I類放射源運(yùn)輸?shù)妮椛洵h(huán)境影響分析
——以某輻照中心某次放射源鈷-60運(yùn)輸為例

何　岱

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，成都　611139)

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· 環(huán)境輻射 ·

I類放射源運(yùn)輸?shù)妮椛洵h(huán)境影響分析
——以某輻照中心某次放射源鈷-60運(yùn)輸為例

何岱

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，成都611139)

以某輻照中心I類放射源運(yùn)輸過程為例，通過介紹了放射源運(yùn)輸環(huán)境影響的劑量估算模式，并采用該模式實(shí)例計(jì)算，結(jié)果表明，正常工況和事故工況對工作人員及公眾所致的輻射水平符合GB11806-2004規(guī)定；還簡要對I類放射源在運(yùn)輸中涉及裝載容器、裝運(yùn)工具、事故分析等方面的輻射環(huán)境影響分析。

放射源;運(yùn)輸;輻射影響

近年來，隨著從事核能技術(shù)行業(yè)的壯大，此領(lǐng)域中放射源的運(yùn)輸數(shù)量也不斷增加。I類放射源的運(yùn)輸是放射性物質(zhì)運(yùn)輸類型的B(U)型貨包運(yùn)輸。目前，國家對放射性物質(zhì)的運(yùn)輸管理也相當(dāng)嚴(yán)格，對運(yùn)輸工作人員及運(yùn)輸工具也有嚴(yán)格的規(guī)范要求，比如《放射性物質(zhì)安全運(yùn)輸規(guī)定》(GB11806-2004)[1]、《放射性物質(zhì)運(yùn)輸包裝質(zhì)量保證》(GBl5219-94)等。同時(shí)，放射源的運(yùn)輸過程中對運(yùn)輸工作人員和公眾的輻射影響也備受關(guān)注，成為共同研究的課題。本文以某輻照中心某次放射源鈷-60運(yùn)輸為例，分別對運(yùn)輸貨包類型、結(jié)構(gòu)、性能等方面進(jìn)行分析，并通過介紹劑量模式簡單分析運(yùn)輸中的輻射環(huán)境影響。

1　貨包及裝載

1.1貨包

1.1.1貨包類型、結(jié)構(gòu)

放射源運(yùn)輸貨包(以下簡稱貨包)劃屬《放射性物質(zhì)安全運(yùn)輸規(guī)定》[2](GB11 806—2004)中的B(U)型貨包。貨包由放射源和運(yùn)輸容器組成。

某輻照中心在某次運(yùn)輸工作中，需運(yùn)輸?shù)姆派湓礊?6枚鈷-60，26枚鈷-60放射源存放在輻照室貯源水井內(nèi)的輻照升降裝置的源架上，平時(shí)置于井底。

運(yùn)輸容器由容器本體、屏蔽蓋、裝源吊籃、防火蓋、防火罩和支座等六部分組成，彼此間用螺栓連接緊固。前三部分組成容器的包容體，后三部分是包容體的保護(hù)性部件。容器的全部結(jié)構(gòu)材料均采用Crl8Ni9Ti或Crl8Ni9不銹鋼，屏蔽材料是鉛，隔熱材料是膨脹蛭石粉和硬質(zhì)木板，螺栓材料是2Crl3不銹鋼，另外容器的關(guān)鍵尺寸、容器重量等也很重要，如關(guān)鍵尺寸需注意：內(nèi)腔尺寸、包容體外形尺寸、最大外形尺寸、重量、內(nèi)容物等，明確這些尺寸信息，對容器運(yùn)輸安全有了重要的保證。

1.1.2貨包性能要求

在貨包設(shè)計(jì)方面，放射源運(yùn)輸?shù)呢洶鼞?yīng)按照《放射性物質(zhì)安全運(yùn)輸規(guī)定》(GB11806-2004)中有關(guān)貨包的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。使放射源裝卸和運(yùn)輸正常工況和事故工況對工作人員和公眾受照劑量以及對環(huán)境的影響滿足GB11806-2004的有關(guān)規(guī)定要求。

輻照中心在本次運(yùn)輸鈷-60放射源的運(yùn)輸容器，是專門運(yùn)輸工業(yè)輻照鈷-60放射源的運(yùn)輸容器(IRS-I型)，并經(jīng)國家核安全局審查相關(guān)申請文件并現(xiàn)場見證試驗(yàn)，滿足國家核安全法規(guī)和國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)B(U)型包裝容器設(shè)計(jì)的基本要求。提供鈷-60放射源的運(yùn)輸容器的廠商應(yīng)獲取國家核安全局頒發(fā)的《IRS-I型鈷-60輻照用放射源包裝容器設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書》。

