某公司新增工業X射線探傷機輻射安全分析報告

何婷　譚文博　時光　李穎驍　張翔

摘 要

某公司由于工作需要，需新增使用 1臺工業 X 射線探傷機，用于各種工件的無損檢測。本文針對該X射線探傷機進行了輻射安全分析評價。結果表明： 該X射線探傷機防護設施滿足輻射防護要求，探傷作業不會對周圍環境產生明顯輻射影響; 公司輻射安全管理制度滿足相關法規要求。

關鍵詞

X射線探傷機;輻射安全分析評價;輻射防護

中圖分類號： R14 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 88

某公司廠區內已建有一間X射線探傷室，探傷室內現有2臺周向X射線探傷機（XXH-1005型、XXH-2505型），已取得四川省生態環境廳頒發的輻射安全許可證。為滿足業務發展需要，該公司決定在現有探傷室內新增1臺周向X射線探傷機。

依據環辦函[2015]1758號、川環函[2016]154號相關規定和要求，在該探傷機投入使用前，應進行輻射安全分析評價，編制輻射安全分析報告。

1 項目概況

1.1 設備概況

新增使用工業X射線探傷機1臺，屬II類射線裝置，安放在現有探傷室內。該探傷機為周向出束，管電壓和管電流分別為350kV和5mA，生產廠家為成都華光無損檢測有限公司。

1.2 周圍環境

公司現有探傷室位于廠區南面。探傷室東面80m處為空壓機房，西面緊鄰廠區公路，南面4m處院墻內為油庫房，北面緊鄰裝配車間，西北面40m、隔廠區道路為試驗室。周圍50m的范圍內沒有居民小區、學校、醫院等敏感目標。

2 評價標準

2.1 正常運行狀態下人員的劑量約束值

本項目正常運行期間對工作人員和公眾中任何個人造成的有效劑量約束值執行《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）[1]中相關限值。同時，結合本項目實際情況，提出了嚴于國家標準的劑量約束值：工作人員年有效劑量不超過5mSv，公眾年有效劑量不超過0.1mSv，作為本次評價標準。

2.2 關注點劑量率限值

探傷室四周、頂部和防護門外表面0.3m處，射線裝置周圍公眾居留等區域輻射防護劑量率小于等于2.5uSv/h[2-3]。

3 工程分析

3.1 設備參數和運行工況

新增XXGH-3505型X射線探傷機，額定管電壓350kV，額定管電流5mA。在正常工況下，探傷機不會開至額定管電壓和管電流運行，探傷機周向出束。在探傷工作期間，根據工件焊縫厚度不同，工作人員選擇不同型號的探傷機進行探傷，不存在3臺探傷機同時運行的情況，也不增加年累計曝光時間。根據該公司生產規模，保守估計3臺探傷機年累計最大曝光時間50h，其中本次新增探傷機年曝光時間為20h，現有2臺探傷機年曝光時間為30h。年用膠片3600張。本項目擬設管理人員1名，放射性操作人員2名，年工作日252d，日工作時間8h。

探傷室建筑面積116.2m2，高4.35m，由曝光室（探傷機安放位置）、操作室、暗室、評片室、辦公室和資料室構成。操作室、暗室位于曝光室左側，與曝光室通過650mm鋼筋混凝土墻屏蔽，與室內探傷機相距6m。

3.2 工藝流程和產污環節

本項目探傷機屬II類射線裝置，非工作狀態情況下，不產生X射線;只有在接通電源開機的情況下才發射X射線。

探傷機工作原理是采用X射線對工件進行透照，當透過工件的射線與膠片的感光層作用而使膠片感光。經暗室處理后，得到一張具有一定黑化程度的影像底片。通過底片上的影像觀察、分析被檢工件的缺陷。

3.3 污染源項

本項目運行過程中，主要污染源來自探傷機接通電源時產生的X射線。此外，在沖洗膠片時，感光材料經顯影、定影后會產生少量的廢液。

輻射劑量率計算過程中需知道X射線距輻射源點（靶點）1m處輸出量H0，通過查詢《工業X射線探傷室輻射屏蔽規范》（GBZ/T250—2014）附錄B.2X射線輸出量得到350kV額定管電壓條件下距輻射源1m處輸出量H0保守取值為23.5mGy·m2/（mA·min）[2]。

