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1NUREG/BR-0133U．S．NuclearRegulatoryCommission美国核管理委员会核子仪安全工作手册内容提要1.序言1.1NRC(核管理委员会)和协议州2.什么是辐射？2.1辐射无处不在2.2电离辐射是怎样产生的？2.3射线种类：从A到X2.4安全使用放射线3.核子仪3.1固定式仪器3.2便携式仪器3.3放射源强度4.核子仪安全吗？4.1辐射防护原则4.2了解辐射剂量4.3接受限制4.4登记、办证、检查和测试5.核子仪的正确使用6.紧急突发事件处理程序7.运输8.相关术语汇编2核子仪安全工作手册1.序言本手册是美国核管理委员会所属的政府及公共事务办公室、核材料安全防护办公室之间合作的成果。此文件主要内容改编自加拿大原子能管理委员会发布的《核子仪安全工作手册》。这份出版物包含了关于固定及便携式核子仪的操作使用指南，并对使用核子仪或在核子仪附近工作的人提供了关于辐射的背景知识介绍。旨在向仪器许可证持有者提供用于培训用户的信息。根据具体情况可对信息进行适当增减。大部分此类信息、特别是关于辐射的，通常不会在核子仪的标准操作手册上出现。因此，会造成您对辐射及在含有放射源仪器周围工作产生疑问。在阅读本手册后，将会解除您的顾虑，从而使您放心并安全地在核子仪周围工作。谨记本手册仅用作一般性指导。有关每一步的操作说明及完整的规章条例，最好参看操作手册和核管理委员会及协议州向您所使用的特定仪器签发的许可证。1.1NRC(核管理委员会)及协议州NRC是确保从事与放射性材料相关人群的安全及特定放射材料安全使用的联邦相关机构。为了控制使用核能带来的风险，NRC制定了严格的健康和安全标准用于限定核子仪器的适当辐照度以及实施对核产品和设备的定期检查。自1988年起，NRC就授权29个州在其境内实施放射性材料使用及所有权的监管。你所接受的监管可能来自NRC也可能来自其协议州，下文将二者统称为相关机构。想得到更多关于NRC的信息，请致电（301）492-7000或致函：OfficeofPublicAffairs,U.S.NuclearRegulatoryCommission,Washington,DC20555（美国华盛顿核管理委员会政府及公共事务办公室，邮编20555。）仪器许可证及管制方面的问题可直接咨询相关机构。关于本手册的具体问题和评论可由上述地址直接转达至DonMackenzie或StevenBaggett先生处。3自然辐射人工辐射例子例子宇宙射线：30毫雷姆6000英里喷气式飞机：5毫雷姆土壤：30毫雷姆医学X射线：40毫雷姆人体：40毫雷姆各类产品：3毫雷姆辐射微尘：4毫雷姆总剂量/年：100毫雷姆总剂量/年：52毫雷姆剂量总和/年：152毫雷姆（注：1毫雷姆=0.001雷姆）4２.什么是辐射想要了解核子仪，必须首先了解一些关于辐射、辐射的来源以及它可能带来的后果。2.1辐射无处不在简单的说，辐射是一种能量。它来自原子，并且无处不在。原子是所有物质构成的基础。尽管许多人将辐射和危险、疾病联系在一起，例如癌症，但辐射并不一定是有害的。例如燃烧的木柴，以光和热的形式辐射着能量。当你躺在阳光下过长时间，会被晒伤，这也只是一种轻微的辐射灼伤。尽管如此，当涉及到电离辐射时人们往往会考虑到风险。我们每天都暴露在电离辐射之下。事实上，自然背景辐射——来自土壤、岩石、食物、建筑、宇宙射线，甚至来自我们自身的放射线贡献了三分之二的我们每年所接受到的辐射量。尽管我们无法控制背景辐射，但我们每年所接受到的辐射量确实小到不会带来任何健康风险。我们在每天的日常活动中也暴露在几种人为制造的电离辐射之下，包括看电视、抽烟、拍X光片或戴有发光盘面的手表。还有其它活动会增加暴露在电离5辐射下的机会，例如，乘飞机会是我们接受到更多的宇宙射线。尽管如此，通过限制相关活动我们可以控制接受到的辐射量。第4页的图表显示了我们所接受到的各种来自自然界及人工制造的辐射量。