劉智慧 許芝劍 黃薇 胡翔 張晶 劉卓

摘 要：目的：確定X射線裝置和γ射線裝置移動(dòng)探傷時(shí)的輻射防護(hù)要點(diǎn)。方法：對(duì)照分析了X射線探傷裝置與γ射線探傷裝置工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)、分區(qū)估算方法、防護(hù)措施、潛在風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)的差異。結(jié)果：發(fā)現(xiàn)兩種移動(dòng)探傷操作均屬高危作業(yè)，但由于源項(xiàng)不同，輻射防護(hù)措施存在較大差異。結(jié)論：有針對(duì)性地制定X探傷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和管理措施，有利于工業(yè)射線探傷的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：輻射防護(hù);區(qū)別;風(fēng)險(xiǎn)X射線移動(dòng)探傷;γ射線移動(dòng)探傷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.136

移動(dòng)式工業(yè)探傷已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械冶金、化工、石化、核工業(yè)、宇航、電力和軍工等領(lǐng)域，它是在固定探傷室以外（無(wú)法用固有屏蔽進(jìn)行防護(hù)）使用射線裝置進(jìn)行的工業(yè)探傷作業(yè)。由于其使用場(chǎng)所多變的特點(diǎn)，實(shí)際使用中存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)和事故隱患，如果使用不當(dāng)或管理不善，影響操作人員和公眾健康，并可能產(chǎn)生輻射事件或事故，造成較為嚴(yán)重的社會(huì)影響。本文針對(duì)核技術(shù)應(yīng)用行業(yè)中輻射安全風(fēng)險(xiǎn)較高的探傷行業(yè)，結(jié)合環(huán)保部《X射線探傷裝置生產(chǎn)、使用及銷售的防護(hù)管理要求》課題的調(diào)研報(bào)告，綜合對(duì)比分析了常用的X射線和γ射線兩種工業(yè)探傷裝置的輻射安全防護(hù)特點(diǎn)和要求，強(qiáng)調(diào)X射線探傷和γ射線探傷的差異，為減少X射線探傷輻射安全事件/事故提供技術(shù)參考。

1 X射線探傷和γ射線探傷差異

1.1 X射線和γ射線探傷裝置構(gòu)造不同

X射線探傷裝置包括X射線管頭組裝體、控制箱及連接電纜附件組成。X射線探傷裝置分定向和周向裝置。γ射線探傷機(jī)裝置由放射源、屏蔽體、安全鎖、射源出口卡門、射源傳輸系統(tǒng)等構(gòu)成。γ探傷常用的密封放射源主要有銥-192、Se-75和鈷-60等。

1.2 X射線和γ射線探傷原理不同

X射線探傷是電子轟擊陰極靶產(chǎn)生的X射線，對(duì)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行X射線攝影或斷層檢查，根據(jù)膠片曝光的強(qiáng)度和均勻度，識(shí)別部件內(nèi)部的裂紋和氣孔等缺陷。γ射線探傷是γ放射源發(fā)出的γ射線穿過(guò)被檢物體時(shí)發(fā)生衰減，由于在被檢物的缺陷部位和其他部位射線減弱的程度不同，用來(lái)檢驗(yàn)焊接的質(zhì)量或者揭示材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法。

1.3 兩種探傷裝置特性比較

由于X射線探傷與γ射線探傷結(jié)構(gòu)、放射源、探傷原理的不同，導(dǎo)致性能不同，實(shí)際探傷過(guò)程中具備各自的特點(diǎn)及優(yōu)劣勢(shì)。兩種探傷裝置具有不同的適應(yīng)性，不能完全替代，探傷作業(yè)中互相補(bǔ)充。兩種探傷差異對(duì)比見(jiàn)表1。

