一種新型γ射線源安全貯存裝置的研發

賀 能喻 穎王 頌王谷日

(1.湖南省特種設備檢驗檢測研究院湘潭分院 湘潭 411204)

(2.湘潭市匯豐設備制造有限公司 湘潭 411100)

(3.湖南匯豐工程檢測有限公司 湘潭 411100)

一種新型γ射線源安全貯存裝置的研發

賀 能1喻 穎1王 頌2王谷日3

(1.湖南省特種設備檢驗檢測研究院湘潭分院 湘潭 411204)

(2.湘潭市匯豐設備制造有限公司 湘潭 411100)

(3.湖南匯豐工程檢測有限公司 湘潭 411100)

本文分析了目前常用γ源的運輸貯存裝置不能重復使用、場地適應性差、安全防盜性能不足等缺點，提出了新型γ源放射源安全貯存裝置設計需要達到的功能要求，并介紹了一種新型γ源放射源安全貯存裝置的工作原理、整體方案及設計要點，并通過應用實例，證實該裝置滿足設計的要求和實際使用需要。

γ射線源 安全貯存裝置 工作原理 實例

γ射線檢測是目前大型設備常用的一種無損檢測手段,具有穿透力強、探測厚度大;體積小,質量輕,無需要使用水電,不受溫度、壓力、磁場外界條件影響,適合于野外作業;可以周向曝光和全景曝光,效率高等諸多優點,因此,常用于X射線不能應用的特殊形狀的工件、特殊檢測場地。

但γ射線檢測對運輸、貯存、使用的防護要求很高,目前,γ射線源在購買過程中的運輸貯存和在使用單位的貯存已經得到了較好的解決,但γ射線源從使用單位到工地的轉運、工地上重復使用和工地之間多次轉運的貯存不是很規范,各單位的做法也不一,通常做法是:在工作現場用混凝土建造一個檢測坑位,然后將γ射線檢測設備放入檢測坑位進行檢測工作和臨時貯存。

目前的做法存在如下缺陷:一是不能重復使用,每檢測一處就需建造一個檢測坑位(達到防輻射泄漏的場地必須確保混凝土的厚度在600mm以上,且需要滿足相關法規要求的監控和防盜標準要求),檢測完以后的檢測坑位就只能夠舍棄,造成了資源的浪費,也增加了檢測成本的和檢測工作的煩瑣程度;二是一個檢測坑位一般只能貯存一個γ源;三是工地人員混雜,管理難度大,極易丟失。之前,國內也曾發生過因貯存不當會造成γ源的泄漏、丟失、被盜等嚴重事件。

因此,研發一種適合于運輸貯存、工地轉運、工地貯存且安全防盜的多功能的γ射線源安全貯存裝置就顯得尤為迫切。

1 需滿足的功能要求

為了克服現有技術的不足,設計一種防輻射性強、結構簡單、機動靈活的放射源安全存儲裝置,需實現如下功能目標:

1)能直接、重復使用,不需采用另外的防護方法。

2)能同時貯存多個γ源,且都可獨立使用。

3)方便檢測實施,能廣泛應用于各行業,各種復雜檢測場所。

4)滿足γ射線檢測以及各類γ源安全存儲要求。

5)多重防盜報警,安全可靠。

2 工作原理

2.1 輻射屏蔽防護

γ射線是一種波長小于0.2埃、頻率很高的高能電磁波,具有很強的穿透能力,與物質相互作用會發生瑞利散射,γ射線具有生物效應,且具有積累作用,會破壞人體細胞組織,使之出現病理反應。但γ射線不像光線有折射或反射,且穿透鉛板的能力很弱［1］。

因此,選擇鉛板作為γ放射源安全貯取裝置的屏蔽防護材料,且γ放射源安全貯存裝置的設計應考慮所有結構縫隙與放射源中心不能布置在一條直線上,且需用包裹的方式將散射予以屏蔽。所以貯存柜的門、合頁、插銷、防盜鎖、螺絲孔等都不能直接暴露在輻射范圍內,需用鉛板遮擋。

另外,鉛是柔軟、延展性強的重金屬,有毒,結構性能差,不能用作γ放射源安全貯取裝置骨架結構的材料,同樣,鉛板不能直接用作γ放射源安全貯取裝置的面板,需要用兩塊鐵皮(鍍鋅板)將鉛板夾在中間。這樣既起到輻射防護的作用,又能增強結構強度,如圖1所示。

還有,由于鉛的熔點低,焊接會產生高溫,而造成鉛板熔化,因此面板與柜體骨架的連接不能采用焊接,只能采用螺釘連接。為防止γ放射會通過螺釘孔穿透出去,降低安全防護的效果,需在貯取裝置的骨架結構進行特殊設計,以解決這個問題。

柜體骨架全部由鋼板折成的槽鋼焊接而成,槽口對外。在槽鋼內先鑲入一層凹形鉛板,目的是為了不讓γ射線進入槽鋼內部。再在凹形鉛板內鑲入木條,以便固定面板,也便于固定槽鋼內的鉛板,如圖2所示。

圖1 面板結構示意圖

圖2 骨架結構處的連接設計

2.2 安全防盜

γ放射源安全貯取裝置采用雙層門設計,起雙重防護作用。

內側為推拉門,主要起屏蔽防護作用。

外側為防盜門,主要防止放射源意外丟失。門上設雙鎖,同時開啟雙鎖才能打開柜門,非正常開門時,應能自動報警。

3 總體方案及設計要點

3.1 尺寸設計

長×寬×高:1800mm×610mm×1500mm。

實際投產時,可以根據客戶貯存γ放射源數量的實際需要減少或增加柜體容積,形成不同的整體尺寸規格。

3.2 工作條件

有電源條件下:接入AC220V,50Hz電源。

無電源條件下:內置的12V蓄電池供電,其容量應保證48～72h使用需要。

該新工藝原料為玉米和小麥，花生粕為發酵提供了蛋白質，使用雙菌種發酵用曲。該新工藝達到提高產品質量的目的，且安全衛生。

3.3 安全貯存功能設計

為了實現上述安全貯存功能目標,采用如下技術方案:

