某公司新增工業(yè)X射線探傷機(jī)輻射安全分析報告

何婷　譚文博　時光　李穎驍　張翔

摘 要

某公司由于工作需要，需新增使用 1臺工業(yè) X 射線探傷機(jī)，用于各種工件的無損檢測。本文針對該X射線探傷機(jī)進(jìn)行了輻射安全分析評價。結(jié)果表明： 該X射線探傷機(jī)防護(hù)設(shè)施滿足輻射防護(hù)要求，探傷作業(yè)不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生明顯輻射影響; 公司輻射安全管理制度滿足相關(guān)法規(guī)要求。

關(guān)鍵詞

X射線探傷機(jī);輻射安全分析評價;輻射防護(hù)

中圖分類號： R14 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 88

某公司廠區(qū)內(nèi)已建有一間X射線探傷室，探傷室內(nèi)現(xiàn)有2臺周向X射線探傷機(jī)（XXH-1005型、XXH-2505型），已取得四川省生態(tài)環(huán)境廳頒發(fā)的輻射安全許可證。為滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需要，該公司決定在現(xiàn)有探傷室內(nèi)新增1臺周向X射線探傷機(jī)。

依據(jù)環(huán)辦函[2015]1758號、川環(huán)函[2016]154號相關(guān)規(guī)定和要求，在該探傷機(jī)投入使用前，應(yīng)進(jìn)行輻射安全分析評價，編制輻射安全分析報告。

1 項目概況

1.1 設(shè)備概況

新增使用工業(yè)X射線探傷機(jī)1臺，屬II類射線裝置，安放在現(xiàn)有探傷室內(nèi)。該探傷機(jī)為周向出束，管電壓和管電流分別為350kV和5mA，生產(chǎn)廠家為成都華光無損檢測有限公司。

1.2 周圍環(huán)境

公司現(xiàn)有探傷室位于廠區(qū)南面。探傷室東面80m處為空壓機(jī)房，西面緊鄰廠區(qū)公路，南面4m處院墻內(nèi)為油庫房，北面緊鄰裝配車間，西北面40m、隔廠區(qū)道路為試驗室。周圍50m的范圍內(nèi)沒有居民小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等敏感目標(biāo)。

2 評價標(biāo)準(zhǔn)

2.1 正常運(yùn)行狀態(tài)下人員的劑量約束值

本項目正常運(yùn)行期間對工作人員和公眾中任何個人造成的有效劑量約束值執(zhí)行《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）[1]中相關(guān)限值。同時，結(jié)合本項目實際情況，提出了嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)的劑量約束值：工作人員年有效劑量不超過5mSv，公眾年有效劑量不超過0.1mSv，作為本次評價標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 關(guān)注點劑量率限值

探傷室四周、頂部和防護(hù)門外表面0.3m處，射線裝置周圍公眾居留等區(qū)域輻射防護(hù)劑量率小于等于2.5uSv/h[2-3]。

3 工程分析

3.1 設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行工況

新增XXGH-3505型X射線探傷機(jī)，額定管電壓350kV，額定管電流5mA。在正常工況下，探傷機(jī)不會開至額定管電壓和管電流運(yùn)行，探傷機(jī)周向出束。在探傷工作期間，根據(jù)工件焊縫厚度不同，工作人員選擇不同型號的探傷機(jī)進(jìn)行探傷，不存在3臺探傷機(jī)同時運(yùn)行的情況，也不增加年累計曝光時間。根據(jù)該公司生產(chǎn)規(guī)模，保守估計3臺探傷機(jī)年累計最大曝光時間50h，其中本次新增探傷機(jī)年曝光時間為20h，現(xiàn)有2臺探傷機(jī)年曝光時間為30h。年用膠片3600張。本項目擬設(shè)管理人員1名，放射性操作人員2名，年工作日252d，日工作時間8h。

探傷室建筑面積116.2m2，高4.35m，由曝光室（探傷機(jī)安放位置）、操作室、暗室、評片室、辦公室和資料室構(gòu)成。操作室、暗室位于曝光室左側(cè)，與曝光室通過650mm鋼筋混凝土墻屏蔽，與室內(nèi)探傷機(jī)相距6m。

3.2 工藝流程和產(chǎn)污環(huán)節(jié)

