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前言随着我国科学技术和社会经济的高速发展,核能与核技术在国防、能源、工业、农业、医疗、科研等领域得到了广泛应用。使用放射源的单位与数量与日俱增,给人们的工作和生活带来了前所未有的便捷,为社会创造了巨大的经济效益。但是,核能与核技术是把双刃剑,它在给人类带了福祉的同时,也会由于安全防护方法不当或放射源失控等原因,给环境安全带来潜在的危险,如果处理不当,甚至会危及身体健康和生命安全,导致灾难性的后果。第一部分:核技术应用涉及内容核技术应用项目目前涉及到工作领域的主要有两部分,其一为工业核技术应用项目,再有是医用核技术应用项目。其中工业应用项目有:工业辐照工业射线探伤(分为X射线探伤和r射线探伤)核仪表:核子秤、测厚仪、料位计、液位计、密度计、放射性核素测井医用核技术应用项目主要有:(1)涉及射线装置的医用设备有:直线加速器、血管造影机(DSA)、以及各种Ⅲ类射线装置。(2)涉及放射源的医用设备有:Co-60治疗机,伽玛刀(分为体部伽玛刀、头部伽玛刀)、后装机以及回旋加速器和各种放射性同位素的应用等等。一、工业辐照装置工业辐照可分为r射线辐照装置(主要使用Co-60放射源)和粒子加速器等辐照装置,主要运用在医疗用品消毒灭菌、食品保鲜、消灭昆虫或者辐射育种、高分子材料的辐射聚合等等方面。工作原理:不同的用途其方法和技术稍有不同,但是其工作原理基本相同,都是利用其发射的各种能量的射线对物体进行照射,从而达到预期的目的。(1)医疗用品消毒灭菌辐射灭菌是指利用放射源发出的r射线,能量低于5Mev的X射线和10Mev以下的电子束等电离辐射装置对医疗产品已灭菌为目的的辐射处理。(2)辐射育种辐射育种是利用辐射的照射,使种子或者植株发生遗传变异,在经过人工选种和培育,得到新的优良品种。(3)食品保鲜通过射线对微生物的杀伤从而使食品保鲜。(4)高分子材料的辐射聚合聚合体与射线相互作用,发生的主要化学及其结构变化是大分子链间交联键的生成和主链断裂,同时伴随着小分子产物的生成和不饱和度的变化。辐照装置辐射安全的特殊要求及检查项目:辐照产品的过程中将产生很高的剂量率,如果此时有人意外地出现在该强度的辐射区,在几分钟或者几秒钟将受到致死剂量的照射。因此监督检查人员要严格按照有关要求有针对性地进行检查。对于辐照装置辐射安全的特殊要求及检查项目可分为以下几种:(1)钥匙控制(2)控制台上紧急止动装置(3)便携式辐射检测报警仪(4)固定式辐射监测仪(5)报警标志(6)辐照室人员通道门连锁装置(7)迷道内防人误入连锁装置(8)货物进出口门的控制(9)辐照室内紧急止动装置(10)贮源井水处理和自动补水系统(11)辐照室屋顶屏蔽塞联锁装置(12)通风装置(13)烟雾报警(14)断电降源第一类辐照装置整装式干法贮源r辐照装置简图第二类辐照装置宽视野干法贮源辐照装置第三类辐照装置整装式湿法贮源辐照装置第四类辐照装置宽视野湿法贮源辐照装置二、工业X射线探伤应用X射线探伤机分为定向和周向两种(两者工作原理相同)。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。通过X射线管产生的X射线对受检工件焊缝处所贴的X线感光片进行照射,当射线在穿过裂缝时其衰减明显减少,胶片接受的辐射增大,在显影后的胶片上产生一个较黑的图像显示裂缝所在的位置,X射线探伤机就据此实现探伤目的。结构组成:本探伤系统主要由控制器、X射线发生器、电源电缆、连接电缆等附件组成。污染因子:X射线探伤机在开机时的主要污染因子为X射线。X射线探伤机可能的事故工况:(1)射线设备性能不好,且没按照规定维护保养从而出现照射事故;(2)操作人员违章操作造成误照射;(3)警示标志不合理或射线报警器发生故障而使无关人员进入探伤室造成误照射。对于X射线探伤事故防范措施⑴工作现场周围设置警戒线,并安排人员警戒,防止人员进入警戒区。⑵X射线探伤仪必须妥善保管,每台设备固定存放仓库,库房管理要严格,防止丢失,主管领导必须清楚知道该设备的去向和状况。