工业辐射防护

1、辐射源安全基本知识工业辐射防护,内容提要,一、湖北省辐射源应用状况介绍 二、放射性同位素基本知识 三、工业辐照装置的安全与防护 四、工业探伤辐射安全与防护 五、核子仪与放射性测井的辐射安全与防护,一、概况,截至2009年12月31日止，全省共发放辐射安全许可证1875家 ，其中放性同位素应用单位287家，射线装置单位1875家。 共有放射源2762枚。其中类源670枚，类源374枚，类源74枚，类源843枚，类源801枚。 共有类类射线装置526台， 类射线装置3281台。,放射性核素主要有：,137Cs、 60Co、 241Am 、90Sr、 192Ir、 241Am/Be、 147Pm、

2、63Ni、 238Pu、 68Ge、 75Se、 57Co、 239Pu、 244Cm、 85Kr、 252Cf、 226Ra、 232Th、 22Na、 57Fe、 90Sr/Y等24种。 其中使用最广泛的是137Cs、 60Co、 241Am 、90Sr等四种核素占总数的93.7。,辐射源在行业中的分布,按行业分，放射源主要分布在医疗、建材、冶金、辐照、石油开采、炼油、育种、珠宝制造、农产品、科研、水务、采矿、卷烟、电子、电力、造纸、机械制造、木材、塑料、质检等19个行业。,地区分布,除神农架林区外，全省16个市、州均使用了放射源。 其中武汉放射源最多，占全省总数的63.2%。宜昌次之占全

3、省总数的9%。,二、同位素和放射性同位素,什么是同位素？核内具有相同数目的质子（即原子序数相同），但中子数不同的一类原子，它们的化学性质相同，在元素周期表上占据同一个位置，故称作同位素。例如：11H 、21H 31H，它们的原子序数都是1，但它们的中子数分别为1、2、3，它们都是氢元素的同位素。同位素有二类，一类是稳定的，凡原子核不会自发地发生变化的同位素，称为稳定的同位素。另一类是不稳定的。,1、什么是放射性同位素,在同一元素全部原子的原子核里，质子数都相同，但是中子数并不一定相同 放射性同位素会自发地从原子核里向四面八方放出射线 放射性同位素是不稳定的，它可以从一种元素自发地衰变成另一种元

4、素 例如：我们最熟悉地氢，如图,11氢 21氢 31氢,就有三个“孪生兄弟”，在它们地原子核内质子数都是一，但中子数目各不相同如图。第一种氢核里只有一个质子没有中子，这就是通常所说的氢，第二种核里有一个质子和一个中子，叫做重氢简称氘；第三种核里有一个质子和两个中子，叫做超重氢或简称氚。,象这种原子核里的质子数相同，而中子数不同的原子，因为它们属于同一种元素的原子，在元素周期表中占着同一个位置，所以叫做同位素。各种元素都有同位素。图中第一、第二种氢原子核是稳定的，我们把它们称作稳定性同位素，在自然界中，大多数都是稳定性同位素。而3氢因为原子核里多了一个中子，它就变得不稳定了，它会自发地从原子核里

5、向四面八方放出射线，然后变成另一种同位素3氦。这个3氢就是我们所要介绍的放射性同位素。,2、放射性同位素的分类,放射性同位素分为天然和人工的两种。自然界中天然存在的辐射和来自宇宙的辐射我们把它统称为天然辐射。人工制造的放射性同位素称为人工放射性同位素。 天然放射性同位素已达几十种，但有实际意义的核素有23592U、23892U、22686Ra、22292Rn、4092K、146C等。天然放射性同位素的放射性活度一般都很低，不能满足人们在科研、生产、医疗等方面应用的需要，因此，随着科学技术的发展，人们又根据不同的需要生产了各种各样的人工放射性同位素,3、放射性同位素不稳定的原因,（1）原子核里核

6、子过多 （2）原子核里中子过多 （3）原子核里质子过多 （4）原子核能量过高 （5）原子核俘获外围电子,（1）原子核里核子过多,如果原子核里核子过多，其结构松散，常常会自动放出射线。这就是射线的来源。一种元素的原子核放出射线后，即衰变为原子序数减去2，质量数减去4的另一种元素的原子核。 例如：22688镭放出射线后变为22286氡，其衰变过程可以写成： 22688镭 22286氡 42氦 42氦就是粒子。,（2）原子核里中子过多,当有一些元素的原子核里的中子过多时，那么多余的中子就会自动变为质子，同时放出一个电子，这就是-射线的来源。 放出-射线后即衰变为原子序数增加一，而质量数不变的另一种元

7、素的原子核。例如，前面讲过的31氢放出-射线后衰变为32氦： 31氢 32氦 -,当有一些元素的原子核里的质子过多时，在一定条件下，原子核内就会有一个质子自动变为中子，同时放出一个正电子，这就是+射线的来源。 放出+射线后即衰变为原子序数减去一，而质量数不变的另一种元素的原子核。例如： 2211钠 2210氖 +,（3）原子核里质子过多,（4）原子核能量过高,有一些原子核，由于能量过高，往往把多余的能量以射线的形式释放出来，这就是射线的来源。原子核放出射线后，它的原子序数和质量数都不变，也就是说它们的质子数和中子数都相同，但它们的一些核性质如半衰期、射线性质等却不相同。我们用“同质异能核”来区

8、分这种性质不同的核。例如： 99m43锝 9943锝 99m43锝叫做 9943锝的“同质异能核”，以m表示。,有一些元素的原子核可以俘获一个外围电子，衰变为原子序数减去一，而质量数不变的另一种元素的原子核，其结果与+衰变一样 。例如： 放出X射线5526铁 e- 5525锰 这种衰变叫做电子俘获。被俘获的电子所留下的空位，由其他外围电子来补充，这就放出X射线。因此，电子俘获的同位素都能放出X射线。,（5）原子核俘获外围电子,60 27Co,238U4.4E9y 92,234Th24d 90,234U2.45E5y 92,230Th7.7E4y 90,226Ra1.62E3y 88,222Rn

