钨电极是氩弧焊、等离子焊接等工艺的关键材料，广泛应用于新能源制造、船舶制造、车辆制造、工程机械、五金加工、核电航空制造等领域。在金属钨中添加氧化钍（ThO₂）或者其他稀土氧化物能够刺激它的电子逸出功，改善钨电极的焊接性能^[1]。通常的稀土添加剂有氧化镧（La₂O₃）、氧化铈（CeO₂）、氧化钇（Y₂O₃）、氧化锆（ZrO₂）等，相应地制成镧钨电极、铈钨电极、钇钨电极、锆钨电极^[2-3]。其中添加氧化钍制成的钍钨电极是迄今为止焊接性能最好的钨电极品种。钍钨电极在粉末冶金和压延磨抛过程中会发生放射性污染，因此欧美国家限制生产该品种电极，其使用的钍钨电极基本都从我国进口^[4-7]。

目前国内鲜有钍钨电极生产相关的辐射污染研究。在生产场所放射性评价基础上完善执行放射防护标准体系，对于保障辐射环境安全和预防职业放射性危害都具有重要意义^[8-9]。

本研究系统性地对完整的钍钨电极生产工艺进行了分析，然后以某典型钍钨电极生产企业为例，对其辐射工作场所进行了辐射污染环境检测，就辐射污染源项、放射性污染管理要点以及辐射污染防治措施等方面进行了分析。分析研究结果将为钍钨电极生产企业的辐射污染防治提供重要的参考依据。

1 材料与方法 1.1 钍钨电极的生产工艺及生产过程中的放射性污染源项分析

一般钍钨电极中氧化钍的掺杂量为2%，这个掺杂比例的钍钨电极具有最低的逸出功，在过载电压下工作也表现良好。一个比较完整的钍钨电极产品生产过程为：首先由钨粉和氧化钍粉末按照49∶1的质量比进行掺杂、压制、烧结生产出半成品钍钨棒材，然后钍钨棒材经过旋锻（退火）、拉丝、校直、切割、抛光后生产出成品钍钨电极。

根据常用放射性核素衰变纲图，²³²Th衰变方式以α衰变为主，α粒子的能量占总衰变能量的90%，而β占9%，γ占1%。其中，α和β射线穿透能力较弱，外照射的影响相对较小，主要影响是内照射。γ射线穿透能力很强，对周围环境会造成一定的辐射影响。

钍钨电极生产放射性污染源项包括由氧化钍造成的放射性表面污染、放射性废水、放射性固体废物等。其中放射性表面污染是指工作场所内各工作台面以及工作人员与含氧化钍材料接触产生的。放射性废水是指项目切割和磨床过程采用湿式处理方式，产生的粉尘进入水中可导致该部分水中带有一定放射性。水中吸收的粉尘经沉淀后回收，剩余的水继续循环使用，不外排。放射性固体废物方面，根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871—2002）表A1，放射性核素²³²Th的豁免活度浓度为1 Bq/g，考虑到豁免过程中应该注意的几个要点^[10]，钍钨电极生产项目涉及沾染放射性物品的固体废物不满足豁免要求，均按照放射性固体废物考虑。项目产生的放射性固体废物包括盛放氧化钍粉末的废料筒；在掺杂和抛光等工序中由除尘器收集的粉尘；切割、磨床工序产生的下脚料和水槽中沉积的污泥；抛光工序沉积于容器内的粉尘；擦拭工作台面的废抹布。

1.2 钍钨电极生产辐射工作场所的放射性污染管理要点分析

根据钍钨电极生产过程中的放射性污染源项，放射性污染管理要点有四个：一是控制钍钨电极生产过程中放射性污染对工作人员和公众的影响；二是控制钍钨电极生产过程中外排放射性气溶胶对环境的影响；三是控制车间及物料储存间边界处的γ射线辐射对外界环境影响；四是控制生产过程中产生的放射性废物对环境的影响。

其中对工作人员和公众的影响控制可以参考非密封性工作场所管理规定；外排放射性气溶胶对环境的影响控制可以部分参考伴生放射性矿开发利用企业环境辐射监测相关要求；车间边界处的γ射线辐射对外界环境影响可以参考探伤室屏蔽墙外空气比释动能率的管理要求；生产过程中产生的放射性废物处置要依据《放射性废物安全管理条例》的相关规定执行。

