射線無損檢測技術的防護研究

肖長華 石巍 徐建軍

江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院鹽城分院 江蘇鹽城 224052

射線無損檢測技術是指用高能量的射線，例如X射線、γ射線、中子流等，穿透物品，以感光膠片記錄結果的一種技術，此技術主要應用于物品內部缺陷的檢測。其原理是射線在穿透物品時，因受到物質的阻力而削減了強度，削減的程度由物質的阻力系數和厚度決定。

1 射線檢測技術的優缺點

1.1 射線檢測技術的優點

射線無損檢測技術適用于所有目前市面上的金屬材料，例如：鋼、鈦、銅、鋁等，該技術對物品的規格形狀、表面粗糙度、材料晶粒度等沒有苛刻的要求。射線檢測底片的圖像比較直觀，定性定量較為準確，直接記錄結果的檢測底片可以可長期保存。對體積型缺陷諸如氣孔、夾渣等檢出率高[1]。

1.2 射線檢測技術的缺點

射線檢測技術也存在較明顯的缺點，首先是檢測成本過高、速度慢，其次是在實際檢測中需要提前進行合理角度的選擇，并且在檢測裂紋與未熔合處時可能會出現漏檢的情況[2]。射線對人體有傷害，射線檢測操作中需采取嚴格防護措施。

2 射線損傷的研究

2.1 射線損傷的原理

射線檢測時產生的電離輻射把能量傳遞給物質，從原子水平開始產生激發或電離，然后促使分子出現破壞，又進一步損壞機體組織和器官的正常活動，破壞組織和器官的結構，引起機體繼發性的損傷，嚴重可導致死亡。

2.2 射線損傷的影響因素

射線損傷是一個復雜的過程，它與射線性質、照射劑量、照射強度、照射部位、照射面積等直接相關。

2.2.1 射線性質

射線性質指的是高能射線的類型和能量等級。不同的射線種類產生的電離程度不同，相應的生物效應也不一樣。即便是一樣的射線種類，射線能量不一樣時，產生的損傷也不一樣。

2.2.2 照射劑量

照射劑量在人體組織或器官中是累積的，一般來說，照射劑量越大，造成的損傷也越大。但是，照射劑量存在個體差異，同樣的照射劑量，有些人可能出現嚴重損傷，另一些人可能只是輕微甚至沒有損傷。

2.2.3 照射強度

在總的照射劑量相同時，低照射強度的多次照射造成的損傷比高照射強度的少量照射要小得多。因此，當使用射線檢測時，應采用低照射強度分散進行。

2.2.4 照射部位

照射部位不同，產生的損傷也不一樣。主要原因在于人體組織和器官對射線照射的敏感性不一樣。例如，一定照射劑量的射線照射手足沒有造成嚴重損傷，而同樣照射劑量的射線照射全身，則可能致人死亡。

2.3 射線損傷的結果

射線對人體組織和器官帶來的損傷，一般為確定性效應以及隨機性效應。當射線照射人體組織和器官時，如果滅殺了足夠多的細胞，而這些細胞又得不到補充，則細胞大量死亡可在組織或器官出現的嚴重功能性損傷，確定性效應的嚴重程度與照射總量直接相關，并且有一個閾值，當照射總量小于某一個劑量值，滅殺的細胞數量較少，不足以引起出現可檢查到的損傷，在健康人群中出現的損傷概率為零。但是，隨著照射劑量的增大，當照射劑量增加到某一個劑量值時，其損傷概率陡然上升到100%，必然檢查到嚴重的損傷，這種射線照射引起的損傷效應就是確定性效應，這時的照射總量稱為劑量閾值。

隨機性效應不存在劑量閾值，它發生的概率隨著照射總量的增大而變高，但是它發生損傷的嚴重程度與照射總量的多少并不相關。隨機性效應會造成兩種結果：一是發生在身體細胞內部，射線照射使體細胞發生基因突變或染色體畸變而未被殺死，這些發生變異的細胞繼續存活，經過一段時間的增殖后，可能在身體內誘發癌細胞，導致人體患癌，變異細胞的增殖直至誘發癌癥發作的時間，稱為潛伏期，射線照射導致人體患癌的隨機性效應稱為致癌效應；二是發生在生殖組織細胞，當射線照射使生殖組織細胞基因突變或染色體畸變時，就有可能遺傳給受照射者的后代，使其后代出現遺傳疾患，并且不同的遺傳疾患會按照一定的遺傳規律有概率的一直遺傳下去，這種射線照射導致出現遺傳疾患的隨機性效應稱為遺傳效應。

3 射線防護的研究

在自然環境中，天然存在多種射線和放射性物質，完全避免射線輻射是不能夠做到的。因此，射線防護的目的在于控制射線對人體照射的傷害，使之保持在合理的最低水平，保護人體在射線照射時所受到的當量劑量不超過國家規定的標準。射線檢測技術的防護研究有三個基本內容是：時間、距離和屏蔽。