9、3.82d 86,218Po3.05分 84,214Pb2.68分 82,214Bi19.9分 83,210Tl1.3分 81,210Pb22.2y 82,210Bi5d 83,206Tl4.2分 81,206Pb稳定 80,234Pa1.17分 91,60Ni,1。17MeV,1。33MeV,137Cs,0.661MeV,137Ba,-,-,4、放射性同位素的活度、半衰期,放射性同位素的活度用符号Bq（贝可）表示，1Bq=1次衰变/秒，也就是说放射性物质在每秒钟内有1个原子核发生变化。旧的专用单位是居里，1居里表示放射性物质每秒内有370亿个（即3.71010个）原子核发生变化。 半衰期即放

10、射性同位素放出射线后，其原子数减少到原来一半所经过的时间。 例如，钴-60的半衰期是5.27年，就是说经过5.27年后，假设原有100万个钴-60将剩下50万个，再经过5.27年，还剩25万个，如此类推。放射性同位素的半衰期有的长达几十亿年，它代表每一种放射性同位素的特性。,5、放射性同位素怎样得到的, 从大量的天然矿石中提炼。例如，铀-235、镭-226等，但量少，价格昂贵 通过加速器生产。但产量低，费用高。目前主要用来制备在核反应堆中不易得到的放射性同位素 通过核反应堆生产。不但产量高，而且成本低。目前决大多数放射性同位素都是用核反应堆生产的。,放射些什么,放射性同位素所放出的射线常见的有

11、三种，即大家非常熟悉的射线、射线、和射线。 射线,射线,射线,镭源,铅屏蔽体,射线,射线是一种带正电的粒子流，也就是氦原子核流，因此带两个单位正电量；穿透能力很小，用一张纸就可以将它挡住，在空气中也只能穿行几厘米。但它的电离本领很大，在穿过空气时能使空气变为导电体。,射线,射线是高速运动的电子流。它有两种：一种是我们常说的电子称- ；另一种是带正电的正电子称+ 。 射线的穿透力比射线强，它可以穿过一张纸，可是不太厚的有机玻璃或铝片就可以将它挡住。 射线也能使空气变成导电体，不过电离能力不及射线,射线,射线是一种波长很短、肉眼看不见的电磁波，它不带电。射线的性质与X射线很相似，但射线的能量更高，

12、穿透力更强，要挡住它，需要很厚的铅版。但它的电离能力最小。,半衰期：T1/2是指放射性原子核数衰减到原来数目一半所需的时间。 放射性活度的SI单位：贝可（Bq）表示放射性核素1秒钟内发生1次衰变，1 Bq=1s-1。 1Ci=3.7 10s-1=3.7 1010 Bq,三、工业辐照装置的防护与安全,第一章 概述 第二章 工业辐照装置的安全与防护 第三章 工业辐照电子加速器的安全与防护 第四章 事故案例与经验教训,第一章 概述,工业辐照 工业辐照是指利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应、化学效应和生物效应，对物质或材料进行加工处理的一种核技术。 工业辐照的用途 工业辐照主要用于医疗用品的消毒

13、（灭菌）；提高农作物产量、食品质量、食品储存时间；得到优质的化工产品、新材料或材料改性；工业三废（废水、废气、固体废弃物）的处理。 工业辐照通常包括 辐射加工和加速器辐射加工,工业辐照所用的辐射源,什么是辐射源 辐射源是指可以通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射的一切物质或实体。 常见的辐射源有哪几类 放射性同位素辐射源、加速器辐射源、核反应堆等 工业辐照用的辐射源可以分为两大类： 辐射源，包括60Co、137Cs。 加速器辐射源，包括各类加速器、电子束和射线。,工业辐照的应用和特点（医疗用品灭菌应用）,医疗用品的灭菌消毒 其特点如下： 杀菌均匀彻底 能耗低 无毒物残留 不污染环境 灭菌

14、速度快，可连续作业，适合大规模加工 操作安全，加工易于控制,工业辐照的应用和特点（食品保鲜应用）,食品保鲜 其特点如下： 节约能源 保鲜能力强 安全卫生 改善食品品质 操作简便，易于实现自动化,工业辐照的应用和特点（辐射化工应用）,辐射化工 其特点是可以使高分子单体相互聚合而形成高聚合物；也可以使聚合物分子的主链发生降解断裂，分子量下降。,工业辐照的应用和特点（农业应用）,辐射育种 通过辐照可以使农作物高产、早熟、增强抗病能力、改善营养品质、作物变异等 辐射抑制发芽 病虫害的防治,工业辐照的应用和特点（环境治理）,环境治理 废气中二氧化硫治理、废水中的苯酚、氰化物、氯代有机物等有毒有害污染物的

15、降解治理、固体废物中污泥和固体垃圾的毒物降解和杀菌等。,第二章 工业辐照装置的安全与防护,工业辐照装置发展 工业辐照装置的组成 工业辐照装置的分类 工业辐照装置的安全与防护,工业辐照装置发展,国内外工业辐照装置正在向大型化、专业化、高度机械化、自动化、标准化、系列化方向发展。 据不完全统计，全世界现有大型工业辐照装置210多座，总装源量超过7.4x1018Bq(2亿Ci)。 至2006年底，我国设计装源能力30万Ci以上的商用辐照装置已达107座，总设计装源能力超过1亿Ci；设计装源能力100万Ci以上的有37座，设计装源能力400万Ci的有4座，实际装源活度约3600万Ci。已达国际先进水平