4 輻射安全與防護

4.1 輻射防護“兩區”管理

依據GB18870-2002輻射場所的分區，公司將現有探傷工作場所按控制區和監督區實行管理。

控制區：包括曝光室。在曝光室防護門外上方設置有醒目的、符合要求的警示標志及工作狀態指示燈。

監督區：包括操作室、評片室、暗室等。在監督區入口處的適當位置設置有表明監督區的標牌。

4.2 輻射安全場所屏蔽設計方案

探傷室外形為長方體。其中探傷機所在曝光室四周墻體厚均為650mm、頂部厚350mm、迷道內外墻厚650mm，迷道長2.63m，為鋼筋混凝土現澆。工作人員的操作室、暗室與曝光室共用墻厚650mm、其余三面實心磚墻厚240mm。工件進出鉛門為電動鉛屏蔽門，鉛當量為22mm;人員進出鉛屏蔽門，鉛當量為5mm。上述厚度的鋼筋混凝土或鉛屏蔽門能有效屏蔽和降低探傷室四周、頂部的輻射水平。

4.3 輻射安全防護措施

4.3.1 企業已采取的輻射安全與防護措施

為使項目在運行中確保人員和周圍環境的安全，該公司已對曝光室采取了多重安全防護措施，具體如下：

門機聯鎖：探傷室進出工件門與探傷機聯鎖。即探傷機的高壓電源與門聯鎖，關門不到位，高壓電源不能啟動;高壓電源未關閉，門不能被打開。

門燈聯鎖：曝光室工件門的外側設有工作狀態警示燈，并與門聯鎖。

緊急止動裝置：在曝光室內墻上安裝“緊急止動”開關，該開關與控制臺上的“緊急止動”按鈕聯動。曝光室內墻上設置4個“緊急止動”開關。

出口處緊急開關按鈕：在曝光室工件門內側，設有緊急開關按鈕（開關旁設置明顯的文字提示），按下此按鈕，人員可從內側打開防護門。

視頻監控裝置：曝光室安裝1臺視頻監控裝置，顯示屏位于控制臺的前方，視頻探頭位于曝光室內墻上。工作人員通過顯示屏查看曝光室內的全部情況。

鑰匙控制：探傷機的電源啟動鑰匙與工件門的鑰匙以及控制臺上的鑰匙牢固連接在一起，由操作員隨身攜帶。公司配置有便攜式輻射檢測報警儀，該報警儀與防護門鑰匙、X射線探傷機的安全鎖鑰匙串結一起。

警示標志和狀態顯示：曝光室工件門外和工作人員入口門外設置有固定的電離輻射警告標志和工作狀態指示燈。

聲光提示：探傷作業時，工作狀態指示燈亮起，同時控制臺上有聲音提示。

4.3.2 本項目需新增的輻射安全與防護措施

本項目在現有探傷室內新增使用1臺XXGH-3505型周向X射線探傷機，須將該探傷機與現有探傷機實現門機聯鎖和鑰匙控制，具體說明如下：

門機聯鎖：新增探傷機將與曝光室工件門和人員入口門實現門機連鎖。

緊急止動裝置：曝光室內墻上應安裝與新增探傷機相關聯的“緊急止動”按鈕;應與控制臺上的“緊急止動”按鈕聯動。按下按鈕，探傷機高壓電源被切斷，停止出束。

鑰匙控制：新增探傷機的電源啟動鑰匙與工件門的鑰匙以及控制臺上的鑰匙牢固連接在一起。探傷期間，該串鑰匙與便攜式X輻射劑量儀（具有報警功能）連在一起，隨操作人員進入探傷室。

5 輻射安全分析

5.1 輻射安全分析思路

本項目新增探傷機額定管電壓和管電流分別為350kV和5mA。對該探傷機進行理論計算，選取探傷機最大工況條件（管電壓350kV，管電流5mA）進行輻射環境水平、工作人員和公眾受照劑量的理論預測。

