由于辐射加工技术的广泛应用, 国内外众多单位(如研究所、卫生医疗单位等)都建立了辐照加工装置, 并且一些单位在原有基础上拟增加源的强度, 辐射防护安全问题不容忽视^[1-8]。⁶⁰Coγ辐照装置作为辐射加工技术科研开发和产业化生产的主要技术装备, 其功能的完善和运行的稳定性是辐射防护安全重要的硬件基础。因此, 笔者针对某单位FJX/FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置的现有防护安全概况, 开展FJX/FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置潜在的防护安全隐患分析与和相应技术改造工作, 完善安全运行系统, 降低放射安全事故发生概率, 对确保装置和工作人员安全具有积极意义。

1 辐照装置简介

FJX/FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置建于2005年, 主要由成套非标准工艺机械设备、产品输送系统、控制系统、安全联锁系统、屏蔽防护及辐射监测系统、通风系统、水处理系统以及降温灭火系统等组成, 通过将包装好的产品装入辐照箱, 并沿输送系统的预定线路和工艺要求进行辐照。该装置的设计装源量为7.4×10¹⁶Bq(200万Ci), 实际投入2.96×10¹⁶Bq(80万Ci), 两条迷道通往辐照室, 供货物进出, 贮源水井深7.5m, 源排列。成单栅板状, 源升降采用液压传动装置, 被辐照加工物品的输送采取积放式悬挂输送机和人字轨换面机构相结合的方式, 克服了采用单板源辐照形式被辐照产品换面时存在的问题。两台排风机和一台送风机(一台备用), 保证了辐照室内的臭氧浓度低于国家允许值。各种声、光报警装置、剂量报警仪、电视监视器与多重安全联锁装置, 保证了人员安全与设备正常运行。源的升降与防护门及迷道入口的两道光电开关联锁, 加之配有个人剂量报警仪和手持剂量计, 确保人员不会受到辐射危害。在停电状态下, 利用放射源架自重实现自动降源。

2 装置防护安全隐患分析

近些年来, 不少大型辐照装置相继发生放射安全事故, 造成了不必要的人员伤亡, 针对国家对预防安全隐患的高度重视, 依据γ辐照装置防护安全相关标准^[9-11]和该装置实际运行状况, 以及笔者多年的辐照行业管理经验, 对某单位FJX/ FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置防护安全隐患分析。

2.1 辐照箱门锁安全性能差

现有辐照箱普遍采用门销、门拴和分离式门闩将辐照门锁定。但是, 在运行过程中常常由于碰撞等因素造成箱门被打开, 辐照箱倾斜或倾倒等, 造成卡阻源架的可能, 严重威胁安全生产和人员生命安全。另外, 货物进入辐照室前没有相应的监测设备检测辐照箱装箱状态, 只能依靠工作人员来检查, 人为失误隐患因素较大。

2.2 金属护源罩变形

现有的自动化辐照装置一般仅设有金属护源罩, 装置运行过程中, 不可避免会发生辐照箱或货物碰撞护源罩, 导致护源罩变形或直接挤压源架, 使源架无法降回贮源井安全位。

2.3 实时监控设备欠缺

旧有的辐照装置一般缺乏实时监控设备, 无法在辐照装置正常运作时实时观测辐照设备的工作状况, 不能有效排除设备运行过程中出现的各种非预知故障, 难以找到故障原因, 不能正确排除故障。

2.4 贮源水井水质、水位不可实时监测

在现有的辐照装置中, 一般对贮源水井水质、水位做定期抽样检查, 并不能实时监控其水质与水位状况, 缺乏相应实时监控系统。当水位或水质异常时, 贮源水井不能正常屏蔽放射源的核辐射, 容易造成货物超剂量照射, 甚至会造成人员误进辐照室的严重放射性事故。

以上安全隐患一旦发生, 易引起人民群众的心理恐慌, 造成社会混乱, 甚至灾难性的后果。随着科学技术的进步, 我们需要在实践中不断地对辐照装置安全运行系统进行优化改良, 排除存在的安全隐患, 保障其安全运行。

3 技术改造 3.1 辐照箱及其输送系统安全检测技术改造 3.1.1 重新设计辐照箱门锁

根据辐照箱的自身特点, 设计能有效地防止辐照箱门自行打开的安全自锁门闩。该自锁门闩由卡槽、主门闩、副门闩、悬挂装置和位移探测触点装置五部分组成, 通过将旋转式主门闩一端固定在一扇门上, 带勾头的另一端扣向另一扇门的门拴卡槽内, 门拴上部的副门闩因重力作用始终垂直向下, 使得主门闩在卡槽无法自动弹出, 实现自锁^[12]。