3.1 時間-控制射線對人體的曝光時間

人體對射線的吸收劑量是累計的，當達到閾值時就會出現確定性損傷。因此，我國現行放射防護標準《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》對劑量限值做了明確規定。在射線檢驗現場，檢測人員應佩戴個人劑量監測儀器，一般為兩個，一個是劑量報警儀（圖1），現場讀取所處區域的射線劑量，當射線劑量超出許可值時，發出警示；另一個是由衛生防護監管部門提供的個人劑量計（圖2），可累計照射劑量，每個季度監測一次，以確保檢測人員的吸收劑量在許可范圍內。

圖1 劑量報警儀

圖2 個人劑量計

在射線防護時間的研究中確定，在具有恒定照射量區域內的人，其累積的照射劑量與照射強度及照射時間成正比關系：

由上式可見，在射線照射強度不變的情況下，照射時間越長，現場人員所接受的照射劑量越大，組織或器官受到損傷的概率和嚴重程度也越大。因此，在射線防護時間的研究主要有兩個方面的內容，一是降低單位時間內的照射量，即降低照射強度，二是縮短照射時間。

3.1.1 降低單位時間內的照射量

單位時間內的照射量，即照射強度主要是由射線檢測工藝決定。X光機的照射強度與管電壓成正比相關，γ射線的照射強度由、與放射源的種類和活度相關。在射線檢測中，應根據待檢測的物品材料，選擇符合標準要求的最小射線功率及對應的管電壓，并調整檢測位置和角度，使輻射能量降到最低極限。同時，調整好X射線機的照射方向，受照射人員應避免處于直接照射的位置，降低單位時間的照射強度，相應的降低了單位時間內的照射量。

3.1.2 縮短照射時間

對于檢測人員而言，要求對射線檢測的工藝相當熟悉，對儀器設備的操作熟練，現場動作盡量簡單迅速，縮短現場工作時間，減少不必要的照射時間。當一項檢測工作時間較長時，也可幾個人輪換操作，縮短每個人的照射時間。在現場具體檢測作業時，應嚴格按照操作規程，在檢測人員放置好膠片、對應好設備并離開現場到達安全位置后，方可啟動設備或鏈接放射源進行檢測；當設備停止運行或放射源已回收至源箱后，檢測人員才能去往檢測地點更換膠片及擺放設備位置。

3.2 距離-控制射線源到人體的距離

當射線源位置一定時，照射總量與人體到射線源距離的平方值成反比。因此，在條件允許的情況下，應盡量增大人與射線源之間的距離。尤其是無屏蔽的室外工作，應盡量利用連接電纜長度達到距離防護的目的。在射線檢測場地應拉起警示帶（圖3），一方面保證檢測人員與射線源的距離，另一方面也警示旁人不能靠近，以免受到損傷。

圖3 檢測現場警示帶

3.3 屏蔽-在人體與射線源之間隔一層吸收物質

射線通過物品時，強度會被削弱，削弱的程度與物品的原子序數度正相關。當人與射線源之間的距離無法改變，而時間又受到工藝操作的限制時，只能采用屏蔽防護。

例如，在固定場所射線檢測中，應當考慮射線機的功率大小對固定場所屏蔽防護的要求，當采用大功率射線機替代原來的小功率機器時，需要進行屏蔽防護的設計，增加鉛板或者其他屏蔽防護的方式，使探傷室外檢測到的射線劑量低于法規要求。

除了鉛板面積及厚度和屏蔽墻外，屏蔽墻與門的縫隙寬度、室內換氣口的位置也會影響外部的射線劑量數值。在探傷室搭建過程中，防護門與墻體之間存在縫隙寬度是不可避免的，但應盡可能保證其寬度能使得縫隙內輻射劑量率符合相應的規定。通過在通風口安裝鉛制百葉窗的方式，在檢測的過程中關閉通風口來控制其環境輻射率在合理的范圍之內[3]。

防護門（圖4）的啟閉應與射線檢測工作的開關相關聯，確保做到防護門關閉時方可進行射線檢測，射線檢測未完成時，防護門無法開啟。在射線檢測工作進行中時，同時以警示燈、廣播提醒等手段，確保不損傷他人。

圖4 防護門

3.4 其他防護措施

3.4.1 安全管理的防護措施

射線檢測操作人員應按照國家法規要求，參加必備的培訓，學習射線檢測知識，了解射線檢測及防護的原理，提高安全防護觀念，取得射線無損檢測人員資格證，執證上崗。

3.4.2 持續提升射線安全防護措施水平

無損檢測公司的管理層應加強射線檢驗的管理，對射線機、放射源的使用提出具體措施，避免出現人為事故。在日常工作中，應有射線檢測人員的培訓計劃，不斷對檢測人員進行安全防護的教育和提醒，從物資、思想、管理等各方面持續提升射線安全防護措施水平。

4 結語

總之,隨著國民經濟的發展,各行各業將對射線檢測技術提出更多、更高的要求。射線檢測技術的防護研究成果可以綜合各種方式方法協同使用，保護檢測人員，拓寬射線檢測技術的應用邊界，更好地服務經濟與社會發展。