張劍泉

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

工業(yè)射線探傷的防護

張劍泉

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

工業(yè)探傷用射線主要有γ射線、X射線兩種。對于射線檢測人員，應(yīng)通過時間防護、距離防護以及屏蔽防護等手段，控制外照射的劑量，使其保持在合理的最低水平，不超過國家輻射防護標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的劑量當(dāng)量限值。

工業(yè)探傷;射線防護;防護設(shè)備

1 前言

工業(yè)探傷用射線主要有γ射線、X射線兩種，對人體的傷害為射線灼傷，射線輻射損傷主要與射線的種類、能量、輻射劑量、照射方式、照射部位等有關(guān)。劑量25拉德以下照射對人體不會產(chǎn)生確定性效應(yīng)，50拉德以上就可能產(chǎn)生后果。人的腹部、頭部、胸部都是受照射危險部位，應(yīng)注意防護。人體受到射線照射的方式有體外的射線照射(簡稱外照射)和射線源進入體內(nèi)而使人體所受到的照射(簡稱內(nèi)照射)兩種。對于射線檢測人員，主要考慮的是外照射的輻射防護，而外照射防護的基本原則是避免或盡量減少來自體外的各種射線對人體的照射時間和照射劑量。

2 輻射防護措施

2.1 時間防護

時間防護的原理是:在輻射場內(nèi)的人員所受照射的累積劑量與時間成正比，因此，在照射率不變的情況下，縮短照射時間便可減少所接受的劑量，或者人們在限定的時間內(nèi)工作，就可能使他們所受到的射線劑量在最高允許劑量以下，確保人身安全(僅在非常情況下采用此法)，從而達到防護目的。時間防護的要點是盡量減少人體與射線的接觸時間(縮短人體受照射的時間)。

根據(jù):劑量=劑量率×?xí)r間，因此可根據(jù)照射率的大小確定容許的受照射時間。

2.2 距離防護

距離防護是外部輻射防護的一種有效方法，采用距離防護的射線基本原理是將輻射源作為點源的情況下，輻射場中某點的照射量、吸收劑量均與該點和源的距離的平方成反比，我們把這種規(guī)律稱為平方反比定律，即輻射強度隨距離的平方成反比變化(在源輻射強度一定的情況下，劑量率或照射量與源的距離平方成反比)。增加射線源與人體之間的距離便可減少劑量率或照射量，或者說在一定距離以外工作，使人們所受到的射線劑量在最高允許劑量以下，就能保證人身安全。從而達到防護目的。距離防護的要點是盡量增大人體與射線源的距離。

平方反比定律可用公式說明:

式中:IA，距離A處的射線強度;IB，距離B處的射線強度;FB，射線源到B處的距離;FA，射線源到A處的距離。

該公式說明射線一定時，兩點的射線強度，與它們的距離平方成反比，顯然，隨著距離的增大將迅速減少受輻照的劑量。不過要注意:上述的關(guān)系式適用于沒有空氣或固體材料的點射線源，實際上的射線源都是有一定體積的，并非理想化的點源，而且還必須注意到輻射場中的空氣或固體材料會使射線產(chǎn)生散射或吸收，不能忽略輻射源附近的墻壁或其他物體的散射影響，使得在實際應(yīng)用時應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃缶嚯x以確保安全。

2.3 屏蔽防護

屏蔽防護的原理是:射線穿透物質(zhì)時強度會減弱，一定厚度的屏蔽物質(zhì)能減弱射線的強度，在輻射源與人體之間設(shè)置足夠厚的屏蔽物(屏蔽材料)，便可降低輻射水平，使人們在工作時受到的劑量降低至最高允許劑量以下，確保人身安全，達到防護目的。屏蔽防護的要點是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的屏蔽材料。

對于X射線常用的屏蔽材料是鉛板和混凝土墻，或者是鋇水泥(添加有硫酸鋇也稱重晶石粉末的水泥)墻。

屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值層(半價層)的概念。在X射線檢測中利用的是寬束X射線，表1給出了寬束X射線在鉛和混凝土中的近似半價層厚度T1/2和1/10價層厚度T1/10。注意:由于鉛板的純度及純凈度、混凝土的配方以及組織結(jié)構(gòu)上必然存在的差異，因此表中給出的半價層厚度只能作為參考值，在實際應(yīng)用中必須考慮增加保險量。

表1 強衰減、寬X射線束的近似半價層厚度T1/2和1/10價層厚度T1/10

在屏蔽防護計算中，需要考慮兩個方面的因素，即由射線源直接穿過屏蔽物的初級輻射屏蔽，射線在屏蔽物上引起的散射輻射也是需要考慮屏蔽的。

下面結(jié)合具體例題予以說明:

①初級X射線屏蔽

首先確定屏蔽透射量，然后根據(jù)由實驗測量得到的射線減弱曲線求出所需要的屏蔽層厚度。

屏蔽透射量B=PR2/WUT

式中:

B——X射線的屏蔽透射量，R/(mA·min)(在1m處)數(shù)值上:1R≈1rem;

P——每周最大容許劑量當(dāng)量，職業(yè)性照射為P=0.1rem/周;放射性工作場所鄰近人員P=0.01rem/周;

R——X射線源到操作者的距離，m;

T——居留因子;

W——工作負(fù)荷，mA·min/周(指高壓通電時間)(即每周的工作負(fù)擔(dān)，在數(shù)值上等于每周工作時間與管電流的乘積)。

U——使用因子GB4792－1984《放射衛(wèi)生防護基本標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定放射性工作人員受到全身均勻照射時的年劑量當(dāng)量不應(yīng)超過5rem，一年365 d共52周，按國家法定工作時間(即扣除周六、日和法定節(jié)假日)應(yīng)為250 d約36周，但為了從嚴(yán)考慮(例如加班)，取50周計算得到0.1rem/周的限值，公眾人員個人受到的年劑量當(dāng)量應(yīng)低于0.5rem，即為0.1rem/周的限值。如果射線照射工作場地鄰近非職業(yè)射線照射工作人員的工作現(xiàn)場時，應(yīng)考慮屏蔽的最大容許劑量當(dāng)量按公眾人員標(biāo)準(zhǔn)計算。

全居留T=1(這是表示工作人員在工作場所停留情況的因子，分為全居留、部分居留、偶然居留三種情況。全居留T=1是指經(jīng)常有人員停留的地方所考慮的因子，適用于控制區(qū)，包括控制室、鄰近的暗室、工作室、實驗室、走廊、休息室和職業(yè)性照射人員常規(guī)使用的辦公室，以及位于射線機房鄰近建筑物中用于居留的房屋和商店、辦公室、居住區(qū)、運動場及其他生產(chǎn)工作場所等;部分居留T=1/4是指有部分時間里有人員停留時考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如日常非職業(yè)性照射人員所用的公共走廊、公共房間、休息室、娛樂室、電梯、無人管理的停車場等;偶然居留T=1/16是指偶然有人員經(jīng)過情況下考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如公共浴室、樓梯、自動電梯、行人、車輛通道等)。

U是表示射線利用程度的一個因素，分為充分使用、部分使用、不常使用三種情況。充分使用U=1，是指直接承受射線照射，例如透照室內(nèi)直接受到有效射線束照射的門、墻、天花板、地面、窗口;部分使用U=1/4，是指不直接受到射線照射，例如射線機房內(nèi)不直接受到有效射線束照射的門、墻、天花板、地面、窗口;不常使用U=1/16，是指基本上不受到有效射線的照射。

②散射X射線的屏蔽

初級X射線照射到物體(這里指屏蔽物)時將有散射X射線發(fā)生，我們可以把散射體看作為輻射源，散射X射線照射量的大小一般用距離散射體1m處散射X射線照射量與入射初級X射線照射量之比來表示，它與初級射線的性質(zhì)、射線源到物體的距離、散射體受初級射線照射的面積和散射角度等許多因素有關(guān)。表2給出散射的S值與入射光子能量的關(guān)系:

表2 散射的S值與入射光子能量的關(guān)系

P——每周最大容許劑量當(dāng)量，職業(yè)性照射為P=0.1rem/周，放射性工作場所鄰近人員，P=0.01 rem/周;

W——工作負(fù)荷，mA·min/周(指高壓通電時間);

T——居留因子，全居留T=1;

RS1——散射體到散射點的距離，m;

RS2——射源到散射體的距離，m;

F——散射面積，cm;

S——散射面積為400 cm2時離散射體1m處的散射輻射產(chǎn)生的照射量與入射輻射照射量之比;

400——測量 S時的散射面積，cm2。

對于0.5MeV以下的X射線可認(rèn)為主要的散射X射線與初級X射線具有相同的減弱特性，計算出Bs值后可從X射線減弱曲線查得相應(yīng)的屏蔽厚度。

概括而言，時間防護的要點是盡量減少人體與射線的接觸時間，距離防護的要點是盡量增大人體與射線源的距離，屏蔽防護的要點是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的足夠厚度的屏蔽材料，最終目標(biāo)是要使射線檢測工作人員承受的輻射劑量在國家輻射防護安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值以下。

2.4 加強劑量監(jiān)測

保證射線源安全運行，避免各種人為事故的發(fā)生。

3 結(jié)論

通過實例說明，只要遵循上述各項基本原則和方法，配備必要的防護設(shè)備，嚴(yán)格遵守射線操作安全規(guī)程，我們就能夠避免射線對人體可能造成的危害，做到“常在河邊走，就是不濕鞋”。

TQ050.7

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2010－04－21