16、。,工业辐照装置的组成,工业辐照装置由辐射源、源架及其升降系统、屏蔽防护系统、辐照产品输送系统、控制系统、剂量监测及报警系统、通风系统、贮源水井及水处理系统以及电视监控系统、辐照产品条形码识别和网络管理系统。,工业辐照装置的分类,参考国际原子能机构安全丛书No.107 射线和电子束辐照装置的辐射安全及GB17568-2008 辐照装置设计建造和使用规范，根据辐照装置设计，尤其是辐射源的出入口控制和屏蔽，将辐照装置分成四类： 固定源室湿法贮源辐照装置 固定源室干法贮源辐照装置 自屏蔽式干法贮源辐照装置 水下辐照装置,辐照装置的安全与防护,辐射安全原则 辐射防护准则 辐射工作场所的分区 辐照装置的

17、设计 辐照装置的运行与管理 辐照装置的监督检查 辐照装置的倒、装源 辐射源的管理 辐照装置的退役,辐射安全原则,辐照装置的辐射安全应遵循以下原则： 纵深防御原则。第一级防御的目的是防止偏离正常运行工况，第二级防御的目的是探测及控制对正常工况的偏离，以防止预计运行事件升级为事故，第三级防御的目的是减轻事故的后果。 冗余性。每个系统的设施和器件都应有足够的冗余度（多重性），以便在运行过程中万一某物项失效或不起作用的情况下使其整体不丧失功能。例一般联锁要设2道，重要的地方要设3-4道。 多元性。多元性能够提高装置的安全可靠性，例如人员出入通道的安全联锁装置可以采用机械的、电气的、剂量的和电子的联锁。

18、 独立性。独立性是指某个安全部件发生故障时，不会造成其他安全部件的功能出现故障或失去作用。通过功能分离和实体分离的方法使安全机构获得独立性。,辐射防护准则,辐射实践的正当性 辐射装置的建设立项，必须进行正当性分析，以确定该项目的正当性。 辐射防护与安全最优化 辐射装置的设计和建造，要求所有的照射剂量都保持在规定限值以内，并在考虑社会和经济因素之后，个人受照剂量的大小、受照射的人数以及受照射的可能性均保持在可以合理达到的尽可能低的水平。 剂量限制和潜在照射危险限制 个人剂量限值，放射工作人员连续5年的年平均有效剂量为20mSv；公众照射，年平均有效剂量为1mSv。放射性污染控制，对湿法贮源井水应

19、定期进行放射性监测，井中废水排放须经监管部门批准后方可排放。 剂量约束和潜在照射危险约束 在辐射装置设计时，辐射防护的剂量约束值规定为：放射工作人员个人年有效剂量为5mSv；公众成员个人年有效剂量为0.1mSv。,辐射工作场所的分区,控制区 对于辐照装置其辐照室、迷道应设为控制区。并设置明显的电离辐射标志 监督区 未被确定为控制区的操作区域、控制室、通风间、设备间、倒源间、水处理间等区域皆为监督区。此区域内也应设置明显的电离辐射标志。,辐照装置的设计,包括辐照装置的场址选择和辐射设施的屏蔽设计。 辐照装置的场址选择包括 辐照装置的场址应选择场地稳定、地质条件较好的地方；按国家相关规范要求避开高

20、压输电走廊和易燃易爆场所；在抗震设防区应满足国家相关标准的要求。并收集水文、地质、气象、人口、地理环境、地震等资料。 辐射设施的屏蔽设计包括 屏蔽射线的材料选择、宽束有用的屏蔽计算、泄漏辐射的屏蔽计算、斜射修正、辐照室主防护墙的屏蔽计算、辐照室迷道计算、辐照室屋顶的屏蔽计算、贮源水井及副井的设计、辐照室内臭氧的产生和排除计算等。,辐照装置的运行与管理,辐照装置的运行与管理包括 运行人员资格确认，建立个人剂量档案 人员培训 完善的运行记录 建立辐射源的增加和更换管理档案 定期检查与维修 辐射防护监测 制定应急响应计划与事故处理预案并定期预演,辐照装置的倒、装源,辐照装置的倒、装源应做好如下工作：

21、 准备工作 倒、装源过程控制 源罐操作程序,辐射源的管理,装源前后必须清点并做好详细的台帐登记，包括辐射源的类型、数量、编码、活度及日期、在源架的位置等，并经装源人员、辐射防护负责人和主管人员签字，记录应保存至装置退役 退役辐射源应及时送贮、办理相应手续并做好各项手续,辐照装置的退役,辐照装置的退役的使用寿命为50年 辐照装置的退役，须有业主向环保、卫生、公安主管部门申请，提出退役计划和措施，得到批准后方可实施该项实践。,企业自我检查,辐射加工企业要制定专门的安全检查作业指导书，以体系文件方式将安全检查纳入企业的规范化管理内容包括目的、主题内容与适用范围、引用文件、检查责任人、检查周期、检查项

22、目与指标、检查记录、纠正预防等。,辐照装置的监督检查,国家监管部门的监督检查内容包括 控制辐射源的升降开关、辐照室人员与货物通道门的开关必须采用同一把钥匙，必须保证该钥匙只有值班人员或安全员才能使用 便携式辐射检测报警仪 固定式辐射监测仪 警告标志 辐照室人员通道门联锁装置 迷道内防人误入联锁装置 辐照室内紧急制动装置 控制台紧急制动装置 货物进出口门的控制 辐照室屋顶屏蔽塞联锁装置 贮源井水处理和自动补水系统 通风系统 辐照室内无人复位开关按妞 断电降源辐照装置 烟雾报警,第三章 工业辐照电子加速器的安全与防护,工业辐照电子加速器的发展 工业辐照电子加速器的组成 工业辐照电子加速器的分类 工