1.1.3貨包的表面輻射水平

某輻照中心需運(yùn)輸?shù)?6枚鈷-60放射源的目前活度根據(jù)各放射源出廠活度，通過計(jì)算可得出26枚鈷-60放射源目前總活度為4.43×1015Bq(約11.98萬Ci)，屬于I類放射源，從而得出容器表面輻射水平。在估算運(yùn)輸放射源對環(huán)境的影響時(shí)，應(yīng)采用運(yùn)輸容器最大裝源活度(即7.4×1015Bq(2×105Ci))，對容器表面輻射水平進(jìn)行保守計(jì)算。容器表面輻射水平估算值見表1。

表1　容器表面表面輻射水平

根據(jù)GBll806的6.11節(jié)中分級的劃分規(guī)定，貨包外表面上任一點(diǎn)的最高輻射水平在0.5mSv/h～2mSv/h之間，并且運(yùn)輸指數(shù)(TI)在1～10之間，則此運(yùn)輸分級屬Ⅲ級(黃)。本項(xiàng)目運(yùn)輸貨包表面輻照射水平不大于991.87μSv/h，運(yùn)輸指數(shù)(TI)為6.3，故運(yùn)輸?shù)燃墤?yīng)屬Ⅲ級(黃)。

本次運(yùn)輸貨包表面污染水平(如表1所示)按照GB11806的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行控制，即β、γ和低毒性α發(fā)射體，不大于4Bq/cm2。

1.2裝載及運(yùn)輸要求

1.2.1裝載工具

運(yùn)輸容器裝卸的主要工具有：吊車和行車。吊車用于整個(gè)運(yùn)輸容器在輻照中心室外的移動(dòng)和定位；行車用于整個(gè)運(yùn)輸容器在輻照中心室內(nèi)和倒源工號內(nèi)的移動(dòng)和放置。

對于鉆-60放射源，在輻照中心采用長柄鉤具，將鈷-60放射源放入運(yùn)輸容器的吊籃內(nèi)；在倒源工號熱室內(nèi)采用機(jī)械手，將鈷-60放射源放入貯源水井內(nèi)。

1.2.2運(yùn)輸要求

在運(yùn)輸方面，輻照中心此次采用公路運(yùn)輸，運(yùn)輸工具是柴油型卡車，為了保障運(yùn)輸安全，還增派1輛前導(dǎo)車(警車)、1輛服務(wù)車和1輛指揮車。在容器固定方面，注意防止鈷-60放射源運(yùn)輸容器在運(yùn)輸過程中發(fā)生位移，甚至甩落。將鈷-60放射源運(yùn)輸容器固定在料車的指定位置，用手拉葫蘆與容器上部吊耳從四個(gè)方向?qū)︹?60放射源運(yùn)輸容器進(jìn)行固定，容器固定好后用鐵絲鎖緊手拉葫蘆。同時(shí)，在運(yùn)輸容器本體外另加有支座，支座作為整體容器的輔助組成部分，通過四個(gè)連接螺栓使其與容器本體牢固連接起來。并在運(yùn)輸工具以及運(yùn)輸容器上設(shè)置了明顯的放射性標(biāo)識和中文警示說明。

2　正常運(yùn)輸情況的輻射環(huán)境影響

2.1源項(xiàng)

輻照中心在此次運(yùn)輸工作中，主要涉及26枚鈷-60放射源。各枚鈷-60放射源在運(yùn)輸中活度依據(jù)放射源出廠活度，通過計(jì)算得出見表2。從表2可見，本次運(yùn)輸?shù)?6枚鈷-60放射源總活度為4.43×1015Bq(約119 832Ci)。

表2　放射源運(yùn)輸活度

在估算鈷-60運(yùn)輸放射源對環(huán)境的影響時(shí)，采用運(yùn)輸容器最大裝源活度(即7.4×1015Bq)，對容器表面輻射水平進(jìn)行保守估算。貨包表面輻照射水平不大于2mSv/h，距貨包表面1m處輻射水平不大于192 μSv/h。