(3)探伤屏蔽室外必须有警告标志并有中文说明。(4)门及入口必须有联锁装置(5)屏蔽室门口要安装报警仪或者声光报警器当辐射源处于照射和X-射线装置运行期间应该激活可视警告装置;同时当门打开时应该有声音警报。图例:防护门警示标志警示灯(上图)剂量计(下图)三、工业γ探伤射线探伤应用γ探伤射线探伤:可分为手提式射线探伤、移动式射线探伤、固定式射线探伤等。移动式探伤:在室外、生产车间或安装现场用手提式或移动式γ射线探伤机进行探伤的工作过程。固定式探伤:在专用γ射线探伤室内用固定安装的或可有限移动的探伤机进行γ射线探伤的工作过程。γ射线探伤室:放置γ射线探伤机和被检物体进行γ射线探伤并具有一定屏蔽作用的专用照射室。工作原理:γ射线探伤仪使用的一般使用Ir-192或者Co-60放射源固定在探伤仪内,人工将探伤仪放置于需要测量的球罐、压力容器等其它设施外壁,设定曝光时间,通过电缆控制放出放射源,进行γ射线曝光,进而判断球罐、压力容器等其它设施是否有裂缝,曝光完毕放射源自动回入探伤仪内。组成:该机由探伤机主机、控制机构、输源管、准直器、支承架组成。图例:事故工况:对于放射源,可能发生放射源丢失、被盗,散落的放射源将对周围环境产生污染。裸露的放射源如果破损,有可能向周围环境扩散放射性物质,当人吸入或食入放射物质时,放射物质就会在人体造成内照射,虽然这种情况出现的可能性微乎其微,但仍应给予高度重视。可能产生的事故主要有:(1)运输过程中,由于震动或冲击导致放射源密封材料开裂,造成放射源泄漏;(2)使用过程中,由于仪器故障等意外因素造成的放射源裸露(放射源在工作过程中卡源,只是放射源无法正常返回储源罐内),致使周围γ射线辐射水平增高。γ射线探伤仪辐射防护要求固定式探伤的放射防护要求:1、γ射线探伤室的建筑(包括辐射防护墙、门、窗、辐射防护迷路)应充分考虑直射、散射和屏蔽物材料和结构等各种因素并按本标准的要求确定防护厚度。2、辐射防护墙外5cm处剂量率应小于2.5μGy·h-1。3、辐射防护门入口处必须有固定的放射性危险标志,照射期间有醒目的禁止入内的警示标识;探伤室入口处及被探物件出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,并能在有人通过时自动将放射源收回源容器;辐射防护门的防护性能应与同侧墙相同,其外5cm处的剂量率应小于2.5μGy.h-1,并安装门-机联锁装置和工作指示灯;机房内适当位置安装固定式剂量仪。移动式探伤的辐射防护要求1、进行探伤作业前,必须先将工作场所划分为控制区和监督区。2、在其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。未经许可人员不得进入该范围,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。3、监督区位于控制区外,允许有关人员在此区活动,培训人员或探访者也可进入该区域。其边界剂量应不大于2.5μGy·h-1,边界处应有“当心,电离辐射”警示标识,公众不得进入该区域。4、进行探伤作业时,必须考虑γ射线探伤机和被检物体的距离、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,并应达到可以合理做到的尽可能低的水平。放射源的风险防范措施⑴为了防止放射源丢失,公司必须建立严格的管理制度,放射源出库房必须有当事人签字和主管领导审批。现场工作中必须由专人负责放射源的安全,不得随意放置。使用完毕后应当及时送回库房,如果当天不能够送回库房,需要在施工现场过夜,则必须有人全时间段监控,同时要及时报告主管领导。⑵为了减少放射源在工作状态下的卡源事故,公司应该严格要求设备操作、维护人员经常检查钢索和润滑油状况,发现问题及时解决,设备不能带病工作。如果发生卡源事故,工作人员不得擅自处理,封锁现场后由相关专家进行处理,同时将事故情况通报环保、卫生等主管部门。四、核子仪工业核技术应用核子仪根据使用不同功能而有区别:密度测量——密度仪;料位探测——料位计;厚度测量——厚度仪;湿度测量——湿度仪、水分计;分析(流向分析)——流量计。