工业射线探伤辐射安全与防护讲义

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：2aAKkN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GkKaAd2ln1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0.13850.19γ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2aAKkNa2*KN=常数监控控监KaKa22监督区的距离m3595.2146.7*15KaKL221监控控监m5.1795.273.35*15KaKL222222监控控监m95.175.27.33*15KaKL232333监控控监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