中国辐射卫生  2016, Vol. 25 Issue (3): 306-307  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2016.03.016

引用本文 

张伟军. 辐射防护系统设计应注意的几个方面[J]. 中国辐射卫生, 2016, 25(3): 306-307. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2016.03.016.

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十二五国家科技支撑计划课题(2015BAK40B01)

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收稿日期:2015-11-13
修回日期:2015-12-29
辐射防护系统设计应注意的几个方面
张伟军 1,2     
1. 中国安全生产科学研究院, 北京 100029;
2. 中国安科院尘毒危害预防与控制技术实验室
摘要目的 探讨辐射防护系统设计的一般原则, 从辐射安全与工程设计最优化的角度出发, 保证辐射安全并合理控制职业和公众照射的水平。方法 充分考虑国内现行实施辐射防护控制的技术标准要求, 提出辐射防护系统设计应注意的几个关键问题。结果 从场所安全连锁系统、设备自身安全连锁系统和辐射防护管理等角度, 给出辐射防护系统基本构成单元之间的关系。结论 依据《电离辐射防护与放射源安全基本标准》(GB 18871-2002)的基本原则, 完善辐射防护设施和工程的完整性和有效性, 促进辐射安全, 提高防护效率。
关键词辐射防护    系统设计    安全联锁    

随着我国经济建设的蓬勃发展,核技术在工业、农业、医学、资源、环境保护、军事以及科学研究等领域得到了广泛应用,核设施的建设种类和规模也在不断扩大。核技术发展取得了举世瞩目成就的同时,也增加了核与辐射事故的发生几率,提升了核事故风险和职业放射性的潜在危害水平。无论从职业危害控制角度,或是从促进安全生产的角度,加强核技术应用和核设施运行的技术监管是必要的。

我国《电离辐射防护与放射源安全基本标准》 (GB18871-2002)中[1],对辐射防护系统,规定了“纵深防御”原则,设置与源的潜在照射大小和可能性相应的多重防护与安全措施,并使源防护与重要系统、部件和设备具有适当的冗余性、多样性和独立性,将可以预见的各种事故或事件发生的可能性降至足够低,并有效地控制或缓解它们的后果。笔者从贯彻“纵深防御”的原则出发,重点论述设置辐射防护系统应注意的几个方面。

1 场所安全联锁系统

安全连锁装置要求简单、安全、可靠。设计采用“即使装置出现故障,仍能保证系统安全”的准则— “故障-安全原则”[2]。对工业射线装置和放射源应用而言,安全连锁装置应是多重的。安全联锁系统一般应包括诸如钥匙开关、防护门联锁、通道光电监视装置、个人剂量报警、紧急停机开关、实时摄像监视以及声光信号指示等多重安全设施。

1.1 钥匙开关

控制台装有电源钥匙开关,通过既定程序或安全操作规程判断射线装置或放射源处于安全状态,将钥匙就位后,后续工作才能启动。同时,也只有用该钥匙才能打开防护门。一旦取走钥匙,装置就无法启动。

1.2 门禁装置

随着计算机技术的发展和普及,门禁装置已开始应用,即用IC卡和开关门控制工作人员的出入,并按“零”方案设计,即工作人员从任何一扇防护门进入大厅或隧道,并从另一扇门出来,在控制台上,只有出入人数之差为“零”时,被认为大厅内已无人员滞留,方可启动。

1.3 装置-防护门联锁(门机联锁)

通往射线装置大厅或放射源室的门,无论是供人员出入的通道,还是设备或辐照材料输送的通道,都应设置防护门并在门上装锁,只能用控制台上电源开关钥匙才能打开防护门锁,并且无论以何种方式门被打开,将通过门上的限位联锁装置再次切断装置电源。

1.4 光电监视装置

辐照大厅通道或迷宫入口处安装光电监视装置,当人员通过系统光路时,自动切断电源。如果上述措施失效时,此时还能发出声光报警。

1.5 剂量阈值报警系统

在适当位置安装剂量报警器,当停机后剂量报警系统投入工作,按正常程序停机无误时,处于本底辐射水平,剂量报警器不会发出报警信号,若进行停机操作,而控制系统失灵,射线装置或放射源实际上继续出束,此时辐射水平的上升,会导致剂量报警,告诫人员禁止进入。同时迫使停机。

