为了对X线工作探伤室按照最优化的辐射防护原则进行设计，我们核查了X线探伤机的漏射线量，测试了散射X线能量的变化及其在铅中的衰减规律，并调查了使用探伤机的最大工作负荷。在此基础上，本文又给出了典型的设计参数并计算相应的屏蔽厚度，还讨论了“天空散射”及铅门缝隙泄漏等防护问题。

一 屏蔽防护设计中参数的选取

关于射线的屏蔽防护设计，ICRP33号出版物《医用外部源电离辐射的防护》^[1]以及其他众多文献都提供了成熟的计算方法。计算中需要使用的参数包括：射线的能量和输出量、设备使用的有效工作负荷量、辐射屏蔽室的几何尺寸、操作人员及屏蔽室周围人员的情况以及对不同人员的剂量控制限值等，还包括X线探伤机头的漏射线量、探伤机的照射条件、散射线的能量和散射系数等。这些参数需要根据具体条件确定，下面只讨论典型条件下的一般考虑原则。

1.时间占有加权周剂量当量率(P/T)  时间占有因子T是一个时间加权系数，当人员对环境的时间占有系数为T，周照射剂量当量率为P/T时，人员每周受照射的剂量当量为P。表 1列出人员全身均匀受照的剂量当量限值。

通常，X线探伤机的管电压低于400kV，它比较高能量的射线容易屏蔽，把剂量限值由表 1降至表 1数值的1/10时，所增加的防护建筑费用只占整个防护建筑费的很少一部分。事实上，现有X射线探伤屏蔽室的实际防护水平更高。考虑到这些因素以及“最优化”防护原则，选取P/T值为0.1msv/周，在不同占有因子T的环境中，人员的受照射剂量降至表 1限值的1/10。

2.有效工作负荷量W  使用X线探伤机的工作负荷量W，系指平均每周使用探伤机的管电流(mA)与曝光时间(min)乘积的总和。探伤时常用管电流为5~10mA；由于探伤工件的搬运、换贴X线胶片、设备检查均需要一定的时间，每周实际曝光时间不超过20小时，故取w值为1×10⁴mA·min。

3.机头的漏射线量  射线工业探伤机的漏射线量限值为：在最高管电压和管电流条件下，距机头外表面5cm处不大于300mGy·h^-1；距焦点1米处不大于10mGy·h^-1。由于对X线管机头的屏蔽设计时，加入了较大的安全系数，而且实际使用条件又低于产品的额定管电压和管电流，所以经实际测定确认，把距焦点1米处的漏射线量取作1mGy·h^-1是安全的。

4.散射因子(100d₁²/S)  与有用射线束的屏蔽计算公式比较，散射线的屏蔽计算中增加了散射因子(100d₁²/S)。其中，d₁为靶到散射体外表面的距离，S为入射到散射体上的有用射线被散射到1米处的百分剂量率。由于S与散射体受照射的面积成正比，因此散射因子(100d₁²/S)不随d₁而变化。

当X线束垂直于地面照射时，水泥可能成为散射体，防护计算时多考虑水泥散射到90°方向的散射线。常用探伤条件为：有用射线束张角40°，d₁为40~50cm，管电压200~400kV。使用ICRP33号出版物给出的水泥散射系数，计算此条件下的散射因子，结果接近100。也使用TLD元件，在实际探伤条件下测量有用射线束的输出量和90°水泥散射线量，在250~400kV范围的散射因字为60~100。因此把(100d₁²/S)取作100。

5.散射线的能量  防护散射线所需要的屏蔽厚度与其能量密切相关。散射线的最大能量E_散可由下式计算^[2]：

式中，E为有用射线束的最大能量(Mev)；ϕ为散射线与入射线之间的夹角。表 2列出按公式的计算值、Kenneth·J的调查值、我们实际测定的数值以及建议采用的数值。

由于管电压为Ve的X线的输出量低于管电压Vo的输出量，在使用Ve的透射量曲线计算屏蔽厚度时，需进行输出量校正。为此，在使用Ve计算的屏蔽厚度上保守地增加一个半值层厚度(HVL)。

二 典型参数下的屏蔽计算结果

在上述典型参数下，按ICRP33号出版物^[1]的方法计算，结果列于表 3和表 4。

表 3和表 4中，括号内的数值是按有用射线束管电压Vo计算的结果。比较括号内外的数值，充分证实了Tronf和Kelley的结论^[3]：对于500kV以下的X线，假定90°散射辐射与有用射线束具有相同的衰减特性时，直至300kV的X线，这种假设会高估了铅的屏蔽，而对混凝土屏蔽不太会高估。从表 3和表 4可见，在典型参数条件下，水泥的屏蔽以散射线为主，铅的屏蔽，管电压250kV以上以漏射线为主，250kV以下以散射线为主。由表 3和表 4还可看出，随着X线管电压的增高，水泥的屏蔽厚度增加较小，而铅的屏蔽厚度急剧增加。由于常用探伤X线的能量高于医用诊断X线，探伤室墙的防护不宜用铅做防护材料，对医用X线适用的个人防护器材，若用于探伤人员的防护，则效果较小。

采用“某些外部源致电离辐射屏蔽防护的α值分析”方法^[4]，对表 3和表 4的屏蔽设计方案进行“代价—利益”分析。设屏蔽门或屏蔽墙外每10平方米屏蔽面积内有1人等效全占有，对于200~400kV的X线探伤室，水泥墙的α值(消除最后一个集体剂量当量合理支付的总金额)为(8~10)×10³元/人·西弗，铅防护门的α值为(4~5)×10元/人·西弗，略低于国际上很多国家估算的辐射行业防护设施的α值(1~2)×10⁴美元/人·西弗^[5]。

三 其他

当无顶探伤室附近没有高层建筑时，仍需考虑对“天空散射”的防护。表 5列出了一个“天空散射”的实例，该探伤室4×6米²，使用180kV、5mA条件探件；墙高2.7-3.3米，墙外表面剂量率小于1μGy·h^-1，排除了墙的泄漏剂量的影响。表 5表明，无顶探伤室必须增加防护墙的高度。

在防护监测中曾发现：某探伤室使用周向探伤机，探伤室的铅门必然受到有用射线束的直接照射，门和“门—墙”缝隙附近的剂量率高达0。6~1.2mGy·h^-1，6名探伤工人的月剂量达到1.8~7.7mGy。采用双道铅门防护后，人员的月剂量低于0.04mGy。因此，在探伤室内使用周向探伤机时，必须按防护有用射线束设计门和墙。

防护门和墙之间的缝隙应当尽可能小，要求在铅防护门边缘的任何位置均看不到有用射线束窗口及其辐照的区域。门与墙之间的搭接宽度与“门—墙”间隙之比以10：1为宜。通常搭接宽度为50~60mm。对大工件的探伤，“门—墙”间隙可能达10cm，为减少门缝隙的漏射线，全国通用建筑标准设计J门—墙650防射线标准图采用了辅助防护措施，在门侧面和墙端面分别附加5~10mm的角铁，铁层延伸至“门—墙”间隙，其防护效果良好。