中国辐射卫生  2011, Vol. 20 Issue (3): 304-305  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2011.03.011

引用本文 

王建军, 李小娟, 唐景春, 田义宗. γ探伤机控制监督区边界计算及防护优化建议[J]. 中国辐射卫生, 2011, 20(3): 304-305. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2011.03.011.

通讯作者

唐景春

文章历史

收稿日期:2010-12-28
γ探伤机控制监督区边界计算及防护优化建议
王建军 1, 李小娟 1, 唐景春 2, 田义宗 1     
1. 天津市辐射环境管所, 天津 300191;
2. 南开大学环境工程与科学学院, 天津 300071
摘要目的 为更好理解2008年10月1日颁布实施的《工业γ射线探伤放射防护标准》(GB132-2008), 控制区半径比2002年版要求的扩大了1.63倍, 防护困难加大。方法 通过计算75Se、192Ir和60Co探伤机在3.7TBq(100Ci)的活度下, 无屏蔽、工件屏蔽和准直器屏蔽的监督区和控制区边界范围。结果 按照上述计算划定监督区和控制区失去了可操作性。结论 在进行野外探伤时, 应采取相应的措施有效减少控制区监督区的防护距离。
关键词移动γ探伤机    控制区    监督区    

利用γ射线进行野外探伤作业是个危险的行业,进行探伤时放射源处于非屏蔽状态,无形的γ射线对探伤作业人员和公众的影响往往没有受到应有的重视。《工业γ射线探伤放射防护标准》的颁布就是为了保护职业工作人员和公众的健康安全,并实现了具体的数字化,因此控制区、监督区准确划分具有十分重要的意义。一方面,防护边界范围过大,会造成探伤工作的不可行或为了防护投入过大,造成资源浪费; 另一方面,防护范围过小,对职业工作人员及公众造成不应有的射线伤害。为了更好的保护公众,2008年10月1日《工业γ射线探伤放射防护标准》(GB132-2008)正式颁布实施。该标准与2002年颁布的旧版标准相比,控制区边界要求更加严格,由原来的控制区边界为40μGy/h修订为15μGy/h,相应的控制区半径就扩大了1.63倍多,加大了探伤机探伤时防护的难度[1, 2]

移动γ探伤机常使用的放射源有75Se、192Ir和60Co,放射源活度要求因探伤管件、罐体等的壁厚也不尽相同,1012Bq ~ 1013Bq(几十Ci ~几百Ci)。75Se、192Ir和60Co的γ射线的平均能量分别为210keV、350keV、1250keV,对探伤工件的检测厚度范围依次为10 ~ 40mm、20 ~ 100mm、40 ~ 200mm。

1 计算公式及相关参数

比释动能率的计算公式如下[3] :

其中: F:空气比释动能率,mGy/h; 3.6 × 106 :量纲换算系数,单位: Gy·m2/(s·h); Γ:比释动能常数,单位: Gy·m2/(s·Bq); 75Se: 1.32E-17 Gy·m2/(s·Bq); 192Ir: 3.15E-17 Gy·m2/(s·Bq); 60Co: 8.67E-17 Gy·m2/(s·Bq); A:放射源活度,Bq; R:距放射源的距离,m; T:屏蔽物的厚度,单位与D相同; D:屏蔽材料的半值层厚度,单位: mm。

2 γ探伤机在无屏蔽、工件屏蔽、准直器屏蔽情况下控制区监督区边界

《工业γ射线探伤放射防护标准》(GB132-2008)中要求:进行探伤作业前应先将工作场所划分为控制区和监督区; 并要求控制区边界外空气比释动能率应低于15μGy/h; 监督区边界外空气比释动能率应不大于2.5μGy/h,边界处应有电离辐射警告标志标牌,公众不得进入该区域。计算时取较大活度3.7TBq(100Ci) (3.7E + 12Bq); 使用75Se、192Ir和60Co三种核素对工件进行检测的厚度一般为10 ~ 40mm、20 ~ 100mm、40 ~ 200mm,计算时取工件最小厚度对应为10mm、20mm、40mm; 直准器的钨厚度按20mm、40mm、80mm计算,控制区监督边界距离见表 1

表 1 不同屏蔽情况下控制区监督区边界距离
3 计算结果分析

根据以上结果没有屏蔽时监督区的距离分别为265.2m、409.7m、265.2m,如果按此距离划分监督区,实际操作中十分困难,失去了可操作性,以上结果是作了保守的假设; 利用管件屏蔽时监督区的距离为180.4m、249.6m、381.4m,比无屏蔽时距离有所减少,但可操作性仍有较大困难; 利用准直器(有高密度钨制成)屏蔽时,非出束方向监督区距离分别为13.3m、12.8m、34.0m,有效缩短了监督区的距离,在实际操作中划定监督区可行性大大提高。

4 结论与优化建议

由于2008年颁布的标准更加严格了监督区和控制区范围,在没有屏蔽时,监督区的距离太大,致使探伤作业不能进行,或违反标准进行从而使公众受到伤害,因此应尽量采取可以采取的措施,使监督区的距离缩短下来。探伤作业人员应尽量按以下建议进行作业:

4.1 使用准直器

上面计算结果可以看出:在进行探伤作业时使用准直器可以大大缩短监督区距离,准直器一般由高密度钨合金构成,不同的源应配有不同厚度的准直器,在非出束方向上准直器能屏蔽90%以上的γ射线。有效的保护了探伤作业现场周围辐射环境。

4.2 利用工件、现场条件进行屏蔽

移动γ探伤机的工作现场千差万别,运行时控制区监督区的边界与选用的准直器、工件结构、放射源活度、源距工件的距离、照射方向、现场屏蔽情况、地形、建筑物等很多因素有关,有效利用现场条件特点实施探伤可以大大减少对环境公众的影响。

4.3 避免无衰减照射,恰当选择照射方向和时间

如客观条件不能满足屏蔽的要求,应使照射方向尽量向地下,其次向上或无人的方向; 在时间上选择无人的时间段进行曝光,尽量减少对公众的影响。

4.4 利用活度小的源增加曝光时间

活度小的源比活度大的源的控制区监督区范围小,在空间不允许的情况下应选取活度小的源,增加照射时间,可以很好的解决问题。通常情况下应坚持“能小源不大源”的原则,但具体问题应具体分析。

4.5 “能硒不铱,能铱不钴”的原则

硒-75的主要γ射线能量为132keV和265keV; 铱-192的主要γ射线能量为300keV和468keV; 钴-60主要γ射线能量为1.33MeV和1.17 MeV[4]。从以上三种核素的γ射线能量可以看出相同条件下穿透能力为:钴>铱>硒,因此在探伤作业中为了容易防护应坚持“能硒不铱,能铱不钴”的原则。

总之,为了保护探伤作业时周围辐射环境、保护公众不受伤害,探伤工作人员,应严格执行《工业γ射线探伤放射防护标准》(GB132-2008)、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》等相关法律法规标准,选取最优化的技术方案进行作业。

参考文献
[1]
GB132-2008, 工业γ射线探伤放射防护标准[S].
[2]
GB132-2002, 工业γ射线探伤放射防护标准[S].
[3]
李兆太. γ探伤安全防护计算[J]. 无损探伤, 2004, 2(28): 23.
[4]
李德平, 潘自强. 辐射防护手册第一分册[M]. 北京: 原子能出版社, 1987: 8.