1.4 輻射安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比分析

探傷行業(yè)存在違法雇傭沒(méi)有輻射許可證的人員進(jìn)行探傷的現(xiàn)象。探傷過(guò)程中沒(méi)有制定探傷操作規(guī)程或者違反操作規(guī)程操作，如：野外探傷沒(méi)有拉好警戒線。射線探傷裝置故障，仍帶病工作。射線探傷裝置丟失、被盜等，是探傷行業(yè)共同的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。但兩者風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)又有差異。

（1）X射線探傷風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：X射線探傷無(wú)源，開機(jī)探傷時(shí)才需考慮輻射防護(hù)問(wèn)題。探傷作業(yè)過(guò)程中有輻射風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)輸中存在設(shè)備丟失的風(fēng)險(xiǎn)，銷售過(guò)程中存在無(wú)許可證單位購(gòu)置和使用的風(fēng)險(xiǎn)。需要考慮輻射防護(hù)的環(huán)節(jié)較少。

（2）γ射線探傷風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：γ射線探傷有γ源，γ射線探傷裝置在裝源、運(yùn)輸、貯存、使用、放射源返回全程都存在風(fēng)險(xiǎn)，具體有：γ源固有風(fēng)險(xiǎn)、貯存風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、換源風(fēng)險(xiǎn)或退役風(fēng)險(xiǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的管理風(fēng)險(xiǎn)、違規(guī)風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)[2]等。

1.5 X射線和γ射線探傷輻射劑量估算方法不同

估算監(jiān)督區(qū)控制區(qū)距離，周圍劑量當(dāng)量率15μSv/h設(shè)置為控制區(qū)邊界，周圍劑量當(dāng)量率2.5μSv/h設(shè)置為監(jiān)督區(qū)邊界。

（1）最保守計(jì)算方法 視為裸源[3]計(jì)算，點(diǎn)源計(jì)算主束、漏射線、散射線[4-5]計(jì)算。如：

（1）主束

? ? （2）漏射線

（3）散射線

（2）X射線探傷實(shí)際測(cè)量計(jì)算方法：考慮X探傷機(jī)內(nèi)部實(shí)際屏蔽結(jié)構(gòu)及空氣衰減后的影響因素，估算的監(jiān)督區(qū)控制區(qū)距離，見(jiàn)圖1。

本文根據(jù)管電壓、管電流估算劑量。依據(jù)X射線探傷機(jī)出廠時(shí)，出線口有屏蔽材料的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，即計(jì)算條件有關(guān)參數(shù)如下：X 射線探傷使用管電壓分別為150、200、250、300、400 kV，管電流為5 mA，其過(guò)濾片的過(guò)濾條件分別為2 mm Al、2 mm Al、0.5 mm Cu、3 mm Cu、3 mm Cu，X 射線輸出量分別為18.3、28.7、16.5、20.9、23.5 mSv·m2/mA·min[6]。由于X射線能量較低，考慮了空氣衰減[7]的因素。計(jì)算出的控制區(qū)監(jiān)督區(qū)距離。分別為：1）沒(méi)有任何屏蔽時(shí)，主束方向控制區(qū)距離L1：144、164、152、166、181米;監(jiān)督區(qū)距離201、227、215、234、256米。2）L2：有30mm鋼檢測(cè)對(duì)象時(shí)，主束方向的控制區(qū)距離為：24、63、87、121、138米;監(jiān)督區(qū)距離47、105、137、183、205米。3）L3：非主束方向，泄漏輻射和散射輻射疊加后的控制區(qū)距離49、61、53、58、62米;監(jiān)督區(qū)距離84、102、91、100、108米。

（3）γ射線探傷實(shí)際測(cè)量計(jì)算方法：移動(dòng)γ探傷機(jī)常使用的放射源有、和。放射性活度要求因探傷管件、罐體的壁厚不同，1012Bq～1013Bq探傷。、和的γ射線的平均能量分別為210keV、350keV、1250keV，對(duì)探傷工件的檢測(cè)厚度范圍依次為10～40mm、20～100mm、40～200mm[8-10]。γ探傷裝置按γ放射源比釋動(dòng)能率計(jì)算，γ探傷在無(wú)屏蔽，無(wú)工件屏蔽，無(wú)準(zhǔn)直器屏蔽情況下控制區(qū)，監(jiān)督區(qū)邊界。計(jì)算公式為：

