何婷 谭文博 时光 李颖骁 张翔
摘 要
某公司由于工作需要，需新增使用 1台工业 X 射线探伤机，用于各种工件的无损检测。本文针对该X射线探伤机进行了辐射安全分析评价。结果表明： 该X射线探伤机防护设施满足辐射防护要求，探伤作业不会对周围环境产生明显辐射影响; 公司辐射安全管理制度满足相关法规要求。
关键词
X射线探伤机;辐射安全分析评价;辐射防护
中图分类号： R14 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 88
某公司厂区内已建有一间X射线探伤室，探伤室内现有2台周向X射线探伤机（XXH-1005型、XXH-2505型），已取得四川省生态环境厅颁发的辐射安全许可证。为满足业务发展需要，该公司决定在现有探伤室内新增1台周向X射线探伤机。
依据环办函[2015]1758号、川环函[2016]154号相关规定和要求，在该探伤机投入使用前，应进行辐射安全分析评价，编制辐射安全分析报告。
1 项目概况
1.1 设备概况
新增使用工业X射线探伤机1台，属II类射线装置，安放在现有探伤室内。该探伤机为周向出束，管电压和管电流分别为350kV和5mA，生产厂家为成都华光无损检测有限公司。
1.2 周围环境
公司现有探伤室位于厂区南面。探伤室东面80m处为空压机房，西面紧邻厂区公路，南面4m处院墙内为油库房，北面紧邻装配车间，西北面40m、隔厂区道路为试验室。周围50m的范围内没有居民小区、学校、医院等敏感目标。
2 评价标准
2.1 正常运行状态下人员的剂量约束值
本項目正常运行期间对工作人员和公众中任何个人造成的有效剂量约束值执行《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）[1]中相关限值。同时，结合本项目实际情况，提出了严于国家标准的剂量约束值：工作人员年有效剂量不超过5mSv，公众年有效剂量不超过0.1mSv，作为本次评价标准。
2.2 关注点剂量率限值
探伤室四周、顶部和防护门外表面0.3m处，射线装置周围公众居留等区域辐射防护剂量率小于等于2.5uSv/h[2-3]。
3 工程分析
3.1 设备参数和运行工况
新增XXGH-3505型X射线探伤机，额定管电压350kV，额定管电流5mA。在正常工况下，探伤机不会开至额定管电压和管电流运行，探伤机周向出束。在探伤工作期间，根据工件焊缝厚度不同，工作人员选择不同型号的探伤机进行探伤，不存在3台探伤机同时运行的情况，也不增加年累计曝光时间。根据该公司生产规模，保守估计3台探伤机年累计最大曝光时间50h，其中本次新增探伤机年曝光时间为20h，现有2台探伤机年曝光时间为30h。年用胶片3600张。本项目拟设管理人员1名，放射性操作人员2名，年工作日252d，日工作时间8h。
探伤室建筑面积116.2m2，高4.35m，由曝光室（探伤机安放位置）、操作室、暗室、评片室、办公室和资料室构成。操作室、暗室位于曝光室左侧，与曝光室通过650mm钢筋混凝土墙屏蔽，与室内探伤机相距6m。
3.2 工艺流程和产污环节
本项目探伤机属II类射线装置，非工作状态情况下，不产生X射线;只有在接通电源开机的情况下才发射X射线。
探伤机工作原理是采用X射线对工件进行透照，当透过工件的射线与胶片的感光层作用而使胶片感光。经暗室处理后，得到一张具有一定黑化程度的影像底片。通过底片上的影像观察、分析被检工件的缺陷。
3.3 污染源项
本项目运行过程中，主要污染源来自探伤机接通电源时产生的X射线。此外，在冲洗胶片时，感光材料经显影、定影后会产生少量的废液。
辐射剂量率计算过程中需知道X射线距辐射源点（靶点）1m处输出量H0，通过查询《工业X射线探伤室辐射屏蔽规范》（GBZ/T250—2014）附录B.2X射线输出量得到350kV额定管电压条件下距辐射源1m处输出量H0保守取值为23.5mGy·m2/（mA·min）[2]。
4 辐射安全与防护
4.1 辐射防护“两区”管理
依据GB18870-2002辐射场所的分区，公司将现有探伤工作场所按控制区和监督区实行管理。
控制区：包括曝光室。在曝光室防护门外上方设置有醒目的、符合要求的警示标志及工作状态指示灯。
监督区：包括操作室、评片室、暗室等。在监督区入口处的适当位置设置有表明监督区的标牌。