辐射剂量用毫雷姆（通常用来表示人体吸收辐射剂量的传统单位）表示。2.2电离辐射是怎样产生的大多数电离辐射是在原子结构中的电子、中子和质子分裂时产生的。当原子接受到某种电离辐射的撞击或当不稳定的原子（即放射性同位素）衰变或裂变时，会产生这种射线。放射线同位素在一定周期内以电离辐射的形式释放能量，直到原子变为稳定的。原子释放辐射的方式就好比照相机的闪光灯。当开启闪光灯时，能量以一道闪光的形式被释放。随后灯泡处于能量耗尽的状态，再也无法闪光。电离辐射的释放也是相似的，只不过没有可见的闪光产生。原子在衰减过程中辐射能量并转化为新的形式。然而，不同于闪光灯，你无法看到辐射的释放并且无从得知这种新形式的原子是否在继续衰减并辐射能量。在变为稳定形式之前，放射性同位素必须在漫长的周期内经历数次变化并释放射线。当原子结构破裂时，如图所示，粒子脱离原子，原子释放出射线。放射性衰变一直持续到原子转化为稳定状态。2.3射线种类：从A到X以下为主要的电离辐射类型：zα射线：自然界物质或人造物质都可放射出这种粒子质量较大的射线。α射6线几乎没有穿透力，但是如果吸入或咽下此类放射性物质会造成伤害。zβ射线：由高速运动的β粒子构成，穿透力很弱，医学或环境检测常常用到β射线。zγ射线：原子核衰减产生的电磁波，此类射线的穿透力强于X射线，常用在固定及便携式核子仪。z宇宙射线：这些高能量的粒子来自太阳和恒星，并且可以穿透地球的大气层。z中子射线：由穿透力很强的粒子组成——来自于宇宙射线和空气中原子的碰撞或来自于某些特殊的人造放射源，此类射线常用于便携式核子仪。不同类型的电离辐射有不同程度的穿透力，图中描绘了不同射线穿透纸张、人体、木头和混泥土的能力。2.4安全使用放射线所有的电离辐射都有可能是有害的。长时间暴露在小剂量放射源的持续照射下或短时间暴露在大剂量放射源的照射下都会对我们的细胞和组织造成损害。然而，这些风险是可以得到控制并减小的，从而使放射源可以用于很多生产用途。如下部分就描述了一种用途：在核子仪中应用辐射。3.核子仪目前，例如核子仪之类的许多工业仪器中加入了放射源。核子仪提供了一种经济、可靠、精确的测量厚度、密度、或各类材料表面成分的方法。以下介绍两种核子仪：固定式和便携式。3.1固定式核子仪固定式核子仪多用在工厂监测生产过程及质量控制。在很多环节，采用直接接触的传统方法不能有效检测，或者需要的是无损的检测技术。在这种情况下，可将核子仪安放在生产环节中以提供精确的厚度和密度的检测。固定的核子仪含有被密封的放射源，并被安置在关键的生产环节。当密封源的掩体被打开时，一道不可见的放射线会直接照射在被测材料上。7安装在密封源另一端的探测器测量穿过材料的射线。仪器或是与之相连的电脑将会立即显示读数并将所需信息记录；例如，当产品穿过放射源和探测器之间时测量出其厚度，或往瓶中装入液体时测量其液面高度。射线的穿过对材料不会造成任何可测的损害，材料也不会因此产生放射性。固定式仪器目前广泛用于工厂和加工场所以保证质量控制。当掩体打开时放射线被释放，射线穿过被测材料，由放置在另一端的探测器进行测量。通过探测出的射线数量可以得出材料的厚度或密度。固定仪器通常被用于从碾压加工厂到酿酒机的各种生产过程中。在造纸厂，固定式仪器可以测量纸张在离开压纸机时的厚度。在啤酒厂，仪器确保每一个瓶子里的正确啤酒量。无论那种应用，仪器都能在生产过程中进行质量控制。3.2便携式仪器便携式仪器可用于农业、建筑业以及土壤水分、道路沥青密度方面的检测。便携式仪器有两种基本的检测方法：反射法和直接透射法。直接透射法被认为是比较精确的一种，因为它只产生较少的因为成分不同带来的检测误差并且可以对待测表面的粗糙度有所弥补。例如，在检测土壤密度时，放射源被放置在探测管里通过打好的孔伸入土壤表层以下。射线在放射源和安装在仪器底部的探测器之间穿过。由探测到的射线水平可以得出土壤的密度。8反射法不需要打孔，放射源和探测器可以同时位于待测面之上。