我国放射性同位素和辐射技术应用起始于50年代中期,40年来逐步建立了比较完整并具有一定规模的研究、开发、生产和应用体系。在医学、工业、农业和科学研究等领域得到广泛的应用。表 1列出了我国同位素和辐射技术应用所用辐射源情況。由表 1可见,我国同位素和辐射技术所用辐射源的数量和活度是相当大的。所用放射性同位素基本上是国内生产的,已有从事同位素及其制品生产的厂家40家。用于生产同位素的基础设施包括4座反应堆和4台加速器。随着国民经济的发展,放射性同位素和辐射技术应用范围和规模必将进一步扩展。为了保证放射性同位素和辐射技术应用的安全持续发展,有必要评价其辐射安全的现状,研究存在的问题,探索提髙辐射安全的途径。
表 2列出了放射性同位素生产和研究工作人员所受外照射职业性照射。表 3列出了某原子能研究院放射性同位素生产和研宄工作人员所受外照射职业性照射。80年代与70年代相比,年人均剂量明显降低;放射性同位素生产成倍增加,年集体剂量增加不明显。从表 3可见,某原子能研究院的这种下降趋势更为明显。
表 4列出了某原子能研究院放射性同位素生产和研究工作人员所受内照射剂量。测置是用全身计数器进行的。由表 4可见,内照射剂量约等于外照射剂量的0.4%~6.8%。
对放射性同位素和核技术应用工作人员的个人剂量监测建立较晚,从80年代中期开始逐步开展起来,现在尚在完善中。表 5列出了放射性同位素和核技术应用工作人员所受职业性照射。由表 5可见工业探伤工作人员所受年剂量和集体剂量均相对较高。工业探伤包括X射线和γ射线探伤。1994年对某市核医学工作人员内照射监测结果表明,其年人均有效剂量约为1.1 × 10-1mSv[3]。这一数值约等于外照射剂量的百分之几。
表 6列出了某原子能研究院131I和125I生产量、排放量及排放因子。由表 6可见,在采用了较完善的治理措施后,排放量降低了2个数量级。131I排放因子已下降到1×10-2%, 125I排放因子已下降到0.69%。在某原子能研究院,131I和125I对周围公众产生的集体剂量转换因子约为1.2和1.4×10-11人·sv/Bq[6]。原子能研宄院周围居民的密度约为5 ×102人/km2。则原子能研究院排放的131I在1975~1978年间产生的年剂量约为8.5人·Sv, 在1989~1992年期间下降到约0.13人·Sv。125I产生的年集体剂量约在0.56~0.1人·Sv范围内。我国131I生产量90%来自原子能研究院,125I则为100%。因此可以认为某原子能研究院排放的131I和125I产生的照射大体上等于全国放射性同位素生产的照射。与131I和125I相比,其他放射性同位素生产的照射相对较小。
现在尚没有放射性同位素应用时排放的放射性物质量的数据。但一般来说,应用放射性同位素单位的操作量通常较小,很少装有专门的过滤装置。应用单位通常位于人口较密的地区。如果假设排放量为生产量的1%,集体剂量转换因子采用原子能院的数据,则131I产生的年集体剂量约在2~4人·Sv范围内,125I产生的年集休剂量0.14人·Sv。
2.3 事故照射表 7列出了导致工作人员辐射损伤的密封源辐照设备事故。表 8列出了由于废源或放射性废物失控引起的事故,共列出16起,其中11起是与辐照装置有关的、2起与探伤仪有关、3起造成人员死亡的事故均与辐照装置有关。在表 7列出的9起导致工作人员辐射损伤的事故,6起是由于人员误入辐照室引起的,其中4起都与停电造成联锁失灵有关。在表 8列出的7起对公众产生照射事故中,5起导致公众辐射损伤的事故均与辐照装置有关。由此可见,加强辐照装置的安全是十分必要的。我国辐照装置运行的装置年约为1500。则发生致死性事故的概率为2 ×10-3a-1。发生确定性效应损伤的概率为7 ×10-3a-1。ICFP-64出版物推荐的对整个系统对事件的年概率约束是对导致确定效应的概率为10-5a-1到10-6a-1, 对导致确定性效应的概率小于10-6a-1[20]。我国此类亭故的概率高出上述概率3个数量级。