放射性核素鈷-60(60Co)，主要γ射線能量為1.17Mev和1.33Mev。最大β射線能量為0.315Mev，半衰期5.27年。

本次裝載的貨包內(nèi)容物為4.43×1015Bq，而本次裝載容器的設(shè)計(jì)最大裝載內(nèi)容物為7.4×1015Bq。本次裝載量及容器要求是符合《放射性物質(zhì)安全運(yùn)輸規(guī)定》(GB11806-2004)的規(guī)定要求，裝載的內(nèi)容物不超過B(U)型貨包所允許的放射性活度的內(nèi)容物。

2.2劑量估算模式[2]

采用IAEA提供的專門用于評價(jià)放射性物質(zhì)運(yùn)輸引起的輻射影響的RADTRAN4.0程序的技術(shù)手冊中的劑量估算模式。

2.2.1公路運(yùn)輸人員的劑量模式

(1)車組人員的積分劑量(司機(jī)和隨車人員)

式中：D為機(jī)組人員的積分劑量(人·Sv/a)；Q4為單位轉(zhuǎn)換因子，2.8×10-4(Sv.m.h)/(mSv.km.s)；DRp為貨包劑量率(mSv/h)；PPS為每次裝運(yùn)的貨包數(shù)；DIST為運(yùn)行距離；SPY為裝運(yùn)次數(shù)；Nc為運(yùn)輸工具上的機(jī)組人員數(shù)；fr、fs、fu分別為在鄉(xiāng)村、郊區(qū)和城市的人口密度區(qū)內(nèi)的行程份額；Vr、Vs、Vu分別為在鄉(xiāng)村、郊區(qū)和城市的人口密度區(qū)內(nèi)的行程速度(m/s)；FG為Y輻射引起的貨包劑量率的份額；FN為中子輻射引起的貨包劑量率的份額；d=r-de/2，這里de是貨包有效尺寸(m)；TRG、TRN為γ和中子輻射的劑量與距離關(guān)系式因子；K’o為貨包形狀因子(m)；r為源與車組人員的距離(m)。

(2)運(yùn)輸線路上其他車輛內(nèi)人員的劑量模式

①與運(yùn)輸線相反方向的車輛內(nèi)人員的劑量

②與運(yùn)輸線相同方向的車輛內(nèi)人員的劑量模式

式中：Dsd為與運(yùn)輸線路相同方向的車輛內(nèi)人員的集體劑量(人·SV)；Q5為單位轉(zhuǎn)換因子，7.7×10-8(Sv·h2·m)/(mSv·s2·l(m)；ko為點(diǎn)源貨包形狀因子(m2)；DRp為貨包劑量率(mSv/h)；PPS為每次裝運(yùn)的貨包數(shù)；DIST為運(yùn)行距離(m)；SPY為裝運(yùn)次數(shù)；PPV每輛車上的人數(shù)；F1為裝運(yùn)車輛的超車道外的交通量因子[s2/(h.m2)]；F2為裝運(yùn)車輛的超車道內(nèi)的交通量因子[s2/(h.m2)]。

2.2.2裝卸(貨包)人員的劑量模式

裝卸人員積分劑量桉下式計(jì)算：

式中：Dig為裝卸人員的積分劑量(人·SV)；Q2為1.0×10-3(Sv/mSv)；K'0為貨包形狀因子(m)；DRp為貨包劑量率(mSv/h)；PPS為每次裝運(yùn)的貨包數(shù)；dI為源距裝卸人員/檢查人員的平均距離(m)；TH為照射時(shí)間(h)；NH為每次裝運(yùn)的平均裝運(yùn)次數(shù)；PPH為每次裝卸/檢查的受照人數(shù)；SPY為裝運(yùn)次數(shù)。

2.3劑量估算的參數(shù)選取

參數(shù)選取時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循如下原則：

(1)按照實(shí)際運(yùn)輸情況獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：放射源的活度及運(yùn)輸物質(zhì)的特性，運(yùn)輸指數(shù)，貨包特征尺寸、沿線車輛流量、道路類別、運(yùn)輸?shù)目偩嚯x、中途停車時(shí)間、貨包裝運(yùn)次數(shù)、運(yùn)輸工作人員等；

(2)如果不能獲取運(yùn)輸時(shí)具體實(shí)際數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)參照相關(guān)資料和實(shí)際調(diào)查收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：事故發(fā)生率的份額，農(nóng)村、郊區(qū)和城市的行程份額，中途停車期間平均受照人數(shù)，道路中同行駛的其他車輛上的平均人數(shù)。

