辐射加工产业发展迅猛, 辐照加工产品的应用领域越来越广泛, 在材料科学、生命科学、生物工程、环境保护、营养健康学、医疗卫生、电子科技、宇宙航天、石油化工等领域已取得显著成果。辐照是利用放射性元素的辐射去改变分子结构的一种化工技术, 通过控制辐射条件, 从而使被辐照物质的物理性能和化学组成发生变化并能使其成为人们所需要的一种新的物质, 或使生物体(微生物等)受到不可恢复的损失和破坏, 达到人们所需要的目标。
1 基本情况该辐照中心选用60Co作为辐照源, 其放射性核素60Co在每次衰变时放出2个高能光子, 能量分别为1.17 MeV和1.33 MeV, 形成穿透能力很强的γ射线, 与物质相互作用诱发物理化学变化的过程。
该中心现有60Co放射源40根, 放射源活度约1.08×1016Bq(29.19万Ci), 由中国原子能科学研究院设计, 水池贮源型, 辐照加工采用挂链形式。工程占地面积10780 m2, 其中辐照室面积100 m2, 辐照室周围是车间、库房和办公楼, 其面积约为1400 m2。
2 辐照室结构辐照室为钢筋混凝土结构, 采用U型迷道布局。混凝土屏蔽材料比重2.35 g/cm2, 一次浇注完成, 辐照室屏蔽墙单墙1.9 m, 双墙厚度2.2 m(其中外层厚1.0 m, 内层厚1.2 m), 顶厚1.5 m, 室内净高度为3.0 m。辐照室的设置是使放射源在工作时, 室外环境γ辐射水平处于可接受的辐射水平。
辐照室中心设置贮源水井, 长3.3 m、宽2 m、深6 m, 为混凝土结构(厚约0.4 m)的矩形井。贮源井用3 mm不锈钢板作内衬, 经X射线控测无缝隙后使用。井内注入去离子水, 水层厚度为6 m。井上部装有60Co板式不锈钢源架、源井盖板和水位监测系统。源架处于井底位置时, 其上方的水屏蔽层厚度不少于4.5 m。装源操作在水下进行, 利用水层进行防护。
3 辐射控制效果评价 3.1 监测仪器由于60Co是β-衰变核素, 发射β-和γ两种射线, 在辐射防护评价过程中使用的监测仪器为一台FH40G型便携式γ剂量率仪和一台XH-3206型α、β表面污染测量仪, 分别对现场γ空气吸收剂量率和β表面污染进行监测, 两台仪器均通过中国计量院检定。
3.2 方法依据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)[1]; 《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(GB/T 14583-1993)[2]; 《表面污染测定第一部分β发射体(EβMAX > 0.15MeV)和α发射体》 (GB/T 14056.1-2008)[3]。
3.3 监测点位①γ空气吸收剂量率现场监测点位布设贮源状态, 源在贮源位, 分别在贮源井水上方30 cm处, 辐照室内通风口处, 东西两条迷道, 布点9个。当辐射室升源, 在辐照室外辅助用房(包括仓储大厅室内、控制室、风机房、水处理房)布点15个; 在辐照中心办公楼室内、实验分析室、职工休息室, 办公走廊等办公与职工休息场所布点8个; 在距辐照室外墙体30 cm处布点23个; 在辐照中心厂界围墙外公共环境, 布点7个。②β表面污染测量现场监测点位布设辐照中心60Co辐照装置辐照室非工作状态下, 在辐照室大厅、贮源井边、通风口处、迷道、控制室走廊地面、操作室台面、地面表面、实验室等布点14个。
3.4 监测结果 3.4.1 γ空气吸收剂量率监测结果γ空气吸收剂量率现场监测, 每个监测点读取10个测量值为一组, 取其平均值, 经过仪器效率校准并扣除宇宙射线响应值后, 作为最终测量结果。分别监测了井盖打开和井盖紧闭状态辐照室内γ空气吸收剂量率以及非工作状态和工作状态辐照室外γ空气吸收剂量率, 监测结果如表 1和表 2所示。
|
表 1 贮源状态下辐照室内γ空气吸收剂量率监测结果(nGy/h) |
|
|
表 2 辐照室外γ空气吸收剂量率监测结果(nGy/h) |
分析表 1中井盖打开状态和井盖紧闭状态贮源井水上方γ空气吸收剂量率监测结果, 可以看出贮源水井水层的屏蔽效果是较好的[4]。
从表 2中可以看出辐照室外各监测场所工作状态和非工作状态监测数据范围基本一致, 均值差别较小, 说明该辐照中心防护屏蔽充分, 屏蔽墙体、防护门的设计、施工质量和屏蔽效果较好, 安全防护设施安全有效。
比较表 1和表 2中监测结果, 可以看出井盖打开和井盖紧闭状态辐照室内γ空气吸收剂量率以及非工作状态和工作状态辐照室外γ空气吸收剂量率均在《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》的要求限值以内。另外可以看出辐照室内各点位的辐射剂量均值要低于辐照室外各监测场所的剂量均值, 这说明辐照室内的辐射剂量主要是来源于钢筋混凝土等建筑材料, 宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线等外界的天然本底对辐照室内影响很小, 表明辐照室的屏蔽效果很好[5]。
3.4.2 β表面污染监测结果β表面污染水平现场监测, 每个监测点读取10个测量值为一组, 取其平均值作为最终测量结果。各点位均未检出β表面污染值, 表明地面、桌面等5 mm处均未受到β表面污染。
4 结论该辐照中心辐射防护屏蔽科学合理, 其周围环境辐射水平均在《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》的要求限值以内, 对职业工作人员和公众人员是安全的, 对周围环境产生的影响较小。
| [1] |
国家质量监督检验检疫总局.GB 18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].北京: 中国标准出版社, 2002.
|
| [2] |
国家环境保护局.GB/T 14583-1993环境地表γ辐射剂量率测定规范[S].北京: 中国标准出版社, 1993
|
| [3] |
国家质量监督检验检疫总局.GB/T 14056.1-2008表面污染测定第一部分β发射体(EβMAX > 0.15MeV)和α发射体[S].北京: 中国标准出版社, 2008.
|
| [4] |
梁石强, 蒋庆华, 杨清国. 60Co辐照装置运行的辐射防护评价[J]. 同位素, 1996, 9(2): 123-127. |
| [5] |
郑美扬, 金国华, 沈根芳. 60Co辐照室环境放射防护评价[J]. 核电子学与探测技术, 2010, 30(9): 1224-1226. DOI:10.3969/j.issn.0258-0934.2010.09.020 |