放射线直接穿过待测面，其中一些在表面被反射或散射，从待测面返回到探测器。由于较大的散射角度和较浅的测试深度，这种方法的精确度要差于直接透射法。对深度在2到3英尺之间的密度检测也不够灵敏。尽管如此，反射法比直接透射法更快速，并且在检测例如道路沥青等均匀材料是更为实用。3.3放射源强度每种核子仪都使用一到两种小型放射源，包括有镅-241、铯-137、镅-241/铍、氪-85、镭-226或钴-60。放射源的强度取决于释放出多少放射线。尽管这些放射源很微小，但却具有非常强的放射性。然而，有损你健康的是你所吸收的辐射，而不是放射源所释放的。放射源的掩体保护你免于接受过量的辐射。通过适当的技术处理，加上相关机构出具的所有对美国境内核子仪的安全评估，只要正确使用仪器，就不会导致辐射风险。如下描述了规避核子仪风险的多种方法。9所有核子仪使用放置在特殊双层舱里的放射源，屏蔽舱可小如橡皮或铅笔尖或大如纸筒，屏蔽舱被放入仪器中的可以隔绝射线的掩体，可以屏蔽部分辐射。4．核子仪安全吗？核子仪就如同动力锯或焊枪之类的工具，只有在没有采取正确的安全预防措施时才会带来风险。但是由于辐射带来的潜在危害不像利刃或烈焰那么明显，所以相关的安全预防措施也不是很明显。遵循以下几个简单的原则，你可以确保在核子仪附近工作不会对你的健康和安全产生威胁。4.1辐射防护原则在保护你自己免受辐射时，有三个因素要考虑：时间、距离、防护体。10z时间：滞留在辐射区域的时间越短，接受到的辐射就越少。z距离：当你远离放射源时，辐射的强度大大降低。例如，远离放射源两倍距离时，接受到的辐射是原来的1/4；远离放射源三倍距离后，接受到的辐射是原来的1/9。z防护体：放置在你和放射源之间的保护材料减少了射线穿过，从而减少了你所接受到的辐射。在核子仪内部，放射源屏蔽舱提供这种保护。4.2了解辐射剂量遵循辐射防护的时间、距离和防护体原则，你可以将可能吸收到的辐射量最小化。你也可以通过特殊的测量仪器来监测辐射。使用便携式或是定期接触固定式核子仪的工作人员，可以通过使用一种被称为辐射量测定器的随身设备了解自己所接受到的辐射量。由于工作人员接受的辐射量通常很少，所以此类设备通常不是必须的，但是它们是可以获得的。最常用的三种测定仪是直读式（DRD’S）、胶片式射线计量器和热致发光剂量计（TLD’S）。这些设备都会在下文中说明。11DRD设备可以周期性地检测任意给定时间长度的辐射量。其内部的石英光纤通过沿刻度的移动指示出你暴露在多大量的辐射之下。胶片式射线计量器内的胶片会被射线照射而变暗。辐射剂量可以通过测量胶片的变暗程度得出。TLD’s式含有微小的可吸收并测量放射线的材料。如果许可证中要求，或因保养仪器而不得不接触放射源时，工作人员必须佩带胶片式射线计量器或TLD（热致发光剂量计）。这些设备可以永久地记录在一段指定时间内你接受到的辐射量。当你远离仪器时，不要落下剂量器，因为它会继续吸收辐射，你就无法得知你实际上接受到的辐射量。4.3接受限制尽管你有责任将自己接受的辐射量最小化，并且如果许可证要求，要监测辐射的剂量，相关机构也还是要尽量确保你的安全。首先，相关机构会对仪器的使用实行监管，避免你不必要的暴露在辐射下。其次，相关机构定期对持证者进行检查确保管制条例的执行。第三，相关机构对辐射量设限。尽管在使用核子仪时总会有一定量的辐射，在仪器附近工作的人所接受到的辐射量被限定在每季度1.25雷姆（1250毫雷姆）以内。实际工作中，你接受到的辐射可能远远小于上述限定的量。一般使用者的年平均辐射量约为100毫雷姆，远远小于相关机构设置的安全水平。124.4登记、办证、检查和测试对仪器的使用必须遵照相关机构的规章制度。所有仪器在投入使用之前必须在相关机构登记并批准使用。一旦得到批准，相关机构向使用仪器的公司签发许可证。一旦仪器投入使用，就要进行定期检查确保放射源安全密封在屏蔽舱中没有泄漏（称作泄漏测试）。每六个月，你所在的公司或相关机构应当安排相关授权组织进行泄漏检测。如果放射源没有泄漏，你所在的公司会收到证明文件。需要注意的是，