本文列舉的輻照中心在此次運(yùn)輸工作中，數(shù)據(jù)參數(shù)選取：

貨包內(nèi)的26枚鉆-60放射源活度，根據(jù)各枚鈷-60放射源的出廠活度，通過計(jì)算得出，(詳見表2)。鈷-60核素的光子能量采用RADTMN4.0程序中的缺省值。此次只裝運(yùn)一個(gè)貨包。貨包的特征尺寸為1.495m。運(yùn)輸指數(shù)取6.3。運(yùn)輸鈷-60放射源機(jī)組人數(shù)共計(jì)20人(包括：司機(jī)、裝卸人員、輻照監(jiān)測、保衛(wèi)指揮等)，運(yùn)輸路線上其他行駛車輛上的平均人數(shù)取為10人。農(nóng)村和郊區(qū)的人口密度分別為65人/km2和760人/km2，此次運(yùn)輸不涉及城市人口。全程運(yùn)輸時(shí)間約為4h，全程共125km。本次運(yùn)輸任務(wù)無中途停車檢查和休息，不涉及中途停車期間對周圍公眾的照射情況。汽車在農(nóng)村、郊區(qū)和城市的行程份額分別為91.2%、8.8%、0.0%，行駛平均速度分別為60km/h、40km/h和25km/h。

2.4劑量估算結(jié)果與評價(jià)

根據(jù)以上計(jì)算模式和參數(shù)，采用RADTRAN4.0程序所計(jì)算的運(yùn)輸人員和公眾的劑量估算結(jié)果如表3。

表3　運(yùn)輸人員和公眾的劑量結(jié)果

正常運(yùn)輸情況下，料車駕駛員、貨包裝卸人員和其他隨車人員的個(gè)人有效劑量分別為3.79×10-2mSv、4.81×10-1mSv、8.50×10-4mSv。最大值出現(xiàn)在裝卸人員(4.81×10-1mSv)，遠(yuǎn)低于本項(xiàng)目劑量約束值1.5mSv。承擔(dān)鈷-60放射源裝卸運(yùn)輸?shù)墓ぷ魅藛T(包括料車駕駛員、裝卸人員和其他隨車人員)的集體劑量總計(jì)為2.98×10-3人·Sv。

鈷-60放射源運(yùn)輸致使沿線公眾所受最大個(gè)人有效劑量為3.81×10-3mSv，遠(yuǎn)低于本項(xiàng)目劑量約束值0.01mSv。公眾集體劑量總計(jì)1.20×10-3人·Sv。

3　事故概率分析及后果評價(jià)參數(shù)[3～5]

3.1概率分析

放射性物質(zhì)的運(yùn)輸過程中可能發(fā)生的事故，按照文獻(xiàn)[1]規(guī)定的事故分類標(biāo)準(zhǔn)，可以分為8類。放射性物質(zhì)釋放事故的發(fā)生概率可以描述為每次運(yùn)輸方式中相應(yīng)的特定嚴(yán)重性的事故發(fā)生預(yù)期數(shù)，同時(shí)也需要考慮事故中貨包的響應(yīng)性。事故發(fā)生概率計(jì)算結(jié)果表4。

表4　各類事故的發(fā)生概率

3.2后果評價(jià)參數(shù)

事故后果評價(jià)中參數(shù)選擇，大致分為：貨包的參數(shù)，農(nóng)村、郊區(qū)和城市的人口密度，照射距離(處理事故工作人員、公眾的)，照射時(shí)間(公眾需據(jù)事故發(fā)生點(diǎn)采用不同值)，傳輸因子(即為，輻射在傳輸時(shí)由于各種障礙的屏蔽導(dǎo)致其傳輸能力與其在空氣傳輸能力的比值，對于城市建筑物，其傳輸因子取為0.018，對于郊區(qū)取0.87，對于農(nóng)村則不考慮)。

對于本文實(shí)例而言，根據(jù)文中模式和參數(shù)計(jì)算得到的結(jié)果見表5。

表5　事故工況對事故處理人員和公眾的劑量

根據(jù)事故假設(shè)的場景，在汽車碰撞并同時(shí)發(fā)生火災(zāi)導(dǎo)致貨包屏蔽完整性減弱20%，致使貨包表面的輻射水平增大的工況下，事故處理人員(職業(yè)工作人員)的個(gè)人有效劑量為4.60×10-1mSv，遠(yuǎn)小于事故工況下的劑量約束值50mSv。公眾受照劑量中，不涉及城市公眾，郊區(qū)較農(nóng)村公眾受照最大個(gè)人劑量大，原因是受照距離比農(nóng)村小。公眾受照的集體有效劑量郊區(qū)大于農(nóng)村，原因是彼此間人口密度不同。