本項目探傷機(jī)屬II類射線裝置，非工作狀態(tài)情況下，不產(chǎn)生X射線;只有在接通電源開機(jī)的情況下才發(fā)射X射線。

探傷機(jī)工作原理是采用X射線對工件進(jìn)行透照，當(dāng)透過工件的射線與膠片的感光層作用而使膠片感光。經(jīng)暗室處理后，得到一張具有一定黑化程度的影像底片。通過底片上的影像觀察、分析被檢工件的缺陷。

3.3 污染源項

本項目運(yùn)行過程中，主要污染源來自探傷機(jī)接通電源時產(chǎn)生的X射線。此外，在沖洗膠片時，感光材料經(jīng)顯影、定影后會產(chǎn)生少量的廢液。

輻射劑量率計算過程中需知道X射線距輻射源點（靶點）1m處輸出量H0，通過查詢《工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范》（GBZ/T250—2014）附錄B.2X射線輸出量得到350kV額定管電壓條件下距輻射源1m處輸出量H0保守取值為23.5mGy·m2/（mA·min）[2]。

4 輻射安全與防護(hù)

4.1 輻射防護(hù)“兩區(qū)”管理

依據(jù)GB18870-2002輻射場所的分區(qū)，公司將現(xiàn)有探傷工作場所按控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)實行管理。

控制區(qū)：包括曝光室。在曝光室防護(hù)門外上方設(shè)置有醒目的、符合要求的警示標(biāo)志及工作狀態(tài)指示燈。

監(jiān)督區(qū)：包括操作室、評片室、暗室等。在監(jiān)督區(qū)入口處的適當(dāng)位置設(shè)置有表明監(jiān)督區(qū)的標(biāo)牌。

4.2 輻射安全場所屏蔽設(shè)計方案

探傷室外形為長方體。其中探傷機(jī)所在曝光室四周墻體厚均為650mm、頂部厚350mm、迷道內(nèi)外墻厚650mm，迷道長2.63m，為鋼筋混凝土現(xiàn)澆。工作人員的操作室、暗室與曝光室共用墻厚650mm、其余三面實心磚墻厚240mm。工件進(jìn)出鉛門為電動鉛屏蔽門，鉛當(dāng)量為22mm;人員進(jìn)出鉛屏蔽門，鉛當(dāng)量為5mm。上述厚度的鋼筋混凝土或鉛屏蔽門能有效屏蔽和降低探傷室四周、頂部的輻射水平。

4.3 輻射安全防護(hù)措施

4.3.1 企業(yè)已采取的輻射安全與防護(hù)措施

為使項目在運(yùn)行中確保人員和周圍環(huán)境的安全，該公司已對曝光室采取了多重安全防護(hù)措施，具體如下：

門機(jī)聯(lián)鎖：探傷室進(jìn)出工件門與探傷機(jī)聯(lián)鎖。即探傷機(jī)的高壓電源與門聯(lián)鎖，關(guān)門不到位，高壓電源不能啟動;高壓電源未關(guān)閉，門不能被打開。

門燈聯(lián)鎖：曝光室工件門的外側(cè)設(shè)有工作狀態(tài)警示燈，并與門聯(lián)鎖。

緊急止動裝置：在曝光室內(nèi)墻上安裝“緊急止動”開關(guān)，該開關(guān)與控制臺上的“緊急止動”按鈕聯(lián)動。曝光室內(nèi)墻上設(shè)置4個“緊急止動”開關(guān)。

出口處緊急開關(guān)按鈕：在曝光室工件門內(nèi)側(cè)，設(shè)有緊急開關(guān)按鈕（開關(guān)旁設(shè)置明顯的文字提示），按下此按鈕，人員可從內(nèi)側(cè)打開防護(hù)門。

視頻監(jiān)控裝置：曝光室安裝1臺視頻監(jiān)控裝置，顯示屏位于控制臺的前方，視頻探頭位于曝光室內(nèi)墻上。工作人員通過顯示屏查看曝光室內(nèi)的全部情況。

鑰匙控制：探傷機(jī)的電源啟動鑰匙與工件門的鑰匙以及控制臺上的鑰匙牢固連接在一起，由操作員隨身攜帶。公司配置有便攜式輻射檢測報警儀，該報警儀與防護(hù)門鑰匙、X射線探傷機(jī)的安全鎖鑰匙串結(jié)一起。

