2014—2017年中國散裂中子源建設調試期間放射性工作人員個人劑量監測

葉 榕 王慶斌 吳青彪 王懷寶 王宇飛

( 1.中國科學院高能物理研究所東莞分部， 廣東 東莞， 523808；2.東莞中子科學中心， 廣東 東莞， 523808)

0 引言

中國散裂中子源(CSNS)于2012年3月在廣東東莞開工建設，采取邊安裝、邊調束、邊施工的方式來進行工程建設。2014年10月CSNS加速器首臺設備負氫離子源進入隧道安裝；2015年4月加速器前端的射頻4級加速器(RFQ)成功出束；2017年7月，快循環同步加速器(RCS)成功將質子束流加速到設計能量1.6 GeV；2017年8月，首次打靶成功，獲得中子束流。CSNS將于2018年3月建設完成，并對用戶開放[1]。

CSNS個人劑量監測系統從2014年5月起對參加散裂工程的工作人員配備OSL個人劑量計，2015年3月加速器進入全面調試階段，技術安全辦公室為加速器技術部集中配備OSL個人劑量計，隨后的幾個月，加速器的其他系統逐步參與調試安裝，相應的也為其工作人員配備OSL個人劑量計，用來進入控制區進行調試安裝。同時，還為技術支持部安裝維修人員配備OSL個人劑量計，以進入控制區協助安裝維修工作。2016年12月底，加速器全面進入RCS環和RTBT調試階段，靶站譜儀大廳作為控制區毗鄰區，技術安全辦公室又為靶站譜儀大廳的安裝人員配備OSL個人劑量計。從2017年第3季度開始，CSNS逐步進入打靶調試階段，在2017年第3季度加入了CR39中子個人劑量計。

CSNS個人劑量監測采用OSL與CR-39組合的胸章式個人劑量計，同時配備筆式個人劑量報警儀和手持式個人劑量報警儀作為補充手段，對工作人員進行外照射劑量監測。

1 CSNS個人劑量監測對象和管理目標值

根據《放射性同位素與射線裝置放射防護條例》[3]和《放射工作人員健康管理規定》[4]中的規定，對進入CSNS實驗區，如進入中控室、隧道、靶站大廳、譜儀大廳等放射工作場所各部門工作人員(包括職工、學生、臨時、外聘、返聘等工作人員)都進行個人劑量監測。

CSNS各部分隧道結構水平剖面圖見圖1[2]。

在CSNS的輻射防護設計中，依據相關國家標準，借鑒其他國家散裂中子源關于屏蔽設計目標的經驗數據，擬訂了CSNS職業照射工作人員防護設計的個人劑量管理目標值為10 mSv/a[5]。

2 CSNS的輻射場特性、個人劑量監測的方法與質量保證

2.1 輻射場特性

CSNS是一臺高能強流質子加速器驅動的強中子源裝置，運行時，高能質子轟擊鎢靶，發生強子級聯，產生蒸發中子及級聯中子；并使原子核激發，產生瞬發γ射線；同時產生感生放射性。因此，CSNS產生的輻射場是中子、γ混合的輻射場，并且能量大于20 MeV的高能中子占比較大，中子、γ劑量水平變化大。CSNS個人劑量監測，劑量計的選擇需適合中子、γ混合輻射場。γ個人劑量計可進行β、X、γ輻射劑量監測，且對中子無響應；中子個人劑量計需對β、X、γ輻射不敏感，且能量響應范圍足夠寬[5]。

2.2 CSNS的個人劑量監測系統

CSNS個人劑量監測系統采用光致發光技術(OSL)進行β、X、γ輻射劑量監測。OSL個人劑量監測系統包括XA型劑量計，MicroStar便攜手動讀數儀一臺，系統操控筆記本電腦一臺和手動退火器一臺。

XA型劑量計，是專門為光子(X、γ、β)輻射而設計的OSL 4元件能量鑒別式個人劑量計，內嵌CR39中子個人劑量計，可用于中子、γ混合輻射場的常規個人劑量監測。劑量計同時給出深部Hp(10)、淺表Hp(0.07)及眼晶體Hp(3) 3個劑量值；環境穩定性好；可完全重復讀取；采用光激發方式實現快速退火；劑量計靈敏度因子恒定不變，每個劑量計的靈敏度以二維碼形式刻在劑量計上，讀數儀在處理時自動讀取；可以在任何一臺讀數儀上讀出準確數值。

OSL個人劑量計測量范圍0.01 mSv～10 Sv，能量范圍5.0 keV～20 MeV；CR39中子個人劑量計的能量范圍0.25 eV～40 MeV，探測下限0.20 mSv。

2.3 個人劑量監測方法

2.3.1劑量計退火和配裝

加速器技術部輻射防護組給每位放射性工作人員配備2套個人劑量計交替使用。每個季度末，統計下季度參測人員名單，給OSL劑量計退火，手動退火儀一次可退180片，退火完成后按名單給各組放射性工作人員配裝個人劑量計。