我国放射性同位素和福射拧术应用事故较多的原因,从总体上看主要是管理不严和安全文化水平较低。具体原因主要是:①安全设施可靠性差,设施设计本身存在弱点。如有的辐照装置在进行降源操作时,由于传动系统发生故障,源仍在照射位置时,防护门已可开启,人员进入辐照室,造成过量照射。又如前所述,6起人员误入辐照室的事故,4起与停电造成联锁失灵有关,显然这是设计中的一个缺陷。②没有严格的检查和维修制度。如有的辐照装置防护门控制电机损坏,没有及时维修,辐照装置照常运行,从而导致7人受过量照射,其中2人死亡。③没有有效的剂量监测系统。所有密封源设备事故几乎均与没有有效的剂量监测系统有关。受到过量照射的人员所受的剂量的大小基本上都是事后模拟估算的。钴治疗机钴源脱出,落在铜过滤板上长达16天之久没有发现。如果有最起码的剂量监测制度,显然就可避免这种情况。④没有设备退役概念,废源管理不严。表 8所列由于放射性废源和废物失控引起的7起事故,都是与设备退役和废源管理不严引起的。辐照装置退役应有严格的程序,废源应按严格程序进行处置或暂存,而现在辐照装置业主大多没有这种概念。⑤安全素养低。不少辐照装置业主安全意识淡薄,对自己所负的安全责任不明确。运行人员安全素养不高。自我保护意识不强,甚至发生裸手拿源的情況。⑥缺乏经验反馈体系,从而导致同类事故反复发生。如前所述,断电导致联锁失效事故已发生多次,但至今有些辐照装置仍然没有采取改进措施。又如由于没有考虑静电加速器高压放电需要一定时间而造成的过量照射,其防止措施是不难的。但同类事故仍有发生。
3 改进辐射安全的建议综上所述可见,我国放射性同位素和辐射技术应用在正常情况下,工作人员所受剂量是较低的,平均剂量约为剂量限值的二十五分之一。但事故发生率较高,有些事故造成了严重的后果。为了持续发展放射性同位素和辐照技术的应用,必须进一步加强辐射防护工作,其中特别是减小潜在照射。
3.1 加强接射安全管理为了加强辐射源安全管理,其中特别是辐照装置的安全管理。卫生部制定了“γ辐照加工装置卫生防护管理规定(1991.2.26)”,核工业总公司制定了“辐射加工用60Co辐照装置的辐射防护规定(GB 10252)和“钴-60辐照站的辐射安全防护设计规范”(EJ 377-89),这些规定对于加强辐照装置的安全起了积极的促进作用。但这些规定主要限于辐射防护,有关辐射源安全的内容较少。
3.1.1 明确安全责任,制定审管制度国务院发布“放射性同位素与射线装置放射防护条例” (1989.10.24)为辐射源安全管理提供了依据。问题在于具体化。文献[21]较全面地论述了有关应注意的问题。国际原子能机构最近发布的“国际电离辐射防护和辐射源安全的基本标准”的附件Ⅳ “潜在照射,放射源的安全”[21]和安全丛书107 “γ和电子辐照装置的辐射安全”,[23]为解决这一问题提供了参考资料。有必要参照上述标准,制定有关标准。明确规定审管、设计、运行和供应商等的责任。对于γ和电子辐照装置,有必要建立安全评价制度。在申请建立γ和电子辐照装置时,应提交安全分析报佳。安全分析报告中应该包括:①潜在照射的性质和大小及其产生的可能性;②源的操作限值和技术条件;③可能导致同防护与安全有关的结构、系统、组件和程序失效(单一失效或组合失效)或者导致潜在照射的各种途径和这种失效造成的后果;④环境的变化可能影响防护与安全的途径;⑤同防护与安全有关的操作程序可能出现错误的途径和这种错误造成的后果。
