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辐射的工业应用与防护辐射的工业应用与防护四川大学周荣周荣主要内容工业辐照及安全主要内容•工业辐照及安全•工业探伤及安全•核子仪及安全辐射测井•辐射测井工业辐照装置工业辐照装置•伽马辐照装置——放射源–第一类：整装式自屏蔽干法贮源第一类：整装式自屏蔽干法贮源–第二类：宽视野干法贮源第三类：整装式自屏蔽湿法贮源–第三类：整装式自屏蔽湿法贮源–第四类：宽视野湿法贮源•电子束辐照装置——加速器–第一类：配有联锁装置的整体屏蔽辐照装置第一类：配有联锁装置的整体屏蔽辐照装置–第二类：安装在屏蔽室内的加速器辐照装置第一类：整装式自屏蔽干法贮源辐照装置放射•放射源–完全密封于由固体材料制造的干式容器中；制造的干式容器中；–在任何时间都被屏蔽;•结构设计使得人不可能进入密封源处和正在进行辐照的空间。第二类：宽视野干法贮源辐照装置人员进入辐照室受到•人员进入辐照室受到控制密封源密封于由固体人进入门•密封源密封于由固体材料制造的干式容器中不使用时是完全人员进入门中，不使用时是完全屏蔽的•照射是在辐照室中进•照射是在辐照室中进行的，而辐照室通过入口控制系统保证在控制台源架转盘入口控制系统保证在照射时人员不能进入第三类：整装式自屏蔽湿法贮源辐照装置•密封源放在一个注满水的存放池中，在任何时候都密封的何时候都是密封的•结构设计和正确的使去离子水池m用方式使得人员进入密封源处和正在进行产品升降缆大约7m辐照的空间受到物理限制样品或产品容器大源棒源的排列第四类：宽视野湿法贮源辐照装置•放在一个注满水的存放池中，不使用2m水泥屏蔽体源升降气缸源的运输容器入口时是完全屏蔽的•照射是在辐照室中升降缆产品输送带人员进入门照射是在辐照室中进行的，辐照室通过一个入口控制系屏蔽水池入门过一个入口控制系统保证在照射时人员不能进入屏蔽水池导向缆控制台源的排列(安全位置)源运输容器员不能进入(安全位置)源运输容器电子束辐照装置电子束辐照装置第•第一类配有联锁装置的整体屏蔽辐射装置–具有联锁装置的集成整体屏蔽辐射装置，由于具有联锁装置的集成整体屏蔽辐射装置，由于屏蔽体的构造，使得人在辐射装置运行时不可能进入。能进入。•第二类安装在屏蔽室内的加速器辐照装置辐射装置在屏蔽室内，屏蔽室通过入口控制系–辐射装置在屏蔽室内，屏蔽室通过入口控制系统保证在运行时人不可能进入。第一类配有联锁装置的整体屏蔽辐射装置铅屏蔽产品传送带高压发生器单极电子束源控制柜第二类安装在屏蔽室内的加速器辐照装置高压系统振荡器室扫描喇叭窗水泥屏蔽墙振荡器室水泥屏蔽墙迷宫通道产品传送带迷宫通道产品传送带工业辐照装置的安全工业辐照装置的安全•源和辐照场的安全•湿式存储辐照装置安全•湿式存储辐照装置安全•电子辐照装置的安全电子辐照装置的安全•伽玛和电子辐照装置的设计安全•伽玛辐照装置的运行安全源和辐照场的安全源和辐照场的安全伽密应满设标准•伽玛密封源应满足设计标准–伽玛辐照设施中使用的密封源应该满足国家标准中对于密封源的要求。于密封源的要求。•充分考虑火灾、爆炸、腐蚀等对密封源的影响•对密封源的保护：–应该为辐射源提供有效的机械保护，产品定位系统不应该为辐射源提供有效的机械保护，产品定位系统不能与辐射源发生接触。源和辐照场的安全源和辐照场的安全的态系统联锁•源的状态和辐照系统联锁：–在照射过程中发生故障时，辐射源能够自动地被完全屏蔽，并报警。屏蔽，并报警。•产品出口检测–用监测器探测任何由于事故而被带到产品出口运输容器上的放射性物质。一旦出口处的辐射超过预先确定的水平，传送带将停止并且源将自动变为完全屏蔽。的水平，传送带将停止并且源将自动变为完全屏蔽。•控制机械能够断开源以便于维修–控制辐照源的动力(比如电力、气动的、水力的)需要安装断开装置，使维修时不存在源正在照射的危险。湿式存储辐照装置安全湿式存储辐照装置安全•水池辅助物–安装自动水位控制器，保持在预定的水位以上。安装自动水位控制器，保持在预定的水位以上。•水池的完整性水池不漏水，任何可预见情况下水池都能保持–水池不漏水，任何可预见情况下水池都能保持水。