江苏里下河地区某研究所于1986年将原设计装源为55.5 TBq (5.55 ×10¹³ Bq)的⁶⁰Co辐照室, 扩建为装源活度3.7 PBq (3.7×10¹⁵ Bq)的辐照室。继同年及1989年、1993年分别装源至0.74 PBq和1.92 PBq、2.85 PBq后, 1995年11月最终增加装源至3.7 PBq, 达到了扩建设计的装源活度。经省、市卫生、环境保护部门的监测, 扩建后的⁶⁰Co辐照室的防护性能符合国家规定的卫生防护标准。

1 ⁶⁰Co辐照室的扩建措施

原辐照室系用混凝土整体浇注的筒型平顶建筑物, 与控制室之间设置双层迷道。辐照室内径7 m, 高4.8 m; 屏蔽墙厚1.25 m, 迷道墙总厚度为1.75 m, 室顶厚1 m; 贮源井深4 m。室内安装机械排风设备, 防护门用3 mm厚铅板制作。

扩建设计时, 以装源活度为3.7 PBq, 辐照室及控制室内工作人员操作位空气比释动能率限值为2.5 ×10^-2 mGy·h^-1, 辐照室围墙外周围环境空气比释动能率限值为0.25 ×10^-2 mGy· h^-1, 居留因子q=1, 取两倍安全系数为依据, 计算辐照室防护屏蔽层需要增加的厚度。根据计算结果, 辐照室筒体屏蔽墙和顶部分别加厚52 cm、20 cm混凝土; 观察窗铅玻璃重新更换并增加2 cm厚度; 防护门改用6 mm厚铅板重新制作; 贮源水井不作改动; 以排风量2 m³·s^-1更换通风机。后因施工及建筑材料的原因, 对辐照室筒体屏蔽墙的加厚部分, 改用黄土填实、砖砌结构。即在原筒体屏蔽墙外侧40 cm砌筑60cm厚的砖墙, 在两道墙体之间填充黄土。为保证加厚墙体的防护质量, 施工时, 内、外砖错缝, 水泥砂浆满砌; 填充的黄土按层夯实。经计算, 加厚部分墙体的屏蔽效果等效于67 cm混凝土。

2 内容与方法 2.1 γ辐射水平

在空辐照场时, 将⁶⁰Co提升至辐照位, 测定控制室及周围环境γ射线剂量率; 辐照室内操作位γ射线剂量率的测定, 则将⁶⁰Co源降至贮存位。测试结果扣除本底值。测试仪器为BH3013A辐射剂量仪和JW3104微电脑剂量仪。经上海市计量测试研究所标定。

2.2 贮源井水总β

采集贮源井底层水样, 经蒸发方式浓集, 用FH1919低本底β测量仪测定。

2.3 辐照室通风性能

用标准型皮托管和YYT200B斜管压力计测定排风管内的动压值, 计算管道内风速、风量。

2.4 空气中O₃、NO_x浓度

辐照10 h后将源降至贮存位, 开风机排风10 min后采集辐照室内空气样品; 控制室和准备室的空气样品, 在辐照期间采集。检测方法:O₃用丁子香酚-盐酸副玫瑰苯胺比色法; NO_x用盐酸萘乙二胺比色法。

2.5  

放射防护安全设备及性能。

3 结果 3.1 工作场所及周围环境空气比释功能率(见 表 1、2)
3.2 贮源井水总β

增源8个月后, 取贮源井水样检测, 总β为0.28 Bq·L^-1。

3.3 通风换气性能及O₃、NO_x浓度

辐照室排风系统使用一台4-70-6C型离心式通风机, 实测排风量为8 578 m³·h^-1。辐照室容积为185 m³, 排风1 h, 辐照室内可换气46.4次; 以排风10 min计算, 则可换气7.7次。辐照室内、外空气中O₃、NO_x浓度见表 3。

3.4 放射防护安全设备

主要有:(1)源室防护门与源升降机联锁; (2)源与源位指示灯光信号联动; (3)源升降限位装置; (4)源井口至辐照室顶部之间安装圆柱形保护栅栏; (5)配备FD-71便携式γ剂量仪, 进入辐照室时使用, 剂量仪的挂钩与防护门联锁; (6)控制区内设有固定式剂量仪及报警装置; (7)观察窗可有效地察看源的升降情况; (8)工作人员佩戴个人剂量计; (9)辐照室内及入口处设置电离辐射标志; (10)备用发电机, 停电时作应急使用。

4 讨论

随着核辐射应用技术的发展, γ辐照加工装置已趋向高活度、大型化。但是在早期建造的辐照室, 由于设计装源活度低, 屏蔽防护性能不能适应当今发展的需要。如何改造和利用此类小型辐照室, 已成为辐射应用和防护部门关注的问题。江苏里下河地区某研究所在扩建原有辐照室时, 由于屏蔽防护设计合理, 计算正确, 注重施工质量, 扩建后的辐照室防护性能符合国家制定的辐射防护规定^[1]。另外, 选用砖、土代替混凝土作加厚屏蔽墙的材料, 降低了扩建施工的难度和成本。扩建后的辐照室与扩建前相比, 装源活度增加65倍; 与新建一座相同规模的辐照室相比, 节省工程投资90%。且具有施工周期短、收效快等优点, 符合辐射防护最优化原则。

在设计辐照室的屏蔽防护时, 不可忽视室顶部的屏蔽层厚度问题。当γ射线穿过屋顶, 由于大气对辐射的散射作用, 使辐射源所在的建筑物周围出现较强的辐射场^[2]。所以, 在对辐照室的扩建设计中, 除对屏蔽墙、防护门等部位重新计算所需屏蔽层厚度, 还相应加厚了辐照室顶部屏蔽层, 确保周围环境γ辐射剂量率控制在规定限值以内。

在评价辐照室的防护性能时, 应注意有害气体对人体健康的影响。因为, 辐照室内空气受到γ射线照射后, 将电离产生一定量的有毒物质, 如O₃、NO_x等^[3]。由于O₃具有强大的氧化能力, 对眼结膜和整个呼吸道都有损伤作用, 可以引起不同程度的支气管炎, 高浓度(>4 mg·m^-3)可引起肺水肿^[4]。因此, 当人员进入辐照室之前, 辐照室应通风换气6~8次^[5], 以保证辐照室内O₃、NO_x浓度低于0.3 mg·m^-3和5 mg·m^-3的要求。

由于辐照装置是具有"低概率, 严重后果"的潜在照射特点的放射工作^[6], 所以在设计建造阶段就必须落实安全措施, 并在运行中确保它们始终保持在良好的服役状态。该座辐照室在扩建时进一步完善了安全设施, 其中, 门、源联锁装置能有效地做到锁上防护门才能开机升源; 源在辐照位时, 防护门不能开启; 若强行开门, 源能自动降至贮存位。源井上方的圆柱形保护栅栏, 能防止因被照物倒塌造成源井口阻塞或因升降索断后⁶⁰Co源装置掉落在源井口外, 同时又不影响操作人员通过观察窗对⁶⁰Co源提升后所在位置的观察。几年来, 该座辐照装置的运行实践证明, 可靠的安全设施, 定期的设备检修保养和严格执行安全防护操作的规程, 是确保γ辐照装置安全运行, 严防发生辐射事故的可靠保证。