4.2 辐射安全场所屏蔽设计方案
探伤室外形为长方体。其中探伤机所在曝光室四周墙体厚均为650mm、顶部厚350mm、迷道内外墙厚650mm，迷道长2.63m，为钢筋混凝土现浇。工作人员的操作室、暗室与曝光室共用墙厚650mm、其余三面实心砖墙厚240mm。工件进出铅门为电动铅屏蔽门，铅当量为22mm;人员进出铅屏蔽门，铅当量为5mm。上述厚度的钢筋混凝土或铅屏蔽门能有效屏蔽和降低探伤室四周、顶部的辐射水平。
4.3 辐射安全防护措施
4.3.1 企业已采取的辐射安全与防护措施
为使项目在运行中确保人员和周围环境的安全，该公司已对曝光室采取了多重安全防护措施，具体如下：
门机联锁：探伤室进出工件门与探伤机联锁。即探伤机的高压电源与门联锁，关门不到位，高压电源不能启动;高压电源未关闭，门不能被打开。
门灯联锁：曝光室工件门的外侧设有工作状态警示灯，并与门联锁。
紧急止动装置：在曝光室内墙上安装“紧急止动”开关，该开关与控制台上的“紧急止动”按钮联动。曝光室内墙上设置4个“紧急止动”开关。
出口处紧急开关按钮：在曝光室工件门内侧，设有紧急开关按钮（开关旁设置明显的文字提示），按下此按钮，人员可从内侧打开防护门。
视频监控装置：曝光室安装1台视频监控装置，显示屏位于控制台的前方，视频探头位于曝光室内墙上。工作人员通过显示屏查看曝光室内的全部情况。
钥匙控制：探伤机的电源启动钥匙与工件门的钥匙以及控制台上的钥匙牢固连接在一起，由操作员随身携带。公司配置有便携式辐射检测报警仪，该报警仪与防护门钥匙、X射线探伤机的安全锁钥匙串结一起。
警示标志和状态显示：曝光室工件门外和工作人员入口门外设置有固定的电离辐射警告标志和工作状态指示灯。
声光提示：探伤作业时，工作状态指示灯亮起，同时控制台上有声音提示。
4.3.2 本项目需新增的辐射安全与防护措施
本项目在现有探伤室内新增使用1台XXGH-3505型周向X射线探伤机，须将该探伤机与现有探伤机实现门机联锁和钥匙控制，具体说明如下：
门机联锁：新增探伤机将与曝光室工件门和人员入口门实现门机连锁。
紧急止动装置：曝光室内墙上应安装与新增探伤机相关联的“紧急止动”按钮;应与控制台上的“紧急止动”按钮联动。按下按钮，探伤机高压电源被切断，停止出束。
钥匙控制：新增探伤机的电源启动钥匙与工件门的钥匙以及控制台上的钥匙牢固连接在一起。探伤期间，该串钥匙与便携式X辐射剂量仪（具有报警功能）连在一起，随操作人员进入探伤室。
5 辐射安全分析
5.1 辐射安全分析思路
本项目新增探伤机额定管电压和管电流分别为350kV和5mA。对该探伤机进行理论计算，选取探伤机最大工况条件（管电压350kV，管电流5mA）进行辐射环境水平、工作人员和公众受照剂量的理论预测。
新增探伤机为周向出束，年曝光时间20h。故曝光室四周和顶部作为有用线束考虑，其余预测点作为泄漏辐射和散射辐射考虑。
5.2 辐射安全分析预测模式
采用GBZ/T250-2014[2]中的计算方法，对本项目新增探伤机所致关注点剂量率、工作人员和公众的个人有效剂量进行估算。具体计算模式如下：
（1）有用线束：按式1计算曝光室外关注点的剂量率：
（2）泄漏辐射：按式2计算泄漏辐射在曝光室外关注点的剂量率：
（3）散射辐射：按式3计算散射辐射在曝光室外关注点的劑量率：
5.3 辐射安全分析结果与评价
5.3.1 新增探伤机预测结果
计算结果表明，新增探伤机以最大管电压运行时，曝光室屏蔽墙、工件进出铅门外0.3m处剂量率为2.6×10-1μSv/h～5.1×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014规定的屏蔽体外剂量控制限值2.5μSv/h;说明探伤室屏蔽墙和工件进出铅门的防护厚度满足辐射防护要求。预测参数见表1。
计算结果显示：1#、2#、3#、4#和5#点的X射线剂量率预测值分别为：2.6×10-1、3.7×10-1、2.6×10-1、2.8×10-1、5.1×10-1μSv/h;职业照射6#点年有效剂量为4.2×10-6mSv/a;公众照射7#、8#和9#点年有效剂量分别为1.6×10-6、3.0×10-6、9.2×10-8mSv/a。
5.3.2 现有探伤机运行状况