（4）

按放射源活度3.7E+12Bq計(jì)算，75Se、192Ir、60Co的控制區(qū)距離108.2、167.2、277.5米，監(jiān)督區(qū)距離265.2、409.7、679.6米。

在有工件屏蔽，有準(zhǔn)直器屏蔽情況下，計(jì)算公式：

[11]? （5）

75Se比釋動(dòng)能常數(shù)：0.265，192Ir為0.13，60Co為0.35;75Se鋼中的半值層厚度為9mm：192Ir為14mm，60Co為24mm。75Se鎢中半值層厚度為3.6mm，192Ir為2.5mm，60Co為10mm[12]。

按放射源活度3.7E+12Bq計(jì)算，有30mm鋼工件時(shí)，75Se、192Ir、60Co的控制區(qū)距離76.8、81.3、181.8米，監(jiān)督區(qū)距離188.2、199.2、445.4米。用鎢準(zhǔn)直器屏蔽時(shí)，75Se、192Ir、60Co的控制區(qū)距離5.3、8.6、13.8米，監(jiān)督區(qū)距離13.1、18.9、34.2米。見(jiàn)圖2。

1.6 發(fā)生事故原因不同

（1）X射線探傷發(fā)生事故原因：1）銷售環(huán)節(jié)疏于管理，沒(méi)有資質(zhì)的單位購(gòu)買探傷裝置。2）野外操作時(shí)，沒(méi)有確定監(jiān)督區(qū)控制區(qū)的邊界，沒(méi)有拉警戒線。

（2）γ射線探傷發(fā)生事故原因：1）γ射線探傷裝置的設(shè)備存在質(zhì)量問(wèn)題或者不科學(xué)的操作，導(dǎo)致放射源卡源、脫離、丟失和人員受照。2）移動(dòng)使用γ射線探傷裝置的單位管理不到位甚至管理混亂。①領(lǐng)導(dǎo)安全文化意識(shí)淡薄，輻射安全防護(hù)不重視，法律觀念淡薄，規(guī)章制度制定不全或流于形式，安全責(zé)任不落實(shí)。②違法雇傭無(wú)資質(zhì)人員，雇傭文化素質(zhì)低，缺乏輻射防護(hù)培訓(xùn)和沒(méi)有操作培訓(xùn)的人員進(jìn)行操作探傷機(jī)。③操作人員違反操作規(guī)程，減少操作步驟，違規(guī)操作。收工時(shí)沒(méi)有認(rèn)真檢查源是否回源罐。④異地使用也不備案，不執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。⑤臺(tái)賬管理和安保措施不到位。⑥未用或未正確使用輻射監(jiān)測(cè)儀，或者使用的輻射監(jiān)測(cè)儀量程不合適。3）放射源生產(chǎn)單位在銷售放射源、給使用單位裝源或更換新源時(shí)存在技術(shù)或管理的漏洞。4）事故和應(yīng)急處理不規(guī)范。5）監(jiān)管力度不足。因此，導(dǎo)致的X射線移動(dòng)探傷與γ射線移動(dòng)探傷輻射防護(hù)措施與管理辦法差異很大。

2 防護(hù)具體措施差異

探傷移動(dòng)作業(yè)：原則事先確認(rèn)控制區(qū)、監(jiān)督區(qū)邊界。懸掛“禁止進(jìn)入射線控制區(qū)”警告牌，懸掛“禁止進(jìn)入監(jiān)督區(qū)”警告牌，拉起臨時(shí)警戒線。配備合適量程的輻射監(jiān)測(cè)儀、個(gè)人劑量計(jì)和個(gè)人劑量報(bào)警儀。