3.1.2 增设门锁检测报警装置

该装置能对进入辐照室前的辐照箱进行检查, 防止未关好门的辐照箱进入辐照室。该装置采用光电探测报警, 当辐照箱前进到光电探测报警装置处, 辐照箱触发行程开关使光电发射接收器启动, 发射光线的同时又在接受光线, 计时器也同时开始计时; 辐照箱继续前进, 若辐照箱门闩处于正常位置, 在设定时间内光电发射接收器将接受到主门闩上面涂抹的光线反射层所反射的光线, 此时光电探测报警装置将解除报警; 若辐照箱门闩位置处于不正常状态, 在设定时间内光电发射接收器将接受不到主门闩上面涂抹的光线反射层所反射的光线, 计时器超时, 启动声音报警器。该装置的时间检测精度可达1ms。

3.1.3 增设货物突出检测报警装置

为减轻辐照箱自重, 辐照箱并非全封闭设计, 而是采用栅栏式结构, 若不规则货物部分伸出辐照箱, 会形成新的卡源隐患。该装置能够及时检测货物是否完全在辐照箱内, 排除存在卡源隐患的辐照箱进入辐照室。

3.1.4 重新设计和改造辐照箱移动门轨道

沿辐照箱过源工艺路线, 在地面上设置了高度约为100mm的导道, 对辐照箱底部加以导向限位, 防止辐照箱左右摇摆, 以此避免其发生横向撞击。

3.2 设计板源架防撞报警系统

为了保护放射源安全, 避免卡阻源架, 在护源罩外增加了防止辐照箱或货物碰撞护源罩的防撞杆; 同时, 当发生辐照箱或货物碰撞护源罩时立即报警, 并且该装置与放射源升降装置联锁, 一旦辐照箱开门或货物从辐照箱内伸出时, 将触发开关报警并立即停机降源, 充分保障放射源安全。

3.3 安装电视巡检监控系统

在辐照室内设计安装了一个电视巡检监控系统, 由移动轨道、铅防摄像头、成像组件、照明组件、终端控制台等部分组成, 可在辐照室外实现可视操作, 实现辐照室内摄像按需移动。监控系统选用GX系列轻型悬挂输送机, 将摄像机、照明灯及线缆输送到辐照室, 对辐照室过源设备状态进行观察。驱动装置安装在源室外, 具有正反方向双向运行功能。轨道采用开口矩形形式。摄像机、照明灯及线缆吊挂在链条的吊具上, 随链条一起运行。轨道系统由迷道进入源室, 并沿源室墙壁铺设在3面墙壁上。使摄像机到达源室过源设备周围三个面任何位置进行拍摄。摄像系统由云台、摄像头、镜头控制器组成。镜头控制器安装在源室外, 可对云台进行上、下、左、右控制, 以及镜头的变焦控制。成像系统的摄像头采用27倍可变焦镜头, 镜头加铅防护, 前端加3.5cm铅玻璃, 防止射线对成像的干扰。

3.4 设计贮源水井监控系统

放射源存储在7.5m深的纯水水井, 井内水位的高低与水质的好坏直接关系到放射源的安全储存。该系统能够实时监测贮源水井内水位与水质的变化情况, 有效监控贮源水井对放射源的屏蔽防护。

3.5 小结

FJX/FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置主要采取积放式悬挂输送机和人字轨换面机构相结合的辐照方式辐照产品, 在排源方案优化的前提下, 通过相关设施的技术改造和实际运行操作对比, 评价了该装置改造后的安全防护情况, 对比结果如表 1所示。

从表 1可以看出, 本次改造明显增强了FJX/FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置的安全防护性能, 其自动化程度、防护系数以及人工失误率均较改造前有所提高, 带来的直接经济效益和长远的间接经济效益将大大增加, 而且也更加符合我国当前辐照加工行业的发展趋势。

4 结语

作为一类特殊的放射性同位素使用装置, 国家对⁶⁰Coγ辐照装置制定了严格的安全管理规定和技术标准, 预防与缓减潜在照射危害^[10]。论文针对国家对预防安全隐患的高度重视, 根据国家相关标准和FJX/FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置运行特点, 深入分析了该装置潜在的安全隐患。同时针对安全隐患, 提出了改造辐照箱及其输送系统安全检测技术, 设计了板源源架防撞报警系统和贮源水井监控系统, 安装了电视巡检监控系统, 消除了FJX/FJQX型⁶⁰Coγ辐照装置潜在的防护安全隐患, 充分保证了辐照加工区域安全防护设施的安全性能和运行稳定性, 保障了辐照加工工作人员的生命安全。