高能X射线检测技术在大型工件制造、管道安装、压力容器检测等工业领域得到了日益广泛的应用。在工业X射线探伤过程中, 由于伴有散射线和漏射线的产生, 就会对现场放射工作人员的健康和周围环境有一定影响, 存在不同程度的潜在危害^[1]。因此计算出工作现场及其周围环境的X射线辐射剂量率, 对于制定工作现场的射线防护方案和加强辐射防护管理是非常必要的。

利用9MeV驻波式电子直线加速器实施工业探伤任务, 图 1为某工业库房的平面布局图。库房长48m、宽25m, 暗室位于工业库房东南方向约50m。暗室和工业库房之间建有一堵长5m、高4m、厚1m的防护砖墙。库房西侧紧靠山体, 东、南、北三面为普通砖墙。其中, 东侧外墙厚0.30m、内墙厚0.36m, 南侧内墙厚0.75m、外墙厚0.3m, 北墙厚0.4m。在进行射线检测过程中, 需要安装门机联锁安全装置和放射警示指示器。

1 辐射剂量率的计算 1.1 辐射计算条件

辐射剂量率计算的输入参数主要包括加速器源项的描述参数和射线参数, 基本条件如下:①安全边界剂量率, 4μGy/h; ②加速器能量, 9MeV; ③剂量率, 距离靶点1m处空气比释动能率为30Gy/min, 即1.8×10⁹μGy/h; ④射线泄漏率, 加速器主束以外方向小于0.1%;⑤加速器主束最大照射野, 10度矩形; ⑥ 9MeV宽束X射线1/10值层厚度, 普通砖墙463mm, 混凝土374mm, 土壤587mm, 铅55mm, 空气445m。

1.2 漏射剂量率计算公式

(1)

式中:Ḋ——计算点剂量率, (μGy/h); Ḋ₀——源项剂量率, (μGy/h); r——计算点到源点的距离, (m); d_i——第i种屏蔽体的厚度, (cm); TVT_i——第I种屏蔽体的1/10值层厚度, (cm)。

1.3 散射剂量率计算公式

(2)

式中:Ḋ_散射——计算点散射剂量率, (μGy/h); Ḋ₀——源项剂量率, (μGy/h); s——散射体面积, (m²); a——反射系数; r——源点到散射点的距离, (m); r_R——散射点到计算点的距离, (m)。

1.4 剂量率计算结果

在辐射剂量率计算中, 只考虑漏射和工件散射两部分, 忽略墙体反散射和天空漫散射等情况。对于工作散射辐射部分, 由于被检工件的形状并不规则, 很难给出合适的反射系数。经过多次实验验证, 将反射系数确定为0.01。在仅有库房砖墙防护的情况下, 主束范围外射线衰减到小于4μGy/h的距离, 北侧为250m, 东侧为100m, 南侧为50m。依据上述方法计算图 1中#2、#3、#8和#9等点的辐射剂量率, 计算结果详见表 1。由于工业库房的南墙装有门窗, 导致辐射防护效果不一致, 所以#8点附近的剂量率计算值为12.4~ 55μGy/h。鉴于有些监测点与加速器靶点之间的物体无法确定, 所以没有进行剂量率计算。

2 实测结果 2.1 测试仪器和方法 2.1.1 仪器

经过标准源校正的SG-102型环境剂量监测仪。

2.1.2 方法

按照国家标准《工业X射线探伤放射卫生防护标准》的要求^[2], 对实施射线检测的工作现场及周围环境进行辐射剂量率实测。

2.2 实测结果

在工业库房周围选择11个监测点进行辐射剂量率实测, 实测结果详见表 1。通过对比计算值与实测值, # 2、#3和#8点基本符合, #9点相差较大, 这是因为部分射线泄漏以及泄漏的射线经过反射到达了#9点。实测结果表明, 给出的辐射剂量率计算方法是切实可行的。