23、业辐照电子加速器的安全与防护,工业辐照电子加速器的发展,1895年伦琴发现射线，并开始用于医学透视 1896年贝可勒尔发现铀放射性 1925-1932年加速器问世 20世纪50年代提出了加速器理论从科研领域大规模向国民经济领域推进 20世纪70年代以来，向工业、农业、医疗卫生、环境保护、人类生活等诸多领域高速发展,工业辐照电子加速器的组成,电子枪 加速管 高压系统 电子束流引出装置 真空系统 束下装置 冷却系统 绝缘气体介质 控制系统 联锁系统,工业辐照电子加速器的分类,按加速电场的形式分类，分为两大类：一类为直流高压型，另一类为脉冲型 按电子束辐照装置的屏蔽和出入口控制分类，分为两类：一类为

24、自屏蔽型电子加速器。该加速器具有一种联动装置的整体屏蔽单元，由于屏蔽体的结构设计，使人的身体不可能进入加速器和正在进行辐照的空间。另一类为出入口控制型电子加速器。即辐照在屏蔽室内进行，辐照装置运行时，通过出入口控制系统保证人员不能进入辐照室。,几种常见的辐照用电子加速器,高压倍加器型加速器 电子帘加速器 高频高压加速器 绝缘芯变压器加速器（ICT）等,工业辐照电子加速器的安全与防护,电子加速器设计的特殊安全性能要求 加速器辐照室的屏蔽设计 工业辐照电子加速器的安全运行,电子加速器设计的安全考虑,加速器制造厂商在设计运行简单、可靠的电子束源的加速器时，设计师必须注意发生潜在辐射事故的严重危险后果

25、。当加速器工作不正常或部分失效的情况下，检查设备故障或维修正在运行的加速器子系统均可导致意外照射。只要该加速器仍然保持加速能力，便会存在由暗电流产生X射线的可能性。因此在工业辐照电子加速器的设计中应考虑下列一些要点： 使主加速系统失效的可靠办法 内置加速器参数监控 内置远距离诊断等 电子加速器的屏蔽防护（自屏蔽）,加速器辐照室的屏蔽设计,大部分工业辐照用加速器都需要建造专用的辐照室，用来保证辐照室外工作人员安全。 加速器辐照室的结构有双层结构、平面布置结构、和自屏蔽加速器。 辐照室的屏蔽设计，加速器的主要辐射防护对象是韧致辐射。在屏蔽设计中还应考虑某些特殊问题，如加速器的孔道、迷道、防护门以及

26、加速器辐照室的臭氧产生和排放等。,工业辐照电子加速器的安全运行,建立健全辐射安全机构并明确职责 配置加速器的安全设施 监督加速器的安全运行条件和程序 加强防护监测,山东济宁华光辐照厂辐照事故,事故起因和过程 华光辐照厂是一家私营企业，于1994自行建造一台静态堆码式辐照装置，辐射源为60Co，1994年加源7.2万Ci，1999年又加源 4.4万Ci。2004年10月21日，由于辐照装置的铁网门安全联锁、降源限位开关、踏板降源装置、三道防止人员误入辐照室的光电联锁等六个安全装置及拉线开关全部失灵，放射源未正常回落到井下安全位置，两名工人在未采取任何辐射监测措施的情况下，进入辐照室工作，在距离放

27、射源0.8-1.7米处受到照射，造成超剂量照射事故。其中一人受照时间月9min（估计受照剂量为10-13Gy），当即出现呕吐症状；另一人受照时间约5min（估计受照剂量约8-10Gy）。,山东济宁华光辐照厂辐照事故,经验教训 国家核安全局对辐射装置进行了全面的安全检查，初步查明事故主要原因如下： 辐照装置未达到国家标准 辐照装置设计建造和使用规范（GB17568-1998）的安全要求，在安全联锁装置失效、人员误入等意外情况发生时，放射源不能回落到井下安全位置 运营单位管理不严，规章制度和操作规程不健全 操作人员缺乏必要的安全防护知识，进入辐照室前未进行剂量监测，违章操作。,事故案例,在过去30

28、年间世界范围内的工业辐照装置辐射事故简况与后果 年份/地点 简况 后果 1975/意大利 一名工人意外进入辐照室（ 60Co 源） 个人剂量8-24Gy，13天后死亡 1982/挪威 一名维修技师违反安全工作程序进入辐照室 高剂量照射，13天后死亡 1989/萨尔瓦多 一名运行人员和两名工人进入辐照室 运行人员死亡，工人受严重辐射损伤 1990/以色列 一名值班人员违反操作规程进入辐照室 受照射36天后死亡 1990/中国 安全防护门联锁失灵，工作人员进入辐照室 7人受2-12Gy剂量照射，2人死亡 1991/白俄罗斯 一名运行人员违反操作规程进入辐照室（ 60Co ） 受照射113天后死亡

29、1991/美国 一名运行人员在工业辐照加速器装置事故中受照射 受到严重辐射损伤 1991/越南 一名研究人员在电子加速器辐照室受辐射照射 受到严重辐射损伤 2004中国 安全装置及拉线开关全部失灵，放射源未正常回落 2人受到致死剂量照射、2人死亡 到井下安全位置，两名工人在未采取任何辐射监测 措施的情况下进入辐照室工作,事故原因与经验教训,事故原因：对已发生的辐射事故分析，导致事故的发生有三各明显的因素。第一，原设计有缺陷，或是没有按原设计要求维护装置和设备，或是新的程序和修改产生了设计中未预料到的情况；第二，整个安全系统由于组件故障或因为运行组织、管理部门或运行人员采取了一些行动，使系统旁路

30、或无法正常工作而失败；第三，因误报或缺乏防护知识采取了不恰当地行为，或是做出了忽视矛盾信息的决定,事故原因与经验教训,射线和电子束辐照装置发生的严重辐照事故给了我们沉痛的教训，冗余和多样的安全系统本应能预防其中大多数的事故。例如：在所有过量照射中，运行人员主要依靠由源架位置控制的进出屏障或联锁装置，或者仅依据状态信号； 在所有过量照射中，以辐射激活联锁装置为基础的出入屏蔽不是没有安装，就是已经被拆除，或者很容易失去应有的功能； 在几例过量照射中，辐射源位置的指示由于元件失效或因为手动操作在控制盘上给出假信号而产生错误的指示； 在有些事故中，控制盘处于运行或准备状态时可使出入屏障不起作用 为了确