以某典型钍钨电极的生产企业为例进行分析。该企业钍钨电极产品单批次最大产量为500 kg，原料用量也为500 kg（490 kg钨粉、10 kg氧化钍粉末）。项目各工作场所内每日最多同时开展一个批次产品的生产。按²³²Th的比活度为4058 Bq/g计，氧化钍中²³²Th的活度浓度为3566.20 Bq/g，半成品钍钨棒和成品钍钨电极的²³²Th的活度浓度为71.32 Bq/g。根据计算，粉末冶炼车间的日等效最大操作量为3.57 × 10⁸ Bq，压制烧结车间、加工车间和包装车间的日等效最大操作量为3.57 × 10⁷ Bq。四个车间均可参照乙级非密封源工作场所的管理要点来控制放射性污染对工作人员和公众的影响。

自2019年1月1日起施行的《伴生放射性矿开发利用企业环境辐射监测及信息公开办法（试行）》第二条规定：“本办法适用于除铀（钍）矿外所有矿产资源开发利用活动中原矿、中间产品、尾矿（渣）或者其他残留物中铀（钍）系单个核素含量超过1贝可/克（Bq/g）的企业。其他企业可参照执行。”钍钨电极的生产企业可参照该办法进行流出性气溶胶的放射性监测以及厂界周边辐射环境监测。

1.3 钍钨电极生产辐射工作场所的环境检测 1.3.1 检测仪器

X-γ 辐射剂量率检测仪器为经检定合格的 AT1123 型 X-γ 剂量率仪，测量范围为 50 nSv/h～10 Sv/h，能量响应 15 keV～10 MeV，响应范围 ± 25%（相对于¹³⁷Cs）。α、β表面污染检测仪器为经检定合格的 XH-3206型 α、β 表面污染测量仪，量程：0～9999 cps；探测效率：E_α ≥ 30%，本底 ≤ 3 cpm；E_β ≥ 30%，本底 ≤ 120 cpm。

1.3.2 检测方法

依据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）、《环境地表γ辐射剂量率测定规范》（GB/T 14583—93）、《表面污染测定第1部分:β发射体（E_βmax > 0.15 MeV）和α发射体》（GB/T 14056.1—2008）的要求和方法进行现场测量。将仪器接通电源预热15 min以上，仪器探头离地1 m，设置好测量程序，仪器自动读取10个数据，计算均值和标准偏差。

1.3.3 检测因子

X-γ辐射剂量率、α表面污染、β表面污染

2 结果 2.1 各场所及工作人员工作服和手套辐射检测结果

检测时车间均处于正常生产状态，车间各门均处于打开状态。

2.2 检测结果评价

由表1可知，项目正常运行状况下，各工作场所周围X-γ辐射剂量率为0.16～0.32μSv/h。非密封源工作场所周围的X-γ辐射剂量率没有标准限值要求，可参考《工业γ射线探伤放射防护标准》（GBZ 132—2008）中规定的探伤室屏蔽墙外30 cm处空气比释动能率不大于2.5 μSv/h的限值要求。

由表2可知，场所内各工作台α表面污染水平最大为17.75 Bq/cm²，小于《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）规定的 4 × 10 Bq/cm²的污染控制水平要求；β表面污染水平最大为35.55 Bq/cm²，接近《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）规定的 4 × 10 Bq/cm²的污染控制水平。

由表3可知，各岗位工作人员工作服及手套α表面污染水平最大为0.38 Bq/cm²，接近《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）规定的4 × 10⁻¹ Bq/cm²的污染控制水平要求；β表面污染水平最大为4.00 Bq/cm²，达到了《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）规定的4 Bq/cm²的污染控制水平。

3 讨论 3.1 钍钨电极生产的辐射污染防治措施

首先，为减少无关人员不必要的射线照射，应划分监督区和控制区。钍钨电极的各生产车间应设为控制区，生产时应关闭各场所大门，必要时可设置门禁，以防生产过程中无关人员进入控制区内。在车间周边设置监督区，悬挂电离辐射警告标志，对公众成员起到警示作用。第二，钍钨电极加工人员在工作过程中，可能通过吸入放射性粉尘，食入被放射性污染的食物等形式造成放射性物质进入人体，引发内照射^[11]。建设单位须定期巡检排风系统和湿式处理设备，确保进行钍钨钨电极产品生产时处于正常工作状态，以防工作人员吸入放射性粉尘。工作人员应佩戴防尘口罩并及时更换。同时严格禁止在加工车间的饮水和进食行为。