–能承受运输中使用的辐射源容器的重量•水池结构材料水池结构材料–因为腐蚀产物可能会影响密封源的完整性，所有的永久性水池结构材料要由耐腐蚀材料制成。有的永久性水池结构材料要由耐腐蚀材料制成。湿式存储辐照装置安全湿式存储辐照装置安全日常水位控制•日常水位控制–提供自动补充水池失水的方法。•低水位报警控制–配备水调节系统，它能将水保持在一种干净状配备水调节系统，它能将水保持在一种干净状态并且其电导率不超过1000µS·m-2，正常情况下低于10µS·m-2。况下低于µ。•水的冷却在湿式存储辐照装置中，需配备池水冷却系统–在湿式存储辐照装置中，需配备池水冷却系统来除去伽玛辐射源产生的热量。湿式存储辐照装置安全湿式存储辐照装置安全•水池的防护和盖子–将安装物理屏障如围栏和/或金属盖子，以防止将安装物理屏障如围栏和/或金属盖子，以防止人员偶然地掉入源存储池中。•水处理系统监测器•水处理系统监测器–安装有声音报警的固定式辐射监测仪，以探测由于源的泄漏导致的水的污染。这个监测器将由于源的泄漏导致的水的污染。这个监测器将与辐射控制系统联锁，如果污染达到预设的报警水平，源会回到其屏蔽位置并且停止水循环。警水平，源会回到其屏蔽位置并且停止水循环。湿式存储辐照装置安全湿式存储辐照装置安全•防火–在可燃材料的辐照期间，或由于故障使得源不在可燃材料的辐照期间，或由于故障使得源不能回到其完全屏蔽位置时，热量累计可能会导致燃烧。致燃烧。•提供带有可视可听警报的热和烟传感器，以探测辐照室中的燃烧。•报警装置的启动将会使源自动变为完全屏蔽状态，产品定位和通风系统也关闭。•在辐照室内安装灭火系统。湿式存储辐照装置安全湿式存储辐照装置安全故•供电故障–保证一旦发生供电故障，源会自动地返回其完保证一旦发生供电故障，源会自动地返回其完全屏蔽的位置并且关闭辐照装置，安全控制系统完全不受停电的影响。统完全不受停电的影响。–保证一旦发生用于控制或操作任何辐照装置安全部件或设备的非供电（气压、水力）故障，全部件或设备的非供电（气压、水力）故障，会自动使源到达完全屏蔽状态并且自动关闭辐照装置。照装置。电子辐照装置的安全电子辐照装置的安全设计特性•设计特性–要求有一种禁止主加速器系统工作的有效方法。•能够使加速器停止工作而不损害设备的主要部件•能够使加速器停止工作而不损害设备的主要部件。•有尽可能多的子系统具有诊断功能。•在制造商提供的文件中必须对禁止特性做出清晰的标志和解释和解释。–内装的设备参数监测系统：所有的运行参数都应该被连续监测以便为维修工程师和修理计划提供故障被连续监测以便为维修工程师和修理计划提供故障顺序的事件纪录。–控制室中应有远程设备监测的相关关键参数，它允许运行人员和维修操作人员对整个系统进行诊断，许运行人员和维修操作人员对整个系统进行诊断，而不必使主加速器系统停止。电子辐照装置的安全电子辐照装置的安全屏蔽•屏蔽–暴露于电子束的材料应该是低原子序数的以便使韧致辐射最小化。致辐射最小化。–应该根据最大能量、最大电流和最重的被照元素来进行计算，同时也要考虑受照产品的特点。–进口通道应该用铅或不锈钢屏蔽。•运行参数:–必须与产品传输机构联锁•试运行与试验–试运行和试验应该在最大运行参数(电压和电流）下进行。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全•产品定位系统–提供具有调节能力的产品定位系统，它能探测提供具有调节能力的产品定位系统，它能探测系统的任何故障，并保证源自动完全屏蔽。•接近辐射源的安全联锁系统•接近辐射源的安全联锁系统–需要人员接近的辐射装置需要有联锁系统：当源处于照射位置或正在移动时，人员不能进入源处于照射位置或正在移动时，人员不能进入辐照室。–提供人员进入辐照室和辐照操作之间的联锁控制。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全蔽•屏蔽–辐照设施运行产生的直接辐射照射，将通过适当的屏蔽来限制。屏蔽物的厚度将根据允许的剂量率来确定。–所有与设施的设计相关的屏蔽计算，应该由管理部门认可的资深专家来进行。–屏蔽设计人员应该保证没有直接的辐射泄漏通道，迷宫通道的应用和屏蔽物应有效地将出口处的辐射场减小到可接受的水平。