4　結(jié)　論

在加強(qiáng)放射源運(yùn)輸監(jiān)管力度與相關(guān)法律法規(guī)制定的同時(shí)，放射源運(yùn)輸貨包作為一種重要屏蔽容器，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，密閉性以及抗熱沖擊性能是其完成運(yùn)輸任務(wù)的重要因素。因此，放射源運(yùn)輸貨包的容器應(yīng)嚴(yán)格按照GB11806-2004要求設(shè)計(jì)、包裝、試驗(yàn)，貨包運(yùn)輸過程中應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，可減少運(yùn)輸中的輻射事故發(fā)生。

本文例舉的輻照中心鈷-60放射源的裝卸和運(yùn)輸過程就其正當(dāng)性、安全性以及正常工況和事故工況對工作人員及公眾所致的輻射水平符合GB11806-2004規(guī)定的劑量限值要求，發(fā)生潛在事故時(shí)放射性后果不致對工作人員及公眾的健康帶來不利因素。為預(yù)防和減少裝卸、運(yùn)輸I類放射源的潛在危險(xiǎn)，建議各實(shí)施單位必須加強(qiáng)放射源運(yùn)輸?shù)陌踩芾?，?yīng)從容器設(shè)計(jì)、包裝、試驗(yàn)以及貨包運(yùn)輸?shù)榷紤?yīng)嚴(yán)格依照GB11806-2004、GB15219-94等規(guī)范執(zhí)行，應(yīng)從機(jī)構(gòu)設(shè)置、人員培訓(xùn)、規(guī)章制度完善、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急程序制定等方面，建立行之有效的輻射事故應(yīng)急預(yù)案。實(shí)現(xiàn)在正常情況和事故工況下輻射的有效控制，把危險(xiǎn)降到最低。

[1]吳錄平， 張立波.GB11806《放射性物質(zhì)安全運(yùn)輸規(guī)定》修訂[J].核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量與質(zhì)量，2005,(2):15-19.

[2]韓春彩，陳春燕，陳超,等.利用RADTRAN4程序估算放射源運(yùn)輸對工作人員和公眾輻射影響[J].中國輻射衛(wèi)生，2013,(5):596-598.

[3]劉揚(yáng).乏燃料正常運(yùn)輸情況下對有關(guān)運(yùn)輸人員和公眾的輻射影響[J].輻射防護(hù)通訊，1994,(2):45-47.

[4]劉建防.淺議放射性物質(zhì)運(yùn)輸?shù)陌踩珳?zhǔn)則與管理要求[J].新疆環(huán)境保護(hù)，2007,(2):45-47.

[5]張建崗，趙兵，王學(xué)新，等.放射性物質(zhì)運(yùn)輸事故分析及后果評價(jià)方法[J].輻射防護(hù)通訊，2003,(1):20-25.

The Radiation Environment Impact Analysis for Transportation of I Type Radioactive Source——A Case Study of the Cobalt-60 Transport in a Certain Radiation Center

HE Dai

(SichuanRadiationEnvironmentalMonitoringCenter，Chengdu611139,China)

Taking the transport process of I radiation source in a certain radiation center as the example，this study introduced the dose of Environmental Impact Estimation Model in radioactive source transportation and adopted the practical calculation of this model. The results showed that radiation levels in normal and accident conditions conformed to the regulations of GB11806-2004 to staff and the public; this study also briefly analyzed the radiation environment impact in the field of transportation, such as containers, loading tools, accident analysis and so on.

Tritiated titanium source; transportation; radiological

2016-07-07

何岱(1981-)女，重慶人,2004年畢業(yè)于電子科技大學(xué)通信工程及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)，高級工程師,現(xiàn)從事放射性環(huán)境監(jiān)測及相關(guān)方面工作，深入輻射環(huán)境的領(lǐng)域，并結(jié)合專業(yè)知識正對環(huán)境信息系統(tǒng)領(lǐng)域的開發(fā)和研究。

X537

A

1001-3644(2016)05-0076-05