工业X射线探伤是一种无损探伤, 其应用日益广泛。但广东省目前探伤作业现场的辐射场剂量分布情况如何, 安全防护的最佳距离是多少都没有可供参考数据。另外, 我省每年发生的几起无关人员误闯进入X射线探伤剂量控制区引起误照射的事故, 在进行事故调查或事故剂量评价时, 由于没有可供可参照案例或对照数据, 其事故所致人员误照射剂量较难及时估算, 因此, 调查研究X射线探伤作业时的辐射场分布情况, 及时估算事故现场受照剂量, 为指导射线探伤现场的辐射防护提供方便、及时、有效的方法及依据。

1 材料和方法 1.1 仪器和剂量元件

① PDR2-Portable Dose Ratemeter (美国产); ②FJ-377热释光剂量仪(北京核仪器厂生产); ③HW -Ⅲ型热释光退火炉(中国辐射防护研究院生产); ④LiF (Mg, Cu, P)元件及IRM-100型热释光剂量计(北京放射医学研究所提供)。上述仪器及剂量元件均经计量检定或226 Ra标准源刻度。

1.2 调查对象

广东省范围内最常用的XXQ-2505型、XXQ -2005型移动式工业X射线探伤机。

1.3 测量方法

在一平坦开阔场地, 于探伤机周围不同距离的测量点放置剂量元件测量累积剂量; 并同时在可接受剂量水平的剂量元件放置点用PDR2仪器直接读数; 分别测量了不同kV值、以及X射线探伤机照射窗口分别放置或不放置被探伤物体时的辐射场剂量分布。

2 结果和分析 2.1 室外移动式

X射线探伤机周围辐射场剂量分布在室外开阔平坦场地, X射线探伤机窗口未放置任何被探伤物体, 探伤机X射线管电压固定为240 kV、管电流为5mA时, 探伤机周围辐射场的剂量分布如表 1。

由表 1可见, 各方向上X射线照射剂量率随着与X射线管焦点距离的增大而逐渐降低。有用线束照射方向的正前方剂量率最高, 比左右前45°方向普遍高一个数量级, 比左右两侧90°方向及正后方普遍高2个数量级。GBZ117-2002《工业X射线探伤卫生防护标准》规定, 被检物体周围的空气比释动能率在40μGyh-1以上的范围内划为控制区, 探伤作业人员应在控制区的边界外操作。从表 1的辐射场剂量分布可看出, 控制区划分范围大约为:以探伤机X射线管焦点为起点, 有用X射线束照射方向的正前方约90 m处; 左右前45°约35 m处; 左右侧90°约25 m处; 正后方约20 m处。

2.2 室外实物

X射线探伤工作场所辐射场剂量分布在室外开阔平坦场地, X射线探伤机窗口放置10 mm厚钢板作为被探伤物体。X射线管电压设置为240kV, 管电流为5 mA, 测量得探伤机周围工作场所剂量分布如表 2。

由表 2可见, 当实际进行探伤作业时, 由于X射线管窗口放置的被探伤物体阻挡及吸收了部份X射线, 使有用线束方向的正前方剂量明显降低; 各不同距离测量点普遍比未放置探伤物体时降低1个数量级; 而左右两侧及正后方各测量点的剂量虽然也有所降低, 但相对不明显。

2.3 不同kV值时探伤作业场所剂量分布

X射线探伤机窗口放置10 mm厚钢板作为被探伤物体, 固定X射线管电流为5 mA, 变化管电压kv值。测量得探伤作业现场剂量率情况见表 3。

各测量点剂量率变化趋势都是随着kV值的降低而明显降低; 当管电压从240 kV降低至150 kV时, X射探伤机正前方的剂量控制区域边界距离从60 m减少至30 m左右。

3 讨论

(1) X射线探伤机周围辐射场的剂量分布很不均匀, 等距离线上不同方向测量点的剂量率相差悬殊, 正前方与正后方相比相差2~3个数量级。一般情况下, 探伤机窗口的正前方及两侧偏高。在进行移动式X射线探伤作业时, 现场操作者应避开这些剂量偏高的方向。

(2) 根据GBZ117-2002《工业X射线探伤卫生防护标准》^[1]及GBZ150-2002《工业X射线探伤卫生防护监测规范》^[2], 移动式X射线探伤机的控制器与X射线管头的连接电缆不得短于20 m。如以此20 m距离作为探伤操作人员的剂量控制区边界, 则只能将控制器放置于探伤机窗口的正后方(见表 1)。其他方向20 m距离测量点的剂量率都大于控制区边界限值40μSvh^-1。在现场探伤作业时, X射线探伤机窗口正后方15 m以外的剂量率即低于31μSvh^-1(见表 2)。因此, 探伤操作者应在此方向15 m以外操作控制器进行探伤作业。

(3) 加强X射线探伤作业现场的防护管理, 经常给探伤作业人员进行辐射防护知识培训, 帮助其建立正确的安全防护观念, 建立安全规章制度, 并严格执行, 是做好X射线探伤现场安全防护的首要条件。广东省每年都要发生几起人员误进入剂量控制区, 发生误照射的事故; 或探伤作业人员放置照相底片时误开机发生误照射的事故。其原因都是因为现场探伤作业人员对控制区的边界距离短乏了解或糊涂不清, 从而未设置控制区边界线; 或者没有严格执行操作规程所引起。因此, 移动式探伤机在每次现场作业时, 都要在现场划分剂量控制区和管理区。控制区的划分以剂量率40μSvh^-1处为边界线, 以探伤作业时现场剂量率分布数据(见表 2)显示, 以探伤机窗口正前方60 m, 左右前45°方向30 m, 左右侧90°方向20 m, 正后方15 m的范围作为控制区, 在其边界上悬挂清晰可见的"禁止进入X射线区"标牌, 探伤作业人员应在其边界外操作, 否则必须采取防护措施或计算好可接受剂量才能入内。管理区划分以剂量率4μSvh^-1处为边界线, 无关人员不得进入管理区。