31、保安全，需要对装置的设计进行仔细的审查以鉴别关键性的安全条件，安全系统要有适当的冗余性和多样性，否则，就会产生不安全的隐患。 运行组织的管理部门需要进行系统的监察和常规培训，促使工作人员保持应有的防护知识和技能水平，包括严格执行所制定的安全操作规程等。 管理部门的某些做法和态度弱化了安全系统和管理程序的作用。有时，管理部门由于产品和生产成本的考虑而忽视安全教育和防护措施，特别是在监管部门放弃监管或监管不力时这种情况尤其明显。,事故原因与经验教训,监督与管理：有效的国家监管部门的重要性，怎么强调都不过分。 监管部门应当：鼓励运行单位和供应商与其讨论建造和运行辐射器的有关计划。 明确阐明许可证的颁

32、发条件并严格地加以执行。 在相关领域专家的支持下完成安全检查和评估工作 当发现违反要求和安全隐患时，要立即采取果断的强制性措施加以制止，并要求完成相应的纠正措施。 定期对发布执行的有关条例、实施规则和导则等进行审查，必要时进行补充和完善等。 运行单位对辐照器的安全负主要责任，有责任按照监管部门的法规和批准、许可、或授权以及相对应的国际安全标准来运行辐照器。运行单位管理部门要对安全树立和保持严格而认真的态度，认识安全运行的重要性并切实落实有关的辐射安全工作，包括安全文化的建设以及人员的培训等各个方面。 设计单位、制造商、供应商或安装公司对有关装置、设备和系统的安全设计所进行的研究、试验和检验等负

33、有责任。这些组织应向运行单位提供足够详细的资料，以有助于运行单位制定运行和维护规程、评价所涉及的辐射危害以及制定适宜的应急计划等。,四、工业射线探伤辐射安全与防护,第一章 工业射线探伤系统概述 第二章 工业射线探伤辐射安全与防护 第三章 工业射线探伤事故案例及经验,第一章 工业射线探伤系统概述,工业射线探伤系统的应用与发展概述 工业射线探伤系统检测原理 射线探伤机组件与适用范围 常用的射线探伤设备,第一章 工业射线探伤系统的应用与发展概述,20世纪50年代前，常规射线检测基本技术和设备得到了工业应用 20世纪50年代至70年代，射线检测技术在工业射线探伤中 有了广泛的应用 20世纪70年代以后

34、，随着计算机技术和图象处理技术的迅速发展，射线检测技术也进入了一个新的发展时代。数字射线照相技术、康普顿散射成像技术、辐射数字成像技术等开始应用于工业射线探伤领域。 工业射线探伤已经广泛应用于机械、冶金、石油化工、电力、航天、核工业、等行业的误上无损探伤检测，创造了巨大的经济效益和社会效益。,工业射线探伤系统检测原理,工业射线探伤系统检测原理是根据射线穿过物质时的减弱规律，当一束射线（ 射线或射线）穿过工件时，一部分射线被吸收，一部分射线被散射，一部分射线被透射。设强度均匀的射线束透射工件时，如果工件局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的减弱，使得不同部位透射射线的强度不同，这样

35、，采用一定的探测器检测透射射线的强弱，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。,射线探伤机组件与适用范围,射线探伤机也是利用放射性同位素发出的射线具有穿透性这一特点，检验压力容器、压力管道、大型铸件或管道焊接的质量。因为不需要电源、搬运方便、所以特别适合在野外和施工现场使用。 射线照相（探伤）机一般由工作容器、挠性源导管、遥控器和其他部件组成。工作容器用铅或贫化铀屏蔽体、快门、源辫子及锁定装置、放射源、连接器、保护盖等构成。 工业照相常用的 射线放射源为60Co137Cs192Ir等，因192Ir的射线能量较低，容易屏蔽，所以目前使用最多。活度一般为3.7TBq(100Ci)左右。,常用的射线探

36、伤设备,射线探伤机 射线探伤机 CR技术系统即工业计算机射线照相检测技术，是数字射线照相技术中一种非胶片射线照相技术 ICT检测系统即工业计算机断层扫描成像技术，射线的CT图像能准确地再现物体内部的三维立体结构 爬行器 加速器等,第二章工业射线探伤的辐射安全与防护,工业射线探伤的辐射安全与防护实践 工业射线探伤辐射事故处理与应急 工业射线探伤辐射事故案例,工业射线探伤的辐射安全与防护实践 射线探伤机的辐射安全与防护要求,射线探伤机必须符合国家标准 射线探伤机GB/T14058-93的要求。 探伤机的分类：按源容器的可移动性分为三类即手提式（P类）、移动式（M类）、固定式（F类） 探伤机的结构形

37、式主要有两种：一种是源容器中密封源不能从中取出来进行照射，另一种是通过一个输源管将密封源移出源容器至照射头进行照射。 射线探伤机常用的放射源有： 60Co、 137Cs、 192Ir、 170Tm、 75Se等。 探伤装置的安全使用期限为10年，禁止使用超过10年的探伤装置。,工业射线探伤的辐射安全与防护实践 射线探伤作业场所的辐射安全与防护要求（固定式探伤）,探伤室应尽量设在单独的房间内并按要求确定防护厚度， 操作室应与探伤室分开，探伤室防护墙外5cm处剂量率应小于2.5Gy/h, 通风换气3次/h以上。 探伤室人员入口门外及被检测物件出入口门外应设置电离辐射警告标志和警示灯、声光报警装置、