第三，工作人员工作时应穿戴工作服、手套等，避免身体直接接触物料和粉尘。根据上述某钍钨电极生产公司的检测数据，项目正常生产时，各场所工作台以及工作人员的工作服和手套的α表面污染和β表面污染大多接近《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）规定污染控制水平。体表污染是导致钍进入体内导致内照射的重要原因，必须严格管理。凡是进入钍钨生产车间的工作人员必须先在更衣室内更换工作服和工作鞋、帽并佩戴防尘口罩，离开时应在更衣室内脱去工作服、鞋、帽、手套和口罩，有条件的还应在此时淋浴后更衣；要加强工作服表面污染的监测并定时清洗，不得将工作服带出放射性工作区。第四，工作场所辐射环境检测方面，生产企业需要配备辐射检测仪器和表面污染检测仪，对工作车间四周墙外30 cm处及控制区外人员经常活动的位置的辐射剂量率、车间内各工作台面及工作人员工作服和手套等表面可能沾染放射性核素位置的表面污染水平进行检测。正常工况时，辐射剂量率及工作场所表面污染水平检测于每次操作含²³²Th材料后，检测1次。在发生污染事故或怀疑有污染时，应及时进行检测。工人手部以及工作服、鞋帽、手套、口罩的表面应至少在每日下班前检测一次。第五，放射性排出物以及周边辐射环境的监测可以参照《伴生放射性矿开发利用企业环境辐射监测及信息公开办法（试行）》规定的方法和频次进行监测。第六，个人剂量的监督与检测方面，职业人员需要配备个人剂量计，委托有资质的检测机构每三个月检测一次，检测数据填入个人剂量档案。人员剂量限值严格遵循《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）附录B剂量限值要求。第七，放射性固体废物，应在暂存库内存放，按照相关规定处理。有些废物可集中送交氧化钍生产厂家回收处理，应予以提倡。第八，职业放射性防治体系管理方面，要加强对钍钨电极产品生产人员的教育和培训，要求熟知防护知识，使工作人员所受到的照射降到“可合理达到的尽量低水平”。

综上，在落实上述辐射安全管理制度和辐射安全防护措施的情况下，钍钨电极生产对周围环境产生的辐射影响以及对职业工作人员和公众人员的辐射污染基本是可控的。

3.2 钍钨电极生产的政府管理模式讨论

计算结果显示原料氧化钍中²³²Th的活度浓度为3566.20 Bq/g，半成品钍钨棒和成品钍钨电极的²³²Th的活度浓度为71.32 Bq/g。现行《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871—2002）规定²³²Th的豁免活度浓度为1 Bq/g，豁免活度为1000 Bq。如果严格按照标准的规定，钍钨电极生产过程涉及的原料、中间产品和成品均不能满足豁免要求。但目前买卖和使用氧化钍在我国和国际同类行业均未按照放射性物品管理，同类企业均未申请辐射安全许可证。国际上，欧美、日本、韩国等发达国家也都把钍钨电极作为豁免的含放射性物质对待，对钍钨电极的采购、销售、包装、运输、使用没有特殊要求，只在产品上张贴标识注明含有放射性，在使用过程中防止吸入字样。

考虑到该行业以及产品的特殊性，政府对该类型的企业管理可以考虑如下模式：钍钨电极生产企业按照相应的开放性同位素使用场所要求进行工作场所的辐射现状评价和日常管理，参照《伴生放射性矿开发利用企业环境辐射监测及信息公开办法（试行）》规定的方法和频次进行放射性排出物和生产车间周边的辐射环境监测。在做好上述辐射现状评价、日常管理和环境监测的基础上，鉴于国际通行的做法，可考虑不将钍钨电极生产企业纳入辐射安全许可证的发证范畴。同时也建议有关部门将其纳入放射性职业照射风险评估规划^[12]，进行深入研究，为国家制定相关管理法规和标准提供依据，预防放射性潜在职业照射风险积累经验。