某周向工業(yè)X射線探傷機(jī)輻射環(huán)境影響探討

劉辰 張厚軍

摘要：針對MG165/2.25型工業(yè)X射線探傷機(jī)，進(jìn)行了輻射環(huán)境影響預(yù)測，依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，為探傷室工作人員和公眾防護(hù)提供參考與依據(jù)。

關(guān)鍵詞：周向；X射線；探傷機(jī)；輻射環(huán)境影響

人類對電離輻射的應(yīng)用，涵蓋了從核電生產(chǎn)到醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)方面，其中在工業(yè)方面最早建立起來的應(yīng)用之一就是無損檢測。工業(yè)照相提供了一種檢測物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)是否完好的方法，主要用在容器，管道，焊點(diǎn)、鑄件等的檢測。這些設(shè)備的完整性不僅會(huì)影響產(chǎn)品的安全質(zhì)量，也會(huì)對工人、公眾、環(huán)境造成一定的影響[1]。

航天工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件大量采用焊接工藝，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品中所有Ⅰ、Ⅱ級焊縫，需要進(jìn)行百分之百X射線檢測，檢測任務(wù)量很大，但目前數(shù)字化檢測水平較低，缺少配套于焊接工藝研發(fā)的數(shù)字射線照相檢測設(shè)備，難以滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量檢測的數(shù)字化水平。某周向工業(yè)探傷機(jī)可以用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)的無損檢測，采用IP板代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠片，提高檢測質(zhì)量，滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵檢測工序快速響應(yīng)試制的數(shù)字化、高靈敏度的檢測需求。

工業(yè)探傷機(jī)開機(jī)時(shí)對周圍環(huán)境的X射線輻射影響主要有3類：第1類是初級X射線透過工件造成環(huán)境輻射影響；第2類是X射線被工件散射產(chǎn)生次級X射線即散射線；第3類是X射線探傷機(jī)開機(jī)時(shí)產(chǎn)生漏射線對環(huán)境造成輻射影響[2]。而且工業(yè)X 射線探傷機(jī)運(yùn)行過程中，X 射線照空氣可使空氣內(nèi)產(chǎn)生臭氧和氮氧化物[3]。本文通過計(jì)算探討某周向工業(yè)探傷機(jī)的輻射環(huán)境影響，為探傷室工作人員和公眾防護(hù)提供參考依據(jù)。

1 探傷室及MG165/2.25型工業(yè)探傷機(jī)相關(guān)參數(shù)

探傷室及MG165/2.25型工業(yè)探傷機(jī)最大管電壓160 kV，最大管電流6 mA，周向照射，位于探傷室內(nèi)X射線廠房。

2 X射線輻射影響預(yù)測

2.1初級屏蔽墻外0.3m處劑量率

該探傷室使用MG165/2.25X射線探傷機(jī)，為周向照射，探傷室南墻、北墻和室頂應(yīng)考慮有用線束的照射[4]。X射線探傷機(jī)的管電壓160kV，根據(jù)《工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范》（GBZ/T 250-2014），采用內(nèi)插法估計(jì)該機(jī)距輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）1m處最大輸出量為20.4mGy·m2·mA-1·min-1。南墻和北墻的屏蔽物質(zhì)厚度分別為500 mm混凝土、600 mm混凝土，透射因子B均為10-6，輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）至關(guān)注點(diǎn)的距離R分別為2.8m和8.9m。

根據(jù)《工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范》（GBZ/T250-2014）相關(guān)公式，南墻和北墻外30 cm處劑量率分別為0.93 μSv/h和0.09 μSv/h。

2.2 探傷時(shí)散射的劑量率

東墻、西墻、貨物進(jìn)出門和人員進(jìn)出門外的屏蔽物質(zhì)厚度分別為300 mm混凝土、350 mm混凝土、140 mm鉛和30 mm鉛，透射因子B分別為4×10-5、9×10-6、10-6和10-6，輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）至關(guān)注點(diǎn)的距離R分別為3.6 m、5.65 m、5.44 m和3.33 m。根據(jù)GBZ/T 250-2014 B.4.2，R02/F·α保守取50。

根據(jù)《工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范》（GBZ/T250-2014）相關(guān)公式，東墻和西墻外30 cm處散射輻射劑量率分別為0.4μSv/h和0.04 μSv/h，貨物進(jìn)出門外30 cm和人員進(jìn)出門外30 cm散射輻射劑量率分別為4.46×10-3 μSv/h和0.01 μSv/h。

2.3探傷時(shí)漏射的劑量率

根據(jù)GBZ/T250-2014中表1，X射線探傷機(jī)管電壓在150～200kV之間時(shí)，距靶點(diǎn)1m處的泄露輻射劑量率取值為2500μSv/h）。

根據(jù)《工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范》（GBZ/T250-2014）相關(guān)公式可計(jì)算出屏蔽設(shè)施外周圍漏射劑量率，東墻和西墻外30 cm處散射輻射劑量率分別為7.72×10-3 μSv/h和7.04×10-4 μSv/h，貨物進(jìn)出門外30 cm和人員進(jìn)出門外30 cm散射輻射劑量率分別為8.44×10-5 μSv/h和2.25×10-4 μSv/h。