警示標(biāo)志和狀態(tài)顯示：曝光室工件門外和工作人員入口門外設(shè)置有固定的電離輻射警告標(biāo)志和工作狀態(tài)指示燈。

聲光提示：探傷作業(yè)時，工作狀態(tài)指示燈亮起，同時控制臺上有聲音提示。

4.3.2 本項目需新增的輻射安全與防護(hù)措施

本項目在現(xiàn)有探傷室內(nèi)新增使用1臺XXGH-3505型周向X射線探傷機(jī)，須將該探傷機(jī)與現(xiàn)有探傷機(jī)實現(xiàn)門機(jī)聯(lián)鎖和鑰匙控制，具體說明如下：

門機(jī)聯(lián)鎖：新增探傷機(jī)將與曝光室工件門和人員入口門實現(xiàn)門機(jī)連鎖。

緊急止動裝置：曝光室內(nèi)墻上應(yīng)安裝與新增探傷機(jī)相關(guān)聯(lián)的“緊急止動”按鈕;應(yīng)與控制臺上的“緊急止動”按鈕聯(lián)動。按下按鈕，探傷機(jī)高壓電源被切斷，停止出束。

鑰匙控制：新增探傷機(jī)的電源啟動鑰匙與工件門的鑰匙以及控制臺上的鑰匙牢固連接在一起。探傷期間，該串鑰匙與便攜式X輻射劑量儀（具有報警功能）連在一起，隨操作人員進(jìn)入探傷室。

5 輻射安全分析

5.1 輻射安全分析思路

本項目新增探傷機(jī)額定管電壓和管電流分別為350kV和5mA。對該探傷機(jī)進(jìn)行理論計算，選取探傷機(jī)最大工況條件（管電壓350kV，管電流5mA）進(jìn)行輻射環(huán)境水平、工作人員和公眾受照劑量的理論預(yù)測。

新增探傷機(jī)為周向出束，年曝光時間20h。故曝光室四周和頂部作為有用線束考慮，其余預(yù)測點作為泄漏輻射和散射輻射考慮。

5.2 輻射安全分析預(yù)測模式

采用GBZ/T250-2014[2]中的計算方法，對本項目新增探傷機(jī)所致關(guān)注點劑量率、工作人員和公眾的個人有效劑量進(jìn)行估算。具體計算模式如下：

（1）有用線束：按式1計算曝光室外關(guān)注點的劑量率：

（2）泄漏輻射：按式2計算泄漏輻射在曝光室外關(guān)注點的劑量率：

（3）散射輻射：按式3計算散射輻射在曝光室外關(guān)注點的劑量率：

5.3 輻射安全分析結(jié)果與評價

5.3.1 新增探傷機(jī)預(yù)測結(jié)果

計算結(jié)果表明，新增探傷機(jī)以最大管電壓運(yùn)行時，曝光室屏蔽墻、工件進(jìn)出鉛門外0.3m處劑量率為2.6×10-1μSv/h～5.1×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014規(guī)定的屏蔽體外劑量控制限值2.5μSv/h;說明探傷室屏蔽墻和工件進(jìn)出鉛門的防護(hù)厚度滿足輻射防護(hù)要求。預(yù)測參數(shù)見表1。

計算結(jié)果顯示：1#、2#、3#、4#和5#點的X射線劑量率預(yù)測值分別為：2.6×10-1、3.7×10-1、2.6×10-1、2.8×10-1、5.1×10-1μSv/h;職業(yè)照射6#點年有效劑量為4.2×10-6mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點年有效劑量分別為1.6×10-6、3.0×10-6、9.2×10-8mSv/a。

5.3.2 現(xiàn)有探傷機(jī)運(yùn)行狀況

探傷室現(xiàn)有XXH-2505型（周向）和XXH-1105型（周向）X射線探傷機(jī)各1臺，探傷時單機(jī)運(yùn)行。以功率最大的XXH-2505型（周向）探傷機(jī)預(yù)測其正常運(yùn)行期間對環(huán)境的輻射影響，按年最大出束時間30h進(jìn)行計算，利用因子和占用因子均取1。

各預(yù)測點的預(yù)測結(jié)果為：1#、2#、3#、4#和5#點的X射線劑量率預(yù)測值分別為1.8×10-1、1.9×10-1、1.7×10-1、2.4×10-1、3.4×10-1μSv/h;職業(yè)照射6#點年有效劑量為5.7×10-3mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點年有效劑量分別為7.2×10-3、5.1×10-3、1.1×10-7mSv/a。