3.1.2 制定辐照装置辐射安全的基本原则在考虑了经济和社会因素之后,保证能产生明显照射的可能事故的几率保持在可合理做到的尽量低的程度。其基本原则包括:①纵深防御。设计应按纵深防御原则进行,提供多重防护,并尽可能减小人为干预的必要性。通常可分为三级:第一级防护的目的是防止偏离正常运行状态。为此,要求在全过程都必须有质量保证计划,注意选择适当的设计程序和材料,控制设备和元件的制造;必须给出装置监督、维修和检查方法。第二级防护的目的是探测偏离正常的状态并及时做出反应,以防止Ⅳ计的运行事件演变为事故。第三级防护的目的是减小亊故的后果。只有在所有防护措施均正常时,辐照装罝方可运行。②冗余件。为了提高安全重要系统的可靠性,采用多于为执行给定安全功能所必须物项最小数的物项是设计的一个重要原则。③多样性。执行相同功能的冗余系统或应用不同特性的物件。这种物性可以是不同运行原理、不同物理变量、不同工作状态和不同厂家生产等。④独立性。在系统设计中通过功能分离和物理实现独立性,如系统元件和用于减小事件影响的设备之间的独立性。安全重要物件和安全不重要物件之间保持独立性,和不同安全重要等级系统或元件保持适当的独立性等。
3.1.3 明确设计的要求设计的总的要求是:尽可能预防可以合理预见的与源或实践有关的任何事故、偶发事件或异常事件,限制业已发生的事故和事件的后果。其中特别值得注意的是:①控制系统的任何缺陷应发出可见的和声响的报警信号。②在源照射机构存在故障时,辐照源应能自动回到被完全屏蔽的状态。③打开辐照室门应能同时阻断源的提升控制线路并切断源的提升机构的电源。④辐照室内应安装带报警的安全延迟定时器,警报可自动发出可见的和声响信号。定时器必须与控制系统相连,并使操作人员有足够的时间检査辐照室内无人。⑤如果电源发生故障,辐射源应能自动回到被完全屏蔽的位置,辐照器关闭。
3.1.4 明确运行部门的职责运行单位是安全的责任者。运行单位应注意:①聘请合格的辐射防护顾问和人员。②注意人员的培训,培训必须定期加强和更新。③建立辐射监测制度。进入控制区的人员均必须佩带个人剂量计,在进入辐照区的人员中至少有一人佩带装有声响警报的个人剂量计。④注意设备的检修与维护,其中包括安全联锁、可携带仪器、提升装置电缆和辐射源测漏等。建立相应检修与维护制度,检修周期可根据情況定为周、月和半年。
3.2 建立退役的概念为了加强同位素和核技术应用产生的放射性废物和废源的管理,从八十年代初开始,国家环保局在各省逐步建立了城市放射性废物暂存库,到现在为止,已建立了22个。对控制放射性同位素和核技术应用产生的放射性废物起了良好的作用。但在这方面仍有许多问题有待解决。其中主要有:①明确建立辐照装置和带源设施退役的概念,制定相应的法规。②制定放射性同位素和核技术应用放射性废物管理规定。与核工业相比,放射性同位素和核技术应用产生的废物,从体积和活度看,虽然都不大,但都极为分散和复杂,有必要制定相应的规定。③对长寿命和较长寿命的废源,如镭、铯-137和锶-90等应在处置场建立后,及时进行处置。
3.3 评价放射性同位素和核技术应用排入环境的放射性同位素对居民的照射对于放射性同位素和核技术应用排入环境的放射性同位素现在还没有进行系统调査,因此不可能佔算其对公众产生的照射。但预计其对公众产生的剂量不会很小。同时,大多数放射性同位素和核技术应用单位废物处理设施均不完善,而又位于人口稠密地区。因此,开展这项工作是必要的。在此基础上,提出改进措施。
3.4 建立经验反馈体系为了提髙安全水平,有必要及时总结经验,建立事件和事故经验反馈体系。对于我国已有事故,治疗病人的经验已出版几本专著,论文不下百篇。但总结有关辐射安全的文章却无几。
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