某公司新增工業(yè)X射線探傷機(jī)輻射安全分析報(bào)告

何婷　譚文博　時(shí)光　李穎驍　張翔

摘 要

某公司由于工作需要，需新增使用 1臺(tái)工業(yè) X 射線探傷機(jī)，用于各種工件的無損檢測(cè)。本文針對(duì)該X射線探傷機(jī)進(jìn)行了輻射安全分析評(píng)價(jià)。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(huì)對(duì)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(píng)價(jià);輻射防護(hù)

中圖分類號(hào)： R14 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(tái)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(tái)周向X射線探傷機(jī)。

依據(jù)環(huán)辦函[2015]1758號(hào)、川環(huán)函[2016]154號(hào)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(píng)價(jià)，編制輻射安全分析報(bào)告。

1 項(xiàng)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(tái)，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(cè)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(yàn)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(píng)價(jià)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(xiàng)目正常運(yùn)行期間對(duì)工作人員和公眾中任何個(gè)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(shí)，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，提出了嚴(yán)于國(guó)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 關(guān)注點(diǎn)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(huì)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(hào)的探傷機(jī)進(jìn)行探傷，不存在3臺(tái)探傷機(jī)同時(shí)運(yùn)行的情況，也不增加年累計(jì)曝光時(shí)間。根據(jù)該公司生產(chǎn)規(guī)模，保守估計(jì)3臺(tái)探傷機(jī)年累計(jì)最大曝光時(shí)間50h，其中本次新增探傷機(jī)年曝光時(shí)間為20h，現(xiàn)有2臺(tái)探傷機(jī)年曝光時(shí)間為30h。年用膠片3600張。本項(xiàng)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(shí)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(píng)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(xiàng)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(duì)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(xiàng)

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

輻射劑量率計(jì)算過程中需知道X射線距輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）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(chǎng)所的分區(qū)，公司將現(xiàn)有探傷工作場(chǎng)所按控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)實(shí)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(píng)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(chǎng)所屏蔽設(shè)計(jì)方案

探傷室外形為長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)心磚墻厚240mm。工件進(jìn)出鉛門為電動(dòng)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(xiàng)目在運(yùn)行中確保人員和周圍環(huán)境的安全，該公司已對(duì)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(dòng);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(dòng)裝置：在曝光室內(nèi)墻上安裝“緊急止動(dòng)”開關(guān)，該開關(guān)與控制臺(tái)上的“緊急止動(dòng)”按鈕聯(lián)動(dòng)。曝光室內(nèi)墻上設(shè)置4個(gè)“緊急止動(dòng)”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(tái)視頻監(jiān)控裝置，顯示屏位于控制臺(tái)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(dòng)鑰匙與工件門的鑰匙以及控制臺(tái)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(cè)報(bào)警儀，該報(bào)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(shí)，工作狀態(tài)指示燈亮起，同時(shí)控制臺(tái)上有聲音提示。

4.3.2 本項(xiàng)目需新增的輻射安全與防護(hù)措施

本項(xiàng)目在現(xiàn)有探傷室內(nèi)新增使用1臺(tái)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(shí)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(shí)現(xiàn)門機(jī)連鎖。

緊急止動(dòng)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(dòng)”按鈕;應(yīng)與控制臺(tái)上的“緊急止動(dòng)”按鈕聯(lián)動(dòng)。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(dòng)鑰匙與工件門的鑰匙以及控制臺(tái)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?jī)x（具有報(bào)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(xiàng)目新增探傷機(jī)額定管電壓和管電流分別為350kV和5mA。對(duì)該探傷機(jī)進(jìn)行理論計(jì)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(cè)。

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

5.2 輻射安全分析預(yù)測(cè)模式

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

（1）有用線束：按式1計(jì)算曝光室外關(guān)注點(diǎn)的劑量率：

（2）泄漏輻射：按式2計(jì)算泄漏輻射在曝光室外關(guān)注點(diǎn)的劑量率：

（3）散射輻射：按式3計(jì)算散射輻射在曝光室外關(guān)注點(diǎn)的劑量率：

5.3 輻射安全分析結(jié)果與評(píng)價(jià)

5.3.1 新增探傷機(jī)預(yù)測(cè)結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，新增探傷機(jī)以最大管電壓運(yùn)行時(shí)，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(cè)參數(shù)見表1。

計(jì)算結(jié)果顯示：1#、2#、3#、4#和5#點(diǎn)的X射線劑量率預(yù)測(cè)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(diǎn)年有效劑量為4.2×10-6mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點(diǎn)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(tái)，探傷時(shí)單機(jī)運(yùn)行。以功率最大的XXH-2505型（周向）探傷機(jī)預(yù)測(cè)其正常運(yùn)行期間對(duì)環(huán)境的輻射影響，按年最大出束時(shí)間30h進(jìn)行計(jì)算，利用因子和占用因子均取1。

各預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果為：1#、2#、3#、4#和5#點(diǎn)的X射線劑量率預(yù)測(cè)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(diǎn)年有效劑量為5.7×10-3mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點(diǎn)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(shí)，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(píng)價(jià)

（1）對(duì)工作人員的評(píng)價(jià)。

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(xiàng)目正常運(yùn)行所致各預(yù)測(cè)點(diǎn)的年有效劑量。疊加結(jié)果為：職業(yè)照射6#點(diǎn)年有效劑量為5.7×10-3mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點(diǎn)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(tái)探傷機(jī)后，公司探傷作業(yè)所致工作人員最大個(gè)人有效劑量為5.7×10-3mSv/a。該計(jì)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(shí)體屏蔽后，所致工作人員個(gè)人年有效劑量小于管理限值要求（5mSv/a）。

（2）對(duì)公眾和環(huán)境敏感點(diǎn)的評(píng)價(jià)。

本項(xiàng)目的公眾區(qū)域和環(huán)境敏感點(diǎn)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(gè)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(xiàng)目固體廢物主要是危險(xiǎn)廢物。危險(xiǎn)廢物主要有廢顯影液、廢定影液和廢膠片。本次新增1臺(tái)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(shí)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(dòng)降解為氧氣，對(duì)周圍環(huán)境影響很小[4]。

6 輻射安全管理

根據(jù)國(guó)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(cè)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(shí)針對(duì)本次新增探傷機(jī)，公司升級(jí)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(tái)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(shí)，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(gè)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(gè)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(duì)環(huán)境基本沒有影響。因此，在實(shí)施了輻射污染防治措施要求后，從輻射安全角度看，該項(xiàng)目是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]GB18871-2002，電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[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(guó)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

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