1.6 个人剂量报警仪

每位进入辐射控制区域的人员,必须佩戴个人剂量报警仪,以防止上述1.1至1.5项同时失效而造成误照射。

1.7 紧急停机开关

关键部位装有紧急停机开关,并标以明显的标志,供紧急情况下停机使用。

1.8 实时摄像监视系统

安装实时摄像监视器,使控制台上的工作人员能清楚地观察到大厅的工作情况,发现异常可及时处理。

1.9 信号指示系统

防护门外上方设置信号装置,用三种颜色的灯配以适当文字,显示的工作状态:①红色(运行):表示正在运行,严禁人员入内; ②橙色(准备):准备状态或临时停机; ③绿色(停机):停机,人员可进入。

可根据用途,适当加减上述联锁内容。任何完善的连锁系统也无法防止人为事故,所以,必须制定严格的操作程序和安全管理制度,并认真执行。

2 设备自身安全联锁系统

以工业加速器的安全联锁系统为例,说明设备自身安全连锁系统的工作机制。设备自身安全连锁系统包括粒子束流安全保护、高压保护、真空保护、循环冷却水保护等,保证设备设施的安全和运行安全。

大型加速器内可设有多个束流管道可分别达到各自的靶厅,为了防止误操作,将束流引入不期望的靶厅,击毁设备与仪器,在束流分叉处,各支路都应安装束流塞子,并使这些塞子的联锁与束流控制相结合。

工业辐照用的电子加速器,有时流动的辐照材料会被卡住或阻止。从而受到过量的辐照,严重时还会导致火灾。为此,应将辐照材料的运输系统与束流控制装置进行联锁。

3 辐射防护管理组织

有效控制辐射防护既是一项技术性很强的工作,又是一项严肃的科学管理工作,它的安全状况不仅取决于各类人员的技术水平,也取决于辐射防护管理组织的管理水平[3]

辐射防护管理组织的大小应视辐射应用数量和复杂程度而定。一个典型的辐射防护管理组织包括设施所在部门的负责人、合格的辐射安全工程师、消防负责人和有丰富经验的运行人员。辐射防护管理组织应向每台设备委派专职安全员。

辐射防护组织的职责和任务应包括:组织实施辐射防护计划、制定辐射防护规程; 定期检查和监督辐射装置的使用情况; 对有关人员进行辐射防护的教育和训练; 监测辐射水平,控制辐射危害,并将必要情况通知运行人员和实验人员,对重大的异常情况要及时报告主管部门; 审查或制定涉及辐射安全的实验方案; 协调运行人员、用户和辐射防护人员之间的关系。

为有效实施辐射防护计划,应该制定各种规程,包括:详细和适用的运行程序,应经辐射实践的检验; 运行人员的职责和用户须知; 操作放射性材料和维修、检修的程序; 换靶、换样程序; 事故情况下应急程序; 放射性材料保管和放射性废物处置措施; 辐射监测计划; 安全设备定期检查计划等。

4 讨论

从历年来发生的严重核事故中汲取教训,警示了工业辐射应用应注意以下几个方面。①应从忽视安全系统冗余、多样和相对独立性造成的事故中汲取教训,完整的硬件设施是保证辐射防护的基础技术条件。②投入应用前,应仔细审查装置设计的合理性,排除能够导致关键性安全条件失控而危及到安全系统完整性的缺陷,并不断发现和及时解决应用中存在的安全隐患。③辐射防护管理部门应进行系统监督监测,忽视常规培训,就可能很快失去对工作人员辐射防护知识水平和技能的控制,从而导致无法预料的后果。④特别应重点强调充分冗余性的安全设置,可以避免单一系统模式故障和降低人为因素的影响。

参考文献
[1]
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB18871-2002电离辐射防护与放射源安全基本标准[S].北京: 中国标准出版社, 2003.
[2]
李德平. 辐射防护的最优化[J]. 辐射防护, 1988, 8(4/5): 241-251.
[3]
朱宝铎, 崔子秋. 全国放射事故案例汇编(1988-1998)[M]. 北京: 科学出版社, 2001.