2.3.2劑量計收發

由技術安全辦公室通知各部門個人劑量管理員1周內領取下季度的個人劑量計，并在2周內收齊上季度測量的個人劑量計交給技術安全辦公室。超過本次收取時效的(收取時效指接到收取通知后2周以內交回個人劑量計的時間)，無故拖延不上交個人劑量計的部門或個人超過本季度測量時效的(測量時效指劑量計使用期3個月加上收取測量期1月以內的時間)，以及沒有正當原因未參加季度個人劑量測量的分別制定相應的處罰措施，以保障個人劑量測量的有序進行。

2.3.3劑量計測量

劑量計收取完成后由技術安全辦公室統一送到個人劑量實驗室，CSNS光子個人劑量計使用MicroStar便攜手動讀數儀進行測量。啟動讀數儀和計算機，預熱30 min，進行儀器自檢后，手動裝填測量，每小時60枚劑量計。全部劑量計測量完成后，導出測量數據文檔。

2.4 數據處理

測量后得到的劑量值扣除天然本底，一次同時得到Hp(10)、Hp(0.03)及Hp(7) 3個劑量值，通過發放名單、劑量計編號、劑量計條碼等信息整理得到本季度個人劑量監測數據。

2.5 質量保證

每年隨機選取一定數量的個人劑量計送到中國計量科學研究院進行不同量級的輻照，然后用CSNS個人劑量監測系統進行測量，通過對測量數據的分析進而達到用個人劑量計來校正個人劑量讀出儀的目的。

CSNS個人劑量監測實驗室由專人負責，負責人需經過培訓并嚴格按照作業指導書來進行操作。個人劑量計要保存在不受人工輻射干擾的地方，并在每個季度裝配時留存多余劑量計作為本底。

測量過程中加入質量控制片(質量控制片為輻照一定標準劑量的劑量片，用途為校準測量儀器的正常數據讀取，最好保存在干燥皿及鉛罐中)，個人劑量計可暫時保留劑量計不退火，發現異常后可重復測量。

2.6 系統維護

保持個人劑量實驗室的整潔，并對個人劑量監測各儀器進行定期除塵，在不使用時進行遮擋和覆蓋。廣東氣候潮濕，會影響儀器的正常使用，應保持個人劑量實驗室空調或除濕設備常開來除濕。

2.7 個人劑量計佩戴和使用

放射工作人員進入散裂中子源裝置實驗區，如進入中控室、隧道、靶站大廳、譜儀大廳等放射性工作場所，應正確佩戴個人劑量計在前胸，切勿拆解、污染、暴曬及置于高輻射場所，損壞丟失需賠償，丟失或拾取聯系本部門個人劑量管理員，按時收繳更換劑量計。進入強輻射工作場所時，除佩戴個人劑量計外，還應當攜帶個人劑量報警儀。

2.8 個人劑量監測檔案

個人劑量計的監測周期為3個月，個人劑量的監測報告在每個監測周期結束后的一個月內送技術辦公室歸檔。技術安全辦公室負責為每個放射工作人員建立并保存個人劑量監測檔案，個人劑量檔案保存至工作人員年滿七十五周歲，或停止放射性工作30 a。放射性工作人員可以向技術安全辦公室申請查閱、復印本人的個人劑量監測檔案。個人劑量監測檔案包括如下內容：

(1) 常規監測的方法和結果等相關資料；

(2) 應急或者事故中受到照射的劑量和調查報告等相關資料；

(3) 個人劑量監測結果。

3 CSNS個人劑量監測數據與分析

2014—2017年CSNS建設調試期間放射性工作人員個人劑量監測結果列于表1。

由表1可見，2014、2015、2016、2017年CSNS輻射工作人員年人均有效劑量分別為0.11、0.11、0.15、0.15 mSv，個人年最大有效劑量分別為0.29、0.27、0.62、0.65 mSv，遠小于CSNS管理目標值(10 mSv/a)。

原因分析：

(1) CSNS工程于2012年3月開工，2015年4月出束，因而2014年和2015年CSNS輻射工作人員年有效劑量屬于天然本底水平；

(2) 2016年和2017年輻射工作人員年人均有效劑量和個人年最大有效劑量處同一水平，是因為CSNS工程仍處于調試運行狀態，年人均有效劑量比上兩年略高。

4 結語

CSNS個人劑量監測工作通過技術安全辦公室、輻射防護組，各部門個人劑量管理員等多方人員的協同下，嚴格執行放射防護法規和標準，制定個人劑量監測規章制度并及時修訂，加強放射性工作人員法律法規和輻射防護知識的培訓，強化人員進入CSNS放射性工作場所(如中控室、隧道、靶站大廳、譜儀大廳等)時安全意識，保障工程建設、調試與運行的有序進行。

表1 2014—2017年CSNS建設調試期間放射性工作人員個人劑量監測結果