探伤室现有XXH-2505型（周向）和XXH-1105型（周向）X射线探伤机各1台，探伤时单机运行。以功率最大的XXH-2505型（周向）探伤机预测其正常运行期间对环境的辐射影响，按年最大出束时间30h进行计算，利用因子和占用因子均取1。
各预测点的预测结果为：1#、2#、3#、4#和5#点的X射线剂量率预测值分别为1.8×10-1、1.9×10-1、1.7×10-1、2.4×10-1、3.4×10-1μSv/h;职业照射6#点年有效剂量为5.7×10-3mSv/a;公众照射7#、8#和9#点年有效剂量分别为7.2×10-3、5.1×10-3、1.1×10-7mSv/a。
由此可见，现有探伤机以最大管电压运行时，曝光室屏蔽墙、工件进出铅门外0.3m处剂量率为1.7×10-1μSv/h～3.4×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014规定的屏蔽体外剂量控制限值2.5μSv/h;说明探伤室屏蔽墙和工件进出铅门的防护厚度满足辐射防护要求。
5.3.3 辐射安全评价
（1）对工作人员的评价。
将新增探伤机和现有探伤机年有效剂量进行叠加，作业作为本项目正常运行所致各预测点的年有效剂量。叠加结果为：职业照射6#点年有效剂量为5.7×10-3mSv/a;公众照射7#、8#和9#点年有效剂量分别为7.2×10-3、5.1×10-3、2.1×10-7mSv/a。
可见，在现有探伤室内新增使用1台探伤机后，公司探伤作业所致工作人员最大个人有效剂量为5.7×10-3mSv/a。该计算结果表明，该公司开展探伤作业期间，探伤机在正常运行工况下产生的电离辐射经曝光室实体屏蔽后，所致工作人员个人年有效剂量小于管理限值要求（5mSv/a）。
（2）对公众和环境敏感点的评价。
本项目的公众区域和环境敏感点是7#、8#和9#，与曝光室的距离分别是10m、8m和40m。根据表5数据，新增使用1探伤机后，公司探伤作业所致公众最大个人有效剂量为7.2×10-3mSv/a，小于0.1mSv/a的公众剂量管理限值要求。
5.4 非放射性污染物的影响分析
5.4.1 固体废弃物
本项目固体废物主要是危险废物。危险废物主要有废显影液、废定影液和废胶片。本次新增1台探伤机后，每年产生的废显影液和废定影液量不增加。超过保存期限的废旧胶片按公司现行管理制度实施集中收集。以上危废均由具有危废处理资质的公司回收处理。
5.4.2 大气污染物
在探伤机曝光过程中产生的微量臭氧，利用探伤室现有通排风系统排出室外。臭氧50min后自动降解为氧气，对周围环境影响很小[4]。
6 辐射安全管理
根据国家规定，该企业已建立辐射安全与环境保护管理机构，制定有辐射安全管理规章制度，配有辐射防护措施及监测设备，辐射工作人员均已按要求参加了辐射安全教育培训并经主管部门考核合格，持证上岗。同时针对本次新增探伤机，公司升级了原有辐射事故应急预案。
7 结语
该公司新增的1台XXGH-3505型周向X射线探伤机（管电压350kV，管电流5mA）以最大管电压运行时，曝光室屏蔽墙、工件进出铅门外0.3m处剂量率为2.6×10-1μSv/h～5.1×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014规定的屏蔽体外剂量控制限值2.5μSv/h;公司探伤作业所致工作人员最大个人有效剂量为5.7×10-3mSv/a，小于5mSv/a的工作人员职业照射管理限值要求;所致公众最大个人有效剂量为7.2×10-3mSv/a，小于0.1mSv/a的公众剂量管理限值要求。洗片产生的少量危废在得到妥善处置后对环境基本没有影响。因此，在实施了辐射污染防治措施要求后，从辐射安全角度看，该项目是可行的。
参考文献
[1]GB18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].北京：中国标准出版社，2002.
[2]GBZ/T 250—2014，工业X射线探伤室辐射屏蔽规范[S].北京：中国标准出版社，2014.
[3]GBZ 117-2015，工业X射线探伤放射防护要求[S].北京：中国标准出版社，2015.
[4]李远.某企业X射线检测装置环境影响评价[J].科技创新导报，2016（19）：46-49.