由此可見，現(xiàn)有探傷機(jī)以最大管電壓運(yùn)行時，曝光室屏蔽墻、工件進(jìn)出鉛門外0.3m處劑量率為1.7×10-1μSv/h～3.4×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014規(guī)定的屏蔽體外劑量控制限值2.5μSv/h;說明探傷室屏蔽墻和工件進(jìn)出鉛門的防護(hù)厚度滿足輻射防護(hù)要求。

5.3.3 輻射安全評價

（1）對工作人員的評價。

將新增探傷機(jī)和現(xiàn)有探傷機(jī)年有效劑量進(jìn)行疊加，作業(yè)作為本項目正常運(yùn)行所致各預(yù)測點的年有效劑量。疊加結(jié)果為：職業(yè)照射6#點年有效劑量為5.7×10-3mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點年有效劑量分別為7.2×10-3、5.1×10-3、2.1×10-7mSv/a。

可見，在現(xiàn)有探傷室內(nèi)新增使用1臺探傷機(jī)后，公司探傷作業(yè)所致工作人員最大個人有效劑量為5.7×10-3mSv/a。該計算結(jié)果表明，該公司開展探傷作業(yè)期間，探傷機(jī)在正常運(yùn)行工況下產(chǎn)生的電離輻射經(jīng)曝光室實體屏蔽后，所致工作人員個人年有效劑量小于管理限值要求（5mSv/a）。

（2）對公眾和環(huán)境敏感點的評價。

本項目的公眾區(qū)域和環(huán)境敏感點是7#、8#和9#，與曝光室的距離分別是10m、8m和40m。根據(jù)表5數(shù)據(jù)，新增使用1探傷機(jī)后，公司探傷作業(yè)所致公眾最大個人有效劑量為7.2×10-3mSv/a，小于0.1mSv/a的公眾劑量管理限值要求。

5.4 非放射性污染物的影響分析

5.4.1 固體廢棄物

本項目固體廢物主要是危險廢物。危險廢物主要有廢顯影液、廢定影液和廢膠片。本次新增1臺探傷機(jī)后，每年產(chǎn)生的廢顯影液和廢定影液量不增加。超過保存期限的廢舊膠片按公司現(xiàn)行管理制度實施集中收集。以上危廢均由具有危廢處理資質(zhì)的公司回收處理。

5.4.2 大氣污染物

在探傷機(jī)曝光過程中產(chǎn)生的微量臭氧，利用探傷室現(xiàn)有通排風(fēng)系統(tǒng)排出室外。臭氧50min后自動降解為氧氣，對周圍環(huán)境影響很小[4]。

6 輻射安全管理

根據(jù)國家規(guī)定，該企業(yè)已建立輻射安全與環(huán)境保護(hù)管理機(jī)構(gòu)，制定有輻射安全管理規(guī)章制度，配有輻射防護(hù)措施及監(jiān)測設(shè)備，輻射工作人員均已按要求參加了輻射安全教育培訓(xùn)并經(jīng)主管部門考核合格，持證上崗。同時針對本次新增探傷機(jī)，公司升級了原有輻射事故應(yīng)急預(yù)案。

7 結(jié)語

該公司新增的1臺XXGH-3505型周向X射線探傷機(jī)（管電壓350kV，管電流5mA）以最大管電壓運(yùn)行時，曝光室屏蔽墻、工件進(jìn)出鉛門外0.3m處劑量率為2.6×10-1μSv/h～5.1×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014規(guī)定的屏蔽體外劑量控制限值2.5μSv/h;公司探傷作業(yè)所致工作人員最大個人有效劑量為5.7×10-3mSv/a，小于5mSv/a的工作人員職業(yè)照射管理限值要求;所致公眾最大個人有效劑量為7.2×10-3mSv/a，小于0.1mSv/a的公眾劑量管理限值要求。洗片產(chǎn)生的少量危廢在得到妥善處置后對環(huán)境基本沒有影響。因此，在實施了輻射污染防治措施要求后，從輻射安全角度看，該項目是可行的。

參考文獻(xiàn)

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[2]GBZ/T 250—2014，工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[3]GBZ 117-2015，工業(yè)X射線探傷放射防護(hù)要求[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[4]李遠(yuǎn).某企業(yè)X射線檢測裝置環(huán)境影響評價[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016（19）：46-49.