工業(yè)料位計(jì)輻射場劑量分布研究

■曹宏寶 ■惠州市職業(yè)病防治院，廣東 惠州 516008

核技術(shù)在近年來在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等多個領(lǐng)域都得到了較為廣泛的應(yīng)用，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了有效的技術(shù)支持，工業(yè)料位計(jì)就是核技術(shù)應(yīng)用的典型例子。工業(yè)料位計(jì)具有在線控制、在線分析、在線檢測等顯著的特點(diǎn)而被日益增多的工業(yè)企業(yè)所選用。其基本工作原理是利用對射線強(qiáng)度進(jìn)行測量來將原料厚度準(zhǔn)確地計(jì)算出來，計(jì)算精度較高，在水泥廠機(jī)立窯的料位自動控制中應(yīng)用價值較高。但是由于工業(yè)料位計(jì)在使用過程中有可能會出現(xiàn)泄露的現(xiàn)象，那么就會在其附近出現(xiàn)輻射劑量異常區(qū)，會直接危害到相關(guān)的工作人員及周圍環(huán)境，因此，很有必要對工業(yè)料位計(jì)輻射場劑量分布進(jìn)行研究。

1 工業(yè)料位計(jì)的組成及輻射場形成機(jī)理

工業(yè)料位計(jì)是由后續(xù)控制電子電路、電離室γ 射線探測器、防護(hù)鉛罐、γ輻射源等多個部件組成，137CS源是工業(yè)料位計(jì)最為常用的放射源，所釋放出來的γ 射線能量可以達(dá)到0.661Mev。137CS放射源衰變之后就會產(chǎn)生β射線和γ 射線，而β 射線的射程只有幾厘米，輻射范圍極為有限，基本不會影響到周圍環(huán)境，由此可見，γ 射線才是最為主要的污染源。物質(zhì)與γ 射線在一起作用，會產(chǎn)生電子對效應(yīng)、康普頓散射、光電效應(yīng)三種形式。這三種形式的發(fā)生率往往直接與作用物質(zhì)的原子序數(shù)、射線能量存在著較為密切的關(guān)聯(lián)，電子對效應(yīng)主要是物質(zhì)與高能量光子相互作用的形式，康普頓散射主要是物質(zhì)與中等能量光子相互作用的形式，光電效應(yīng)則主要是物質(zhì)與低能量光子相互作用的形式。

因此，物質(zhì)對射線的散射是工業(yè)料位計(jì)輻射場的形成基礎(chǔ)，射線與料封管中的物質(zhì)發(fā)生康普頓散射效應(yīng)，料封管成為射線路徑中的散射物，它對料位計(jì)的輻射劑量分布會產(chǎn)生影響。

2 工業(yè)料位計(jì)輻射場劑量分布的測量

2.1 測量儀器

選用X-γ 輻射檢測儀(型號為AT1123 型)來測量工業(yè)料位計(jì)的輻射場劑量分布，X-γ 輻射檢測儀探測器類型塑料閃爍體，該儀器響應(yīng)的能量響應(yīng)為60keV-3MeV，時間響應(yīng)大于30ms，儀器量程范圍50nSv/h-10Sv/h，測量固有誤差±15%，各項(xiàng)性能參數(shù)完全符合現(xiàn)場測量要求。

2.2 測量方法

首先，關(guān)閉放射源準(zhǔn)直孔，對環(huán)境輻射劑量本底值進(jìn)行有效地測量;其次，將放射源準(zhǔn)直孔打開來進(jìn)行逐點(diǎn)測量。單次測量時間為10s，每個測點(diǎn)測量次數(shù)為5 次，測量結(jié)果則為5 次測量的平均值。

2.3 測量結(jié)果

表1 A 企業(yè)料位計(jì)輻射劑量分布測量結(jié)果

(1)A 企業(yè)料位計(jì)劑量分布。基于現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境條件來將平面布點(diǎn)圖繪制成如圖1 所示，料位計(jì)輻射劑量分布測量結(jié)果如表1 所示。由表1 可以看出，劑量較大的異常區(qū)出現(xiàn)在工業(yè)料位計(jì)的放射源一側(cè)，同時由于附近建筑物的影響，個別區(qū)域還出現(xiàn)了劑量削弱或者劑量疊加的現(xiàn)象。本次測量的最大值出現(xiàn)在5 號測點(diǎn)，距源3m 范圍內(nèi)，由于劑量已經(jīng)達(dá)到了354.94 ×10-8Sv/h，那么應(yīng)該要重點(diǎn)關(guān)注。而工業(yè)料位計(jì)探測器的另外一側(cè)輻射劑量很小，基本不會對工作人員身心健康造成影響，因此，可在這一側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

圖1 A 企業(yè)料位計(jì)平面布點(diǎn)圖

(2)B 企業(yè)料位計(jì)劑量分布?；诂F(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境條件來將平面布點(diǎn)圖繪制成如圖2 所示，料位計(jì)輻射劑量分布測量結(jié)果如表2 所示。由表2 可以看出，劑量較大的異常區(qū)出現(xiàn)在工業(yè)料位計(jì)的放射源一側(cè)，同時由于附近建筑物的影響，個別區(qū)域還出現(xiàn)了劑量削弱或者劑量疊加的現(xiàn)象。本次測量的最大值出現(xiàn)在9 號測點(diǎn)，距源3m 范圍內(nèi)，由于劑量已經(jīng)達(dá)到了259.33 ×10-8Sv/h，那么應(yīng)該要重點(diǎn)關(guān)注。而工業(yè)料位計(jì)探測器的另外一側(cè)輻射劑量很小，基本不會對工作人員身心健康造成影響，因此，可在這一側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

表2 B 企業(yè)料位計(jì)輻射劑量分布測量結(jié)果

圖2 B 企業(yè)料位計(jì)平面布點(diǎn)圖

3 結(jié)語

總之，對A 企業(yè)和B 企業(yè)的料位計(jì)輻射劑量分布測量結(jié)果進(jìn)行綜合發(fā)現(xiàn):劑量較大的異常區(qū)都出現(xiàn)在工業(yè)料位計(jì)的放射源一側(cè);料封管中的物質(zhì)、放射源活度與異常區(qū)的劑量強(qiáng)度、輻射半徑都存在著較為密切的關(guān)系;與放射源后方相比，放射源兩側(cè)的輻射場劑量都較大，呈現(xiàn)出較為明顯的“雙峰”狀。而工業(yè)料位計(jì)探測器的另外一側(cè)輻射劑量很小，基本不會對工作人員身心健康造成影響，因此，可在這一側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

［1］高起發(fā)，高秀玉.呂振祥秦山核電站首爐燃料組件生產(chǎn)對輻射環(huán)境影響的初步分析［J］.輻射防護(hù)，2011，17(01):144-145.

［2］談春明，向新程，劉以思.用蒙特卡羅方法計(jì)算集裝箱檢測大廳輻射場劑量分布及其散射體的影響［J］.輻射防護(hù)，2010，16(6):341-347.

［3］李正平，徐超，吳瑞生.雨nteCarlo 模擬研究Y 射線密度計(jì)的輻射劑量場，核技術(shù)［J］.2006，16(03):178-181.

［4］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)—建筑材料放射性核素限量［S］，2001.

［5］復(fù)旦大學(xué)清華大學(xué)北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方法(第二版修訂本)上冊［M］.北京:原子能出版社，1985.