2.4 探傷機(jī)工作人員及公眾在各關(guān)心點(diǎn)的劑量率

對初級輻射（透射）、散射輻射和漏射輻射在工作人員及公眾的劑量率進(jìn)行匯總。南墻、北墻、東墻、西墻、貨物進(jìn)出門和人員進(jìn)出門外30 cm的總劑量率分別為0.4 μSv/h、0.93 μSv/h、0.04 μSv/h、0.09 μSv/h、4.54×10-3 μSv/h、0.01μSv/h和11.3μSv/h。

2.5劑量估算

（1）輻射工作人員受照劑量

X射線廠房探傷機(jī)工作時(shí)所致控制室內(nèi)工作人員最大劑量率為0.4μSv/h，工作人員的最大附加劑量分別為0.056mSv/a遠(yuǎn)小于2mSv/a的劑量限值。

（2）公眾受照劑量

X射線廠房南墻外0.3m公眾受照劑量最大，為0.03mSv/a，小于在本項(xiàng)目的公眾劑量限值0.1mSv/a。

3 輻射照射產(chǎn)生的有害氣體預(yù)測

3.1臭氧

3.1.1有用線束的O3 產(chǎn)額

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[5]，計(jì)算有用射線束所致O3 產(chǎn)額。

3.1.2泄漏輻射的O3 產(chǎn)額

將泄漏輻射看成為4π 方向均勻分布的點(diǎn)源（包括有用束區(qū)限定的空間區(qū)），并考慮探傷室墻壁的散射線使室內(nèi)的O3 產(chǎn)額增加10%，=0.375Gy/min，R=10m（最大值），θ=+20?/-20?，G=10，容積V≈400m3。有用線束P=5.5mg/h，X射線廠房泄漏輻射的P=0.092mg/h。二項(xiàng)合計(jì)，P 總=5.6mg/h。

3.1.3 臭氧濃度

探傷室內(nèi)的產(chǎn)生臭氧一部分由通風(fēng)系統(tǒng)排到室外，另一部分自然分解。正常通風(fēng)時(shí)探傷室的換氣次數(shù)達(dá)到4.7 次/h，即tv≈0.2h/次。由式（9）計(jì)算得T 為0.16h。當(dāng)t>>T 時(shí)，臭氧達(dá)飽和濃度，由式（8）得到X射線廠房在正常排風(fēng)時(shí)探傷室內(nèi)的臭氧濃度分別為2.2×10-3mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工作場所中O3 濃度限值【《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值-化學(xué)有害因素》（GBZ2.1-2007），濃度限值為0.3mg/m3】。

探傷室內(nèi)臭氧通過排風(fēng)系統(tǒng)由排氣筒排放，經(jīng)過大氣的稀釋和擴(kuò)散作用其濃度進(jìn)一步降低，遠(yuǎn)低于大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中O3 濃度限值【《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012），1h 平均濃度為0.2mg/m3】，對周圍大氣環(huán)境的影響十分輕微。

3.2氮氧化物

在多種氮氧化物（NOx）中，以NO2 為主，其產(chǎn)額約為O3 的一半。工作場所中NO2 的濃度限值（GBZ2.1-2007，濃度限值為5mg/m3）超出O3 的10 多倍，環(huán)境空氣中其濃度限值（《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012），1h 平均濃度為0.2mg/m3與O3的濃度限值相同。因而，NOx 的產(chǎn)生和排放對周圍大氣環(huán)境的影響很小。

4 結(jié)論與建議

經(jīng)預(yù)測分析，X射線廠房輻射工作人員所受年劑量分別0.056mSv/a，公眾受照劑量最大為0.03mSv/a，均低于職業(yè)工作人員2mSv/a，公眾人員0.1mSv/a的劑量約束限值。輻射照射產(chǎn)生的臭氧和氮氧化物濃度很低，對周圍大氣環(huán)境的影響十分輕微。

建議健全放射防護(hù)管理組織和規(guī)章制度，制訂詳盡的放射事故或放射突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)應(yīng)急人員的培訓(xùn)和應(yīng)急演習(xí)訓(xùn)練，以應(yīng)對各種意外事故的發(fā)生。操作人員必須經(jīng)過放射防護(hù)知識(shí)和工業(yè)探傷專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，并經(jīng)考核合格后方可上崗。從事放射的工作人員必須按規(guī)定開展個(gè)人劑量監(jiān)測，監(jiān)測周期為每三個(gè)月測讀一次個(gè)人劑量計(jì)。

根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，該工業(yè)X 射線探傷機(jī)房正常運(yùn)行后，必須進(jìn)行放射工作場所及周圍環(huán)境輻射水平檢測，由建設(shè)單位自行組織竣工驗(yàn)收合格后，該項(xiàng)目方可正式投入使用。

參考文獻(xiàn)：

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