2.1 X射線探傷防護(hù)措施

（1）防護(hù)原則：“距離加屏蔽，回避出線口”。

（2）防護(hù)辦法：1）需要接通電源后，用2米操作線。2）選擇合適時(shí)機(jī)，避免X線無(wú)衰減照射，恰當(dāng)選擇照射方向和時(shí)間。如選擇沒(méi)有公眾出行的方向，選擇夜間或者無(wú)人時(shí)間段進(jìn)行曝光。3）在探傷機(jī)主束口后側(cè)操作。4）用延時(shí)曝光模式，操作人員撤離。5）用鉛板或者別的屏蔽體防護(hù)。

2.2 γ射線探傷輻射的防護(hù)措施

（1）防護(hù)原則：“能硒不銥，能銥不鈷”。

（2）輻射防護(hù)輻射硬件措施——防護(hù)裝置。1）使用準(zhǔn)直器：γ探傷裝置使用準(zhǔn)直器后，防護(hù)距離大大縮短。2）利用工件現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行屏蔽，利用現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，進(jìn)行掩體等屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)。3）建設(shè)放射源暫存庫(kù)。因地制宜采取屏蔽防護(hù)，建立防護(hù)隔離帶。4）源容器和源導(dǎo)管的照射末端是否損傷、磨損或者有污物。5）應(yīng)選取盡量長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)纜、盡量短的導(dǎo)源管，并迅速地進(jìn)行送源及收源操作。6）每次探傷作業(yè)完成后，作業(yè)人員應(yīng)立即使用可靠的輻射監(jiān)測(cè)儀沿源導(dǎo)管和探傷裝置周圍進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)放射源回到源容器的安全屏蔽位置并記錄，及時(shí)送回源庫(kù)。

（3）輻射污染防護(hù)管理手段——軟件措施。1）加強(qiáng)宣傳教育與培訓(xùn)，包括輻射防護(hù)培訓(xùn)及探傷裝置操作培訓(xùn)。2）專業(yè)人員操作。持有輻射許可證方可操作探傷裝置。3）檢查放射源是否安全回到儲(chǔ)源室，詳細(xì)的登記制度，輻射巡測(cè)制度。建立完善的輻射應(yīng)急預(yù)案。4）熟練操作，放射工作人員要充分準(zhǔn)備，操作時(shí)力求熟練、迅速，減少受照時(shí)間。工作量大時(shí)，輪流操作。5）利用活度小的源增加曝光時(shí)間。

3 目前現(xiàn)狀

監(jiān)管部門主要考慮輻射防護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)及成本，由于這些年γ射線探傷事故時(shí)有發(fā)生，因此著重強(qiáng)調(diào)γ射線探傷的輻射防護(hù)，相應(yīng)出臺(tái)了標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)和管理辦法。現(xiàn)實(shí)中存在把X射線探傷與γ射線探傷混為一談的現(xiàn)象，致使探傷行業(yè)存在兩種傾向：一是照搬γ射線探傷防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及管理辦法，二是認(rèn)為X射線探傷不開機(jī)就沒(méi)有輻射，疏于管理。

而檢測(cè)部門主要考慮是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，不了解儀器的測(cè)量范圍，合格的輻射監(jiān)測(cè)儀器儀表是輻射安全的最基本的保障。但是不是探測(cè)限越低越好，輻射儀表的合適量程是保證測(cè)量準(zhǔn)確性的必備條件。