38、安装门机联锁装置。 探伤操作人员应配置便携式辐射报警仪，该报警仪应与防护门钥匙、探伤装置的安全锁钥匙串结在一起。 射线探伤时，应保证探伤室内没有人，外面的人员也不能进入 探伤室内必须配备适当的应急防护设备，如：足够屏蔽厚度的防护掩体、隧道式屏蔽块、柄长不短于1.5米的夹钳、适当长度的金属线、沙袋等，以便源不能回落到贮存位置时使用。 射线探伤室的各项安全措施必须定期检查，并做好记录,工业射线探伤的辐射安全与防护实践 射线探伤作业场所的辐射安全与防护要求（移动式探伤）,进行探伤前，必须先将工作场所划分为控制区和监督区并清理闲杂人员。 控制区边界空气比释动能率应低于15Gy/h。并悬挂清晰可见的电离

39、辐射警告标志和警示灯。采用警戒绳以及安排监督人员实施人工管理，未经许可任何人员不得进入该区域。 监督区位于控制区外，允许有关人员在此区域活动，培训人员或探访者也可进入该区域。其边界空气比释动能率应低于2.5Gy/h。边界处应设置“当心电离辐射”警示标志和警示灯,公众不得进入该区域. 进行探伤作业时,必须考虑射线探伤机和被检测物体的距离、照射方向、时间和屏蔽条件，以保证作业人员的受照剂量低于年剂量限值，并达到可以合理做到的尽可能低的水平。 在实际探伤作业中，操作人员与探伤源之间应保持足够距离，并有临时屏蔽。在厚度相同的情况下，铅的屏蔽效果最好。 在透照场所没有屏蔽体的情况下，操作者应尽量远离辐射

40、源、缩短操作时间。 作业结束后，必须用辐射监测仪进行监测，确定辐射源收回源容器后，由监测人员在检查记录上签字后，方能携带探伤装置离开现场。 探伤装置用完后不能及时返回放射源库保管的，应利用专用保险柜现场保存，并派专人24小时现场监护，保险柜表面应粘贴电离辐射警告标志,工业射线探伤的辐射安全与防护实践 射线探伤安全操作,在进行射线探伤操作时，探伤室与控制设备的设计非常重要，设计必须要符合安全防护要求。 探伤完毕后清理现场是安全操作、有效防止辐射事故的非常重要环节，为此要求： 操作人员必须佩带个人剂量报警仪 在曝光之后或需要将探伤机移至另外地方时，必须将照相设备拆开。 锁住容器内的源辩，转动摇把露

41、出缆芯和源辩的接头。卸下缆芯，盖上源辩的盖子。 将源锁在容器内。 用剂量率仪从准直器开始依次向容器导管至容器旁监测剂量率，确认源处于安全屏蔽中 。 用摇把将控制缆芯在容器附近形成一个回路，以便于搬运。 将源容器运送回贮源库，最后用剂量率仪确认源在安全位置，并在记录本上签字、登记源已安全放回。,射线探伤的辐射安全与防护 射线探伤机的辐射安全与防护要求,射线探伤机必须符合国家规定的技术参数与防护要求。包括： 射线管头组装体 射线管头组装体漏射线空气比释动能率 控制台 连接电缆 产品说明书等,射线探伤作业场所的辐射安全与防护要求,射线专用探伤室的设计必须满足辐射安全与防护要求。 射线现场探伤必须满足

42、： 用周向探伤机进行现场探伤时，应将射线管头组装体置于被探伤物件内部进行透照检查，进行定向透照时应使用准直器（仅开定向透射口）。 操作人员应考虑控制器与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，尽可能利用各种屏蔽方法保护自己。 探伤作业时，作业现场应划定控制区和监督区（15Sv/h、2.5Sv/h) ，并在相应边界设置警告标识 一旦工作条件改变，必须重新确定控制区和监督区边界。 安全操作：探伤室启用前必须进行验收检测，合格后方能使用。 每次探伤作业前，作业人员应检查探伤机、检查安全装置、联锁装置的性能及警示信号、标志的状态，检查探伤室内是否有人员逗留 野外作业时，每次探伤作业前必

43、须对控制区、监督区进行严格检查，确保控制区内无任何人员。并对作业场所的控制区、监督区实施剂量监测。 在控制光机的曝光条件时，必须严格遵守设备操作规程。 每年进行一次作业场所和探伤室的辐射剂量监测与评价。,工业射线探伤工作人员及公众的辐射安全与防护,探伤工作人员的安全与防护要求： 探伤作业时，至少有2名操作人员同时在场，职责要分工明确，仪器操作、安全监护不得少于2人。每名操作人员应配备一台个人报警仪和个人剂量计，防止开机情况下误入探伤室。 现场探伤时，操作者须配备剂量报警仪或适用的移动式防护设施。 个人剂量计应定期进行剂量测量，周期一般为30天，最长不应超过90天，并建立个人剂量档案。 探伤工作

44、人员上岗前，应接受辐射防护专业知识培训并进行职业健康检查，符合放射工作人员健康标准的方可参加探伤作业工作等。 公众的辐射安全与防护要求： 现场探伤时进行探伤前，必须先将工作场所划分为控制区和监督区并清理闲杂人员。边界处应设置“当心电离辐射”警示标志和警示灯.并加强现场人工管理严格限制公众进入监督区。 职业照射剂量限值为：连续5年的年平均有效剂量，20mSv； 公众照射剂量限值为：年有效剂量，1mSv。,工业射线探伤的辐射监测及仪器,工业射线探伤的辐射监测包括： 工业射线探伤装置的辐射防护性能监测 固定式探伤场所周围辐射水平巡测、定点监测； 移动式探伤场所控制区、监督区剂量确认监测，作业场所辐射

45、剂量巡测； 个人剂量监测。 常用的监测仪器有：电离室巡测仪；、 闪烁辐射仪、个人剂量报警仪、热释光个人剂量计等。剂量仪应定期送检。,工业射线探伤的管理要求,根据国家相应地法律法规制定辐射防护管理办法及相应地程序文件和各项操作规程 探伤装置转移到外省、市使用的，使用单位应当于活动实施前填写放射性同位素异地使用备案表，先向使用地省级环保主管部门备案后，到移出地省级环抱主管部门备案 异地使用活动结束后，使用单位应在放射源转移出20日内，先后向使用地、移出地省级环保主管部门注销备案 更换放射源时，使用单位应向所在地省级环保主管部门提交放射性同位素转让审批表，申请转入放射源 探伤使用单位、放射源生产单位

