一座设计源容37 PBq的工业钴-60辐照装置, 需要将原有的14 PBq的钴源从单板源架上卸载并将源棒重新排布上架, 然后加新源使总活度达到18.5 PBq。单源最大活度为0.481 PBq源棒, 尺寸为直径9 mm, 长450 mm, 总活度为(4.83PBq)13.05万Ci。此次操作源实践作为一次具有广泛代表性的工业辐照装置操作源活动, 按照ICRP第62号出版物的精神, 应有规范的实践计划, 其应包括:工作计划和程序; 过程质量控制; 剂量预期与事故应急; 安全分析。其中剂量为工作计划和程序提供制定参照, 并与其后的现场跟踪监督、监测构成安全分析的量化信息。

1 工作计划中的剂量总控

由于本装置已实现了自动传输辐照系统, 日常工作并不接触射线(源在工作位时, 辐照室外空气比释动能率和源在水井储存位时辐照室内空气比释动能率均保持在本底水平), 辐照源的γ射线对工作人员的剂量贡献则集中在操作源过程中。按照GB10252-1996《钴—60辐照装置的辐照防护和安全标准》规定, 工作人员的年剂量限值在5 mSv/a, 公众限值在0.25 mSv/a。经我们实践提出; 应将其“每年”理解为每个连续的365 d, 这更能表述剂量在客观时间上的联系分担, 而不是一个日历意义的“年”。这样, 在做一次操作源实践的工作计划时, 应从预期实践的第一天算起, 往后连续的365 d内共有多少次实践活动, 其中重点要参考每次的操作量(源活度)和操作方式(增源、退源和调整源排布)。本次操作源包括已有源的排布调整和增源两项实践活动。根据该装置今后连续365 d的源实践工作计划, 制定本次操作实践最大个体接触剂量当量上限为83 μSv, 即公众限值的1/3。

2 空间布点和安全概算

由于源在架上的活度分布在其宽度方向是均匀的, 而源井在这个方向上的几何形状也是对称的, 我们只取其半边几个操作人员滞留点作为参考点P1-8, 见图 1利用一个实用程序(北京三强公司开发)带入该板源参数, 可概算出此次增至源后, 静态板源的安全保障水深。

单板源架储水当深大于4 m时, 是一个长时间工作的安全环境。在应急情况下, 工作人员可在3.5 m时进行操作, 也是相对安全的。单源提升限制; 在手工利用长竿钳操作单个放射源时, 也有一个计算的安全水深。因本次新增源棒最大活度为481 TBq(1.3×10⁴Ci), 3.5 m是一个长期安全深度, 3 m是可接受的深度。

3 实践操作阶段的剂量负担

在随后的倒源工作中, 经实践检验, 可将剂量负担分成若干时段和若干个重要参照点。时段的分担主要是由于在倒源过程中, 有几个相对独立的工作时段, ①卸老源; ②水的处理; ③老源的重新排布上架; ④操作两个源罐; ⑤新源上架。由于考虑源罐操作是剂量率最大的时段, 要严格控制操作时间。此次增加的新源, 为英国进口源, 采用贫铀罐, 按相关标准其表面(5 cm)的空气比释动能率限值必须小于0.2 mGy/h, 据此, 我们规定, 操作分两个小组, 并预先经过严格的训练, 每组操作时间不大于90 s, 如果不能在预定的时间内完成, 立即换第二组, 由此控制个体剂量值小于5 μSv。第二个值得控制的阶段是将单源棒夹入最上排源架。这个过程虽然预计了安全水深, 但现行的源架, 需要将源棒提起的高度高于源架本身, 才能将其插入, 所以在预计安全水深时, 应考虑到这个因素, 即使如此, 由于水中的光线折射, 这对不熟练的操纵者来说, 往往不易判断而延长了操作时间。所以参加操作的人员也必须经过严格的训练和培训, 国外的建议是所有操作手均需有两年的工作经验^[2], 以确保个体和群体有效当量都减小到可以接受的低水平。

4 实际控制水平

该次倒源实践专门成立剂量防护小组, 对整个增源过程进行不间断跟踪监测。采用两台仪器同时异点监测以保证操作现场工作人员安全, 固定测量位17个, 操作杆端部及时监测, 新源罐的进出过程室内外各两台仪器跟踪监测。

监测采用上海电子仪器厂生产FD-3013辐射剂量仪(经过上海标准计量研究院线性标定)一台为主, 450P低能γ、X剂量仪, FD-3014数字γ辐射仪, BH3103Aγ辐射仪各一台为安全监测和辅助测量.。开始进入现场时间为2002年12月2日9 :45, 最后离开现场时间为12月5日8: 00, 纯监测时间为34 h 12 min。共测量数据277个。见表 1、表 2。

5 控制结果及评价

由表 1、表 2可以看出:①工作时段的剂量均值, 在卸老源和过滤静置过程中, 剂量始终处于本底水平。②在老源上架时, 单源提升, 剂量均值有所提高, 达到0.99 μSv/h。③在新源上架时, 由于源强增加了118.5PBq (13.05万居里, 相当于老源活度的34.5 %), 所以平均剂量率提高到1.49 μSv/h。④在两次新源罐进入辐照室内卸源时, 剂量率均值分别达到1.82 μSv/h和1.50 μSv/h, 但由于水上操作时间极短(一般控制不超过90 s), 其当量剂量可被控制在尽可能小。⑤将各阶段时间乘以剂量率均值, 然后求和, 得出本次增源过程现场工作人员个体最大可能的当量剂量为23.95 μSv。

显然, 本次的操作源实践当量剂量完全控制在了预期的剂量限值83 μSv之内。

6 讨论

① 得出的安全水深仅针对该特定装置本次源操作。②由于是长程散射, 钴-60的γ射线在水中的平均能量逐渐降低^[3], 而采用固定的吸收系数μ得出水深应是偏安全的^[4]。③基于上述理由, 能量的降低反会增加人体的当量剂量。④造成操作源上架时段总的剂量占到全部剂量75.4 %的现象(见表 2)是因为这一时段的工作时间较长和实际操作中单源提升高度仍有超出预设安全水深的现象。所以, 对于国内现行的γ工业辐照倒源工作, 熟练的操作技能是降低剂量的关键。⑤对于大型多装置的企业来讲, 其倒源的频度会很高, 可考虑采用自动或半自动的专门倒源设备, 这是一个值得重视和予以解决的问题。