核子秤工作原理:是利用低能γ源放出的γ射线穿过物质时,射线的一部分被物料吸收,没有被吸收的一部分则穿透物料到达γ探测器,探测器根据接收到的射线多少,产生与物料负荷相关的电信号,主机根据此电信号及输送带的速度计算出物料流量,从而实现累计计量及流量控制、配比控制、定量控制等。测厚仪工作原理:利用物体对射线吸收量,当放射源的射线照射到薄膜时,射线的一部分被薄膜吸收,没有被吸收的一部分穿透薄膜进入探测器内,探测器根据接收到的射线多少,在电场作用下输出信号,经调制放大后,进入计算机管理系统,系统根据同时收到的速度信号,计算出薄膜厚度,并进行配比控制,从而实现对生产质量的控制。料位计工作原理:是利用放射源发出的γ射线穿过被测物料前后的强度变化按指数衰减的规律制作而成的。通过检测穿过待测物料的射线强度,再经过仪表内部的运算处理,即可准确测出物料的密度和生产线上的反应器内物料的位置。通常用一个或多个探测器和二次仪表作开关,来控制料箱或料斗中料位高低,大、厚壁容器可使用GBq级的60Co放射源。密度计工作原理:探测器探测穿过被检测物质射线的多少,一般采用GBq级的137Cs放射源。湿度/密度计工作原理:密度测量:将位于源棒末端的γ源(137Cs)从屏蔽室推入待测物质中进行测量。湿度测量工作原理:仪器里中子源(通常为241Am-Be)通过中子散射测定湿度。流量计工作原理:辐射源和探测器,安置在一个适当的支架上(探测杆),插入泥浆中进行分析。图例分析:料位计简图工艺从此图中可以看出:放射源的安装位置和容器的形状,针对使用核仪表的单位在进行放射源退役时要注意如何判断那个是放射源及其容器,那个是探测器。放射源及其容器探测器常见工作场所放射源及其容器的位置料位计简图常见的还有这样的线状放射源核子计简图放射源反散射式核子仪放射源位于仪器底部内水泥密度计密度计实图密度计实图高位探测器低位探测器料位计简图料位计实图续核子仪应用可能发生的事故工况:(1)在调试安装时,可能由于人为等因素导致放射源从仪器内掉出或者泄露,无屏蔽的“裸源”将对周围工作人员和事故处理人员造成近距离剂量外照射。(2)可能发生放射源丢失、被盗,散落的放射源将对周围环境产生污染。裸露的放射源并有可能向周围环境扩散放射性物质,当人吸入或食入放射物质时,放射物质就会在人体造成内照射,虽然这种情况出现的可能性微乎其微,但仍应给予高度重视。辐射防治措施1、仪器安装后,应配备专职人员,负责放射源安全的管理,并在仪器工作厂房内设置明显的电离辐射标志,由工作人员进行巡视,定期检查。2、在放射源铅罐位置应设立标识牌,上面标明编号、型号、核素名称、活度、辐射类型,制造厂家,出厂日期及醒目的电离辐射标志,以便出现紧急情况及时应对。3、操作工必须在安全范围内操作,禁止手伸入C型架开口,必须擦洗时要用工具,手尽量远离放射源。4、建立个人工作时间纪录,工作人员应佩戴个人剂量计。5、仪器发生故障造成泄漏时,应及时遣散周围人员,通知有关部门,并将放射源移交仪器制造商或专业人员处理,严禁其他人员私拆放射源。6、完善各种安全管理规章制度和对事故的预防、处理等应急措施,培养工作人员的相关法律意识及辐射防护安全意识。定期对放射源及相关设备进行检查,消除一切可能的事故隐患。7、运送仪器过程中应配备专业人员随行,处理好仪器运输过程中放射源的安全问题,严格遵守国家有关放射性物质安全运输管理规定。8、放射源退役必须向辐射环境保护部门提出申请,退役辐射源应送贮到省放射性废物库进行处理或由生产厂家进行回收。9、该项目应该接受当地环境保护部门的监督检查。五、放射性同位素测井应用放射性同位素测井项目主要使用的核素有Ba-131和Cs-137。其应用分别如下:(1)Ba-131核素测井应用工作原理:同位素测井吸水剖面主要用示踪法进行测井,再注水条件下将同位素注入井内,随着诸如水的流入,同位素滤积在注水层表面,用伽玛仪测取示踪曲线,曲线上显示的放射性强度的差异就代表了注入量的大小。该工艺采用放射性核素释放器携带放射性核素载体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