46、应当在转让活动完成之日起20日内，分别将一份放射性同位素转让审批表报送各自所在地省级环保主管部门备案 发生或发现辐射事故后，当事人应立即向单位辐射安全负责人和法定代表人报告，事故单位应根据法规要求，立即向使用地环保主管部门，若发生源丢失时立即向当地公安部门，若有人员伤害立即向当地卫生部门主管部门报告。,工业射线探伤辐射事故的处理工业射线探伤辐射事故发生的原因,引起射线探伤辐射事故的原因很多，从已经发生过的辐射事故分析归纳，大致分为人为因素和不可预见的客观因素两大类。 不可预见的客观因素主要指设备突然失灵、损害、或外界条件突然变化，这些因素可以引起意外辐射事故。 人为因素有管理不善、领导失职。主

47、要表现为制度不健全，职责不明确，操作规程不完善，或者未建立，不重视安全，安全监测手段缺乏或不完善，监测不及时，误测，漏测而造成判断错误，教育培训不够，技术不熟练等。 操作错误，个人失职。主要表现为违反操作规程和有关规定，责任心不强，精神不集中，过度疲劳，发生误操作等。,工业射线探伤辐射事故的处理,辐射事故发生后，要冷静地和实事求事地进行科学分析，查处事故原因，采取有针对性的处理措施。 工业射线探伤辐射事故发生后的处理原则： 立即消除事故源，防止事故继续蔓延和扩大。例如辐射源从倾倒的屏蔽容器掉出，应马上扶正源容器，将辐射源放回源容器并锁紧。 减少事故造成的照射，控制事故影响的区域，事故发生后，要

48、尽快查明其影响范围，设立明显的标志，必要时增设岗哨，严禁无关人员进入，以免受到不必要的照射，防止事故扩大。 及时处理。出现事故后应尽快集中人力、物力有领导、有组织、有计划地进行处理。这样，可缩小事故影响，减少事故损失。 彻底处理，不留后患。 处理较复杂的事故，应该在有资格的的安全防护人员指导和监督下进行，要对事故处理人员进行辐射监测。 在辐射事故处理过程中，要在可合理做到的条件下，尽可能减少人员照射。当人员受到辐射损伤时，应首先救人。 事故处理后应积累资料，及时总结报告。,工业射线探伤辐射事故的应急制定应急预案的必要性,虽然工业射线探伤因辐射源失去控制而导致大量放射性物质释放到环境中的重大辐射

49、事故的概率极低，但因将辐射源收回屏蔽容器时失败、导管损坏导致辐射源泄露、装源的源组件破损而导致工作场地的污染；射线管非正常保留活度、辐射源丢失等原因对相关工作人员和公众造成危害。所以，制定适用于工业探伤辐射事故的应急预案计划是必要的。,工业射线探伤辐射事故的应急制定应急预案计划的基本原则,一旦发生与工业探伤相关的辐射事故，必须根据具体情况采取对策措施，减少危害。在什么情况下采用何种对策措施是应急计划的主要内容。其基本原则是： 严重的确定性效应应当采取的应对措施加以防止。对策是尽可能把个人剂量限制在发生这些效应的剂量限值之下。 随机性效应的危险应当采取相应对策加以限制，这些措施对所涉及的个人能带

50、来超过代价的纯利益。 随机效应的总发生率应该通过减少集体有效剂量而限制到尽可能合理的低。,工业射线探伤辐射事故的应急应急工作人员防护的措施,可以采取的控制、降低应急工作人员所受照射的防护措施包括： 按响应行动的时效性要求，开展详尽程度不同的应急照射预评价，内容包括响应行动的安排、照射情景与照射途径的预测、可能出现的问题分析以拟采取的防护行动设计等。 开展个人和场所的辐射剂量监测。 尽可能使用屏蔽设施、控制受照时间以及实施远距离操作 佩带个人防护用品 实施辐射防护现场监督和指导。,第三章工业射线探伤事故案例及经验教训,概述工业射线探伤技术的广泛应用，在给人类带来巨大利益的同时，也会因某些人为因素

51、或设备技术因素的影响，发生危及人类生命和财产安全的辐射事故。据不完全统计，1959年至，1998年的40年间，我国工业探伤行业共发生辐射事故约60起。 工业射线探伤辐射事故概况据环保部门统计资料显示，1988-1998年间全国工业射线探伤行业中共发生26起辐射事故，占总辐射事故的7.8 ，其中，射线探伤12起，射线探伤14起。 事故中绝大部分为责任事故，占工业射线探伤事故的73 ，技术性事故占27 。放射性事件占11.5 ，一般事故（级）占38.5 ，较重事故（ 级）38.5 重大事故占（ 级）11.5 。分析这些事故的发生原因大致可归纳为，维修人员缺乏安全防护知识，探伤时导致人员受照；对辐射

52、源管理不当，导致辐射源被盗；单位领导缺乏安全管理意识，企业安全文化不健全导致人员被照；关键防护部位监测不到位，工作时员工之间缺乏沟通合作，导致误照射；还有的不法分子利用探伤辐射源恶意报复，造成恶劣的社会影响等。,第三章工业射线探伤事故案例及经验教训案例与教训,案例1：1996年1月4日午夜吉林某公司探伤人员共3人在高约18m的平台完成探伤作业后按操作程序将辐射源收回源容器并用剂量报警仪确认后随手关闭了剂量报警仪。但是收回后发现锁定安全装置的钥匙折断，辐射源无法锁定。操作人员还是在黑夜中把探伤机从18m高空搬运到离现场150m的防护库房中。次日发现辐射源不在探伤机内，丢失。 事故后果：多人受到超