放射源安全存儲裝置包括柜體和安全防護裝置,柜體包括柜體骨架、水平承重板、豎直承重板、防輻射面板、雙層柜門。

柜體骨架由鋼板折成的槽鋼構成,槽鋼的內側設有凹形的鉛板,凹形鉛板內部填入與凹形空間同樣大小的方木。

柜體骨架的左右、上下和后部五個面均設有防輻射面板,防輻射面板是由兩層鍍鋅板夾一定厚度的鉛板制成,這樣既增加了鉛板的受力強度,又增加了防輻射面板的耐磨性。面板采用螺釘緊固在柜體骨架內嵌的方木上。因柜體骨架和防輻射面板均內置了鉛板,能起到有效的防護效果,且面板是用螺釘固定在柜體骨架內嵌的方木上,避免了螺釘與骨架槽鋼直接接觸導致輻射泄漏,大大降低了輻射風險。

柜體骨架的前部設有上、下導軌,并設置水平滑動推拉門,推拉門同樣采用鍍鋅板和鉛板組成的,推拉門上設有防盜裝置和密碼鎖,大大地降低了丟失的風險。

3.4 防盜設計

本裝置采用雙層門設計。

內門為鑲嵌鉛板的推拉門,主要起到防輻射作用。內門主體結構采用木條拼接而成,內側為兩層鍍鋅板包裹鉛板,外側為一層鍍鋅板。內門由左中右三扇組合而成,左右兩門與中間門的重疊寬度為100mm。這種結構占用的空間小,密封性能好,又能減輕門的重量,任何位置門都能移開,便于γ放射源的存取。

外門為防盜門,由鐵板加方鋼管焊接而成,內側鑲嵌鉛板,進一步提高防輻射安全效果。外門設有門禁系統,必須同時擁有ID卡和開門密碼時才能開門。門系統上設有開門報警裝置,在設防的情況下開門就會報警,只有使用遙控器撤防了,方能取消報警。

4 應用實例

4.1 貯存裝置實物

按照上述方案進行設計、制造、安裝、調試,完成了這套新型γ源放射源安全貯存裝置的樣機制作,該貯存裝置在湖南匯豐工程檢測有限公司投入了使用已有一年多了,經驗證,基本達到了預定設計要求。

4.2 使用情況總結

從一年多的使用情況來看,本裝置具有如下特點:

1)安全性強。經專業機構檢測,其《核技術利用場所輻射環境監測報告》顯示,當貯存柜內放置一枚活度為55.5Ci的Se-75放射源時,在貯存柜前后、左右、上下監測到的空氣比釋動能率在0.12～2.01μSy/h之間［2］,源柜周邊環境影響符合GB Z132—2008 《工業γ射線探傷放射防護標準》中規定的設施外表面的空氣比釋動能率小于2.5μSy/h的要求［3］。

2)可實現重復使用功能,無須再在檢測現場建造混凝土檢測坑位,也可以最大限度減少輻射遺留。

3)雙層門防盜設計,安全可靠,可有效避免因放射源意外丟失造成的輻射事故。

4)檢測場地適應性強。該裝置結構簡單、運輸方便,適應范圍廣,能大大提高工作效率,減少資源浪費,能滿足冶金、建筑、電力等多行業、各類復雜環境的使用要求。

5 結束語

這種新型γ源放射源安全貯存裝置在野外進行檢測時,無須建造檢測坑位,方便快捷,降低了檢測成本,并且因設置防盜裝置和密碼鎖雙重防護,既降低了丟失的風險,又可防止非專業人員打開柜門的輻射傷害事故。有效地解決了目前γ射線檢測中運輸貯存、工地轉運、工地貯存的安全性、便捷性及防盜難題。

［1］ 中國特種設備檢驗協會．承壓類特種設備無損檢測相關知識 ［M］．2015：136-141．

［2］ 湖南貝可輻射環境科技有限公司．核技術利用場所輻射環境監測報告［Z］．

［3］ GB Z132—2008 工業 γ射線探傷放射防護標準 ［S］．

Development of a New Type of Storage Device for Gamma Ray Source

He Neng1Yu Ying1Wang Song2Wang Guri3
(1. Xiangtan Branch of Hunan Special Equipment Inspection & Testing Institute Xiangtan 411204)
(2. Xiangtan Huifeng Equipment Manufacturing Co., Ltd. Xiangtan 411100)
(3. Hunan Huifeng Engineering Testing Co., Ltd. Xiangtan 411100)

The shortcomings of currently used gamma source transportation storage device which cannot be reused, and with poor site adaptability, safety and anti-theft performance de fi ciencies are analyzed. This paper puts forward the functional requirements for novel radiation source storage device design, and introduces a new type of gamma ray source radiation source safety storage device's working principle, overall plan and the key points of the design, and con fi rmed that the device meet the design requirements and the needs of practical use by examples.

Gamma ray source Safe storage device Working principle Example

X924

：B

1673-257X(2017)07-0076-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.07.018

賀能（1963～)，男，本科，院長，高級工程師，從事特種設備檢驗檢測工作。

賀能，E-mail： 810884961@qq．com。

2017-01-19）