筆者認(rèn)為X射線探傷與γ射線探傷差異很大，都有各自的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。X射線是連續(xù)譜，但透射強(qiáng)度低，低能量時(shí)盡量用X射線。γ射線是單能譜，靈敏度較差，但透射強(qiáng)度大，厚材料透射需要高能量時(shí)，考慮用鈷-60探測(cè)。并且要綜合考慮探傷現(xiàn)場(chǎng)的工況來(lái)選取用X射線探傷、γ射線探傷。要充分考慮各自的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)，兩種探傷方法不可互相替代。由于X射線探傷與γ射線探傷的原理不同，生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、使用各個(gè)環(huán)節(jié)采取防護(hù)措施的條件差異很大，有必要對(duì)X射線探傷采取有針對(duì)性的防護(hù)措施。

4 討論

鑒于X射線業(yè)主單位和監(jiān)管部門都沒(méi)有統(tǒng)一的輻射安全標(biāo)準(zhǔn)、安全導(dǎo)則及技術(shù)文件，筆者申請(qǐng)了《X射線探傷裝置生產(chǎn)、銷售及使用輻射安全和防護(hù)管理要求》課題。該課題的主要內(nèi)容是調(diào)研X探傷機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，掌握探傷現(xiàn)場(chǎng)的輻射場(chǎng)分布，了解探傷現(xiàn)場(chǎng)輻射安全管理，確認(rèn)控制區(qū)與監(jiān)督區(qū)的劃分計(jì)算方法，監(jiān)測(cè)探傷工作人員個(gè)人劑量，研究X射線移動(dòng)探傷存在的防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)，相信對(duì)加強(qiáng)X射線探傷裝置管理，預(yù)防輻射事故的發(fā)生，降低X射線探傷裝置對(duì)環(huán)境輻射影響，保障X射線探傷工作人員和公眾的身體健康起到積極的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周更明，吳雪美，何宗喜等.192Irγ射線探傷機(jī)使用相關(guān)操作外照射環(huán)境輻射測(cè)量[J].中國(guó)輻射衛(wèi)生，2017（04）：437-444.

[2]韋正，宋永忠，黃昕等.移動(dòng)γ射線探傷輻射安全風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2017（03）：1-4.

[3]李德平，潘自強(qiáng).輻射防護(hù)手冊(cè)：第一分冊(cè)：輻射源與屏蔽[M].北京：原子能出版社，1987：233.

[4]中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范：GBZ/T250-2014[S].北京：中國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)，2014：6-7.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).工業(yè)X射線探傷放射防護(hù)要求：GBZ117-2015[S].勞動(dòng)保護(hù)，2015，45（03）：44-46.

[6]鄭鈞正，盧正福，李隆德譯.醫(yī)用外照射源的輻射防護(hù)[M].國(guó)際放射委員會(huì)第33號(hào)出版物，人民衛(wèi)生出版社，1984.

[7]馮曉.探傷輻射防護(hù)分區(qū)邊界的估算及防護(hù)的優(yōu)化[J].職業(yè)與健康，2017（03）：728-732.

[8]王云軍，于劍.現(xiàn)場(chǎng)γ射線檢測(cè)防護(hù)距離查圖法和計(jì)算法的比較[J].化工設(shè)備與管道，2011（12）：65-67.

[9]蘇超麗，廖彤.核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目X、γ射線防護(hù)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)輻射衛(wèi)生，2015（01）：43-44.

[10]王宏良，謝占軍，劉曉超.γ源移動(dòng)探傷中控制區(qū)監(jiān)督區(qū)邊界的計(jì)算及優(yōu)化建議[J].無(wú)損探傷，2014（05）：35-37.

[11]李兆太.兆射線探傷安全防護(hù)計(jì)算[J].無(wú)損探傷，2004（02）：23-24，35.

[12]衛(wèi)生部放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)委員會(huì).GBZ 132護(hù)標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)委工業(yè)γ射線探傷放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民衛(wèi)生出版社，2008.

2017環(huán)境保護(hù)部課題121-1

作者簡(jiǎn)介：劉智慧（1968-），女，江蘇鎮(zhèn)江人，博士，高級(jí)工程師，從事輻射評(píng)審及監(jiān)測(cè)工作。