53、剂量照射，10人受照剂量大于50mSv.其中，捡到辐射源的受照严重，确珍为急性放射病，被迫截去一上肢和两下肢。直接经济损失50万元。 事故原因：探伤人员违章操作，在探伤机放回库房前关闭剂量报警仪，导致辐射源从探伤机中脱落不能报警；发现探伤机安全锁定装置存在故障未及时维修。,第三章工业射线探伤事故案例及经验教训案例与教训,案例2：1998年11月14日广东某公司探伤人员领取2台射线探伤机赴某工地为油罐探伤，因现场准备工作未完成，取消此次计划于当日晚10点30分将探伤机运回该公司库房，未经库房保管员验收，关上库房门离开（库房门未上锁） 。次日该人员因探伤需要到库房取探伤机时，发现库房只有一台，当时

54、误认为另一台可能被其他班组领用并未在意。11月18日需用二台探伤机再去库房领用时，库房仍只有一台，经核实确认另一台丢失。19日报当地主管部门。25日经群众举报，在一废品收购站发现探伤机但已解体，辐射源被仍进废金属堆。后被收回。经查系外地民工偷后10元钱卖给了废品收购站。 事故后果：多人受到超剂量照射，5人受照剂量大于50mSv. 直接经济损失30多万元。 事故原因：管理混乱，规章制度不落实。库房保管员未履行职责，对入库探伤机未登记、验收，库房门未上锁。严重失职,第三章工业射线探伤事故案例及经验教训案例与教训,案例3：2004年6月15日11时某公司探伤人员对某锅炉筒体焊缝进行摄片，其中一人进入

55、筒体内架设射线探伤机，另有二人在筒体外贴片，当架设探伤机人员完成架设后从锅炉筒体内出来未看到贴片人员（贴片人员还在贴片），以为透照现场已无人员，便进入控制室启动射线探伤机。当贴片人员贴完片子退出透照室时才被发现，并立即停机，贴片人员受照时间约1分多钟。 事故后果：因发现及时经模拟检测估算贴片人员大约受到2.68的剂量照射，未超出职业照射限值。受照人员体检结果未发现明显异常，因此不定为放射事故，作放射事件处理。 事故原因：主要由于放射工作人员疏忽大意，没有严格按照操作规程操作所致规章制度不落实。其次是探伤机控制台无高压接通报警与指示装置，探伤人员未佩带个人剂量报警仪，受照射后却全然不知。,经验教

56、训,加强放射工作人员放射防护知识培训，严格执行操作规程，明确岗位职责，强化自主管理，以减少人为因素造成的责任事故。 依据法律法规严格执法，对因人为因素造成辐射事故的单位和个人应给予警告和行政处罚。 增强企业辐射安全文化意识，提高责任者综合素质，包括文化素质、专业技术素质、心理素质、法律意识等，防患于未然，有效地防止辐射事故发生。 闲置辐射源应设专人、专库妥善保管。 退役、报废辐射源应及时送贮。 加大放射防护知识宣传力度，消除公众恐慌心理。,五、核子仪的辐射安全与防护,第一章核子仪概述 第二章核子仪的辐射安全与防护 第三章核子仪的辐射防护监测 第四章核子仪的辐射事故案例与经验教训,核子仪概述,核

57、子仪是根据被测物质对射线的吸收、反射或射线对被测介质的电离激发作用而设计的各种仪表。 凡带有放射源的用于工业自动化控制与检测的仪表都属于核子仪表。,2、核子仪的组成,放射源 探测器 电子设备 计算机控制系统（数据采集与处理）,核子仪的应用,目前，核子仪已广泛应用于研究、工农业生产、以及一些消费品生产过程中。核子仪应用的行业或企业包括：科研院校、医疗机构、地质勘探、石油、公路与桥梁建设、机械制造与安装、建材、纺织、卷烟、造船、电力、制药、育种、造纸、印刷、冶金、橡胶、仪表、钟表制造、电影制片、木材、塑料、面粉、饲料加工、饮料、电缆、荧光灯生产等。,常用的核子仪（核子密度计）,核子密度计广泛应用与

58、化工、橡胶、造纸、选矿等行业。 核子密度计常用的放射源一般采用137Cs,其活度一般为1.85GBq（50mCi）,属类源。 核子密度计的工作原理是：当137Cs源发出的射线进入被测材料中与被测物质碰撞发生散射，散射后的射线能量将减弱，方向也会发生改变。如果物质的密度越大，那么被散射的射线就越多，人们通过测量散射后的射线数量即可判断被测物质的密度。,常见的核子仪（核子水分/密度计）,核子水分密度计广泛应用于道路、机场、水利等工程建设领域。 核子湿度密度仪还经常用于沥青路面测量，以确定混合料的压实率。一般在铺设路面时，跟在铺路车后面进行测量。压路机每走一次，就在路面进行一次测量，直到把沥青材料压

59、实到设计要求的程度。 核子水分/密度计内装有两个辐射源，一个是137Cs辐射源，活度为370MBq（10mCi），用于测量密度；另一个是241Am-Be中子源，活度为1.85GBq(50mCi)，用于测量水分。 源装在放射源金属杆底部内，随测量深度改变；中子源安装在机壳底部位置不变。 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密度和含水量，还可测量铁路和公路路基的湿密度。,测量密度时，137Cs源发出射线进入被测材料，穿过被测材料的射线被装在仪器内的探测器（G-M计数管）接收并给出计数。然后，微处理机将计数进行数据处理，得到被测材料的密度。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较低。,测量水分时，中子源发射的中子进入被测材料，高能中子与被测材料水分中的氢原子相互作用而降低能量成为慢中子，慢中子被仪器内的氦-3探测器接收。被测材料含水量大，慢中子数就越多，探测器的计数就高。反之就低。然