–如果还不行,就需要对进入高剂量率区域进行限制。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全道联•人员入口通道的联锁–应有技术方案，以保证进入辐照室的人员通道在照射操作启动前是关闭的和可靠的。–入口的联锁应该与主控制系统一体化，这样干扰联入口的联锁应该与主控制系统一体化，这样干扰联锁系统或者误开门就会导致辐射被自动终止。–控制系统的任何故障将引起可视可听的报警信号。控制系统的任何故障将引起可视可听的报警信号。–打开入口将使放射源提升控制电路不能工作。对伽玛设施来说，要切断源提升机构的动力供应；对电玛设施来说，要切断源提升机构的动力供应；对电子束设施来说，要关闭高压电源。–通道门不阻碍任何在辐照室中的人离开。通道门不阻碍任何在辐照室中的人离开。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全•人员入口通道的联锁（续）–应该有一个独立的备份入口控制，以探测源正应该有一个独立的备份入口控制，以探测源正在照射时人员的进入。–当源在照射时探测到人员进入，将使源回到其–当源在照射时探测到人员进入，将使源回到其完全的屏蔽位置，同时将激活报警来警告进入辐照室的人员。辐照室的人员。–报警需要使至少一名其他在场人员觉察发生了人员进入。这个人应该受过如何对警报进行响人员进入。这个人应该受过如何对警报进行响应的培训，并立即做出反应或者请求帮助。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全产品进/出口联锁•产品进/出口联锁–应该为产品的进/出口提供适当的方法，以防止人员粗心通过产品进出口进入高辐射区域。•可移动的辐照屏蔽物可移动的辐照屏蔽物–对于可移动的屏蔽物，需要与主控制系统联锁，在被移开时，它会中断辐照的进行。在被移开时，它会中断辐照的进行。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全•带有报警的固定式辐射监测器–将提供一个监测系统（可视可听报警信号），以探测辐照室内的辐射水平。–监测器与人员通道入口的联锁装置一体化。当其探测到超过特定值的辐射水平，或者当其发生故障，或者当其被关掉时能防止人员进入室内。或者当其被关掉时能防止人员进入室内。–当已经指示出辐射已被终止，而辐射水平超过特定值时，这个监测器将会发出可视可听的报警信定值时，这个监测器将会发出可视可听的报警信号。如果有必要越过联锁装置或其他安全系统，必须–如果有必要越过联锁装置或其他安全系统，必须使用书面的管理程序，为这样的行动提供详细的指导，而且只能在辐射防护负责人的直接控制下指导，而且只能在辐射防护负责人的直接控制下进行这样的活动。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全第•完全屏蔽的辐射装置–第一类和三类伽玛辐照设施，第一类电子束设施设第类设–直到所有的屏蔽物到位，并且所有其它安全设备都启动后，辐照装置才能运行。备都启动后，辐照装置才能运行。–可移动的屏蔽物应该被联锁以防止其移位。应该有一个联锁的辐射监测器作为后备检查，–应该有一个联锁的辐射监测器作为后备检查，以保证屏蔽物到位。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全•控制台–为防止未经安全许可的辐照运行，每个辐照装为防止未经安全许可的辐照运行，每个辐照装置应该具有一个主控制系统。并且应该提供一个使得在任何时候都可以终止辐射的方法。个使得在任何时候都可以终止辐射的方法。•操控钥匙保证在任何时间都不能有多于一把的钥匙在使–保证在任何时间都不能有多于一把的钥匙在使用。这把钥匙可用来操纵控制台、进入辐照室和启动安全延时器。和启动安全延时器。伽马和电子辐照装置的设计安全伽马和电子辐照装置的设计安全紧急停•紧急停止装置–在控制台上除了具有正常的辐照装置停止按钮在控制台上除了具有正常的辐照装置停止按钮外，还应有一个具有清晰标志的紧急停止按钮，