧墙相同的屏蔽防护性能。X射线现场探伤用周向式探伤机进行现场探伤时，应将X射线管头体至于被探伤物件内部进行投照检查。应考虑控制器与X射线管和被检物体的距离、照射方向、时间和屏蔽条件等因素，选择合理的设备布置。操作人员应尽可能利用各种屏蔽方式保护自己。X射线现场探伤将作业时被检物体周围的空气比释动能率在15μGy/h的范围内划分为控制区，在其边缘悬挂清晰可见的“禁止进入X射线区”警告牌；在控制区边界外将作业时空气比释动能率在1.5μGy/h以上区域划分为监督区，并且在周围悬挂“无关人员禁止入内”警告牌，必要时设专人警戒。在监督区边界附近不应有经常停留的公众成员。安全操作探伤室启用前必须进行验收监测，合格后才能使用。探伤室电离产生的臭氧必须排放到无人工作和生活的地方。每次探伤前应检查探伤机、检查安全装置、连锁装置的性能及警告信号、标志的状态，检查室内是否有人员停留。安全操作每次探伤作业前检查控制区，确保曝光前控制区内无任何人员。在控制X射线装置时，必须严格按照操作规程。现场探伤时，应围绕控制区边界测量辐射水平，并按不超过15μGy/h的要求调整。探伤工作人员的安全与防护要求1、探伤作业时，至少有两名操作人员在场，并且职责分工明确。2、每个操作人员应配备1台个人剂量报警仪和个人剂量计，防止开机情况下误入探伤室；个人剂量计应定期送检；工作人员上岗前应当进行职业健康检查，符合放射工作人员健康标准的，方可参加探伤作业。上岗后，定期进行职业健康检查，一般不超过两年一次，必要时可以增加临时性检查。探伤工作人员的安全与防护要求如果出现工作人员受照剂量超过年剂量限值的照射，及时组织健康检查，进行医学随访观察并将受照剂量和观察结果详细计入个人剂量和健康档案。探伤工作人员的剂量限值对任何工作人员的职业照射水平进行控制，使之不超过下述限值：由审管部门决定的连续五年的平均有效剂量，20mSv；任何一年中的有效剂量，50mSv；眼晶体的年剂量当量，150mSv；四肢或皮肤的年剂量当量，500mSv探伤工作人员剂量限值对于年龄在16~18岁的学徒工或学生，应控制其职业照射使之不超过下述限值：年有效剂量，6mSv；眼晶体的年当量剂量，50mSv；四肢或皮肤的年剂量当量，150mSv。公众照射剂量限值实践使公众中有关关键人群组的成员所受到的平均剂量估计值不超过下述限值：年有效剂量，1mSv；特殊情况下，如果5个连续年的年平均剂量不超过1mSv，则某一单一年份的年有效剂量可提高到5mSv；眼晶体的年剂量当量，15mSv；皮肤的年当量剂量，50mSv。公众成员接受的主要电离辐射平均年剂量(mSv)辐射来源年剂量剂量范围天然照射2.41—10甚至20医学照射0.40.04—1.0大气层核试验0.0051963年0.15切尔诺贝利核事故0.0021986年0.04核电站0.0002成年人4种较敏感组织确定性效应阈值估计值受照组织有害效应阈剂量一次短时间照射（Sv）多年分次照射（Sv）睾丸暂时不育永久不育0.153.5~6.00.42.0卵巢不育2.5~6.0>0.2眼晶体可查出的混浊视力障碍（白内障）0.5~2.05.0>0.1>0.15红骨髓造血机能低下再障0.51.5>0.4>1.0不同照射剂量对人体损伤的估计剂量（cGy）损伤程度<25不明显和不易觉察的病变25~50可恢复的机能变化、可能有血液学的变化50~100机能变化、血液变化，但不伴有临床症象100~200轻度骨髓型急性放射病200~350中度骨髓型急性放射病350~550重度骨髓型急性放射病550~1000极重度骨髓型急性放射病1000~5000肠型急性放射病>5000脑型急性放