新增探傷機為周向出束，年曝光時間20h。故曝光室四周和頂部作為有用線束考慮，其余預測點作為泄漏輻射和散射輻射考慮。

5.2 輻射安全分析預測模式

采用GBZ/T250-2014[2]中的計算方法，對本項目新增探傷機所致關注點劑量率、工作人員和公眾的個人有效劑量進行估算。具體計算模式如下：

（1）有用線束：按式1計算曝光室外關注點的劑量率：

（2）泄漏輻射：按式2計算泄漏輻射在曝光室外關注點的劑量率：

（3）散射輻射：按式3計算散射輻射在曝光室外關注點的劑量率：

5.3 輻射安全分析結果與評價

5.3.1 新增探傷機預測結果

計算結果表明，新增探傷機以最大管電壓運行時，曝光室屏蔽墻、工件進出鉛門外0.3m處劑量率為2.6×10-1μSv/h～5.1×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014規定的屏蔽體外劑量控制限值2.5μSv/h;說明探傷室屏蔽墻和工件進出鉛門的防護厚度滿足輻射防護要求。預測參數見表1。

計算結果顯示：1#、2#、3#、4#和5#點的X射線劑量率預測值分別為：2.6×10-1、3.7×10-1、2.6×10-1、2.8×10-1、5.1×10-1μSv/h;職業照射6#點年有效劑量為4.2×10-6mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點年有效劑量分別為1.6×10-6、3.0×10-6、9.2×10-8mSv/a。

5.3.2 現有探傷機運行狀況

探傷室現有XXH-2505型（周向）和XXH-1105型（周向）X射線探傷機各1臺，探傷時單機運行。以功率最大的XXH-2505型（周向）探傷機預測其正常運行期間對環境的輻射影響，按年最大出束時間30h進行計算，利用因子和占用因子均取1。

各預測點的預測結果為：1#、2#、3#、4#和5#點的X射線劑量率預測值分別為1.8×10-1、1.9×10-1、1.7×10-1、2.4×10-1、3.4×10-1μSv/h;職業照射6#點年有效劑量為5.7×10-3mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點年有效劑量分別為7.2×10-3、5.1×10-3、1.1×10-7mSv/a。

由此可見，現有探傷機以最大管電壓運行時，曝光室屏蔽墻、工件進出鉛門外0.3m處劑量率為1.7×10-1μSv/h～3.4×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014規定的屏蔽體外劑量控制限值2.5μSv/h;說明探傷室屏蔽墻和工件進出鉛門的防護厚度滿足輻射防護要求。

5.3.3 輻射安全評價

（1）對工作人員的評價。

將新增探傷機和現有探傷機年有效劑量進行疊加，作業作為本項目正常運行所致各預測點的年有效劑量。疊加結果為：職業照射6#點年有效劑量為5.7×10-3mSv/a;公眾照射7#、8#和9#點年有效劑量分別為7.2×10-3、5.1×10-3、2.1×10-7mSv/a。

可見，在現有探傷室內新增使用1臺探傷機后，公司探傷作業所致工作人員最大個人有效劑量為5.7×10-3mSv/a。該計算結果表明，該公司開展探傷作業期間，探傷機在正常運行工況下產生的電離輻射經曝光室實體屏蔽后，所致工作人員個人年有效劑量小于管理限值要求（5mSv/a）。

（2）對公眾和環境敏感點的評價。

本項目的公眾區域和環境敏感點是7#、8#和9#，與曝光室的距離分別是10m、8m和40m。根據表5數據，新增使用1探傷機后，公司探傷作業所致公眾最大個人有效劑量為7.2×10-3mSv/a，小于0.1mSv/a的公眾劑量管理限值要求。

5.4 非放射性污染物的影響分析

5.4.1 固體廢棄物

本項目固體廢物主要是危險廢物。危險廢物主要有廢顯影液、廢定影液和廢膠片。本次新增1臺探傷機后，每年產生的廢顯影液和廢定影液量不增加。超過保存期限的廢舊膠片按公司現行管理制度實施集中收集。以上危廢均由具有危廢處理資質的公司回收處理。

5.4.2 大氣污染物

在探傷機曝光過程中產生的微量臭氧，利用探傷室現有通排風系統排出室外。臭氧50min后自動降解為氧氣，對周圍環境影響很小[4]。

6 輻射安全管理

根據國家規定，該企業已建立輻射安全與環境保護管理機構，制定有輻射安全管理規章制度，配有輻射防護措施及監測設備，輻射工作人員均已按要求參加了輻射安全教育培訓并經主管部門考核合格，持證上崗。同時針對本次新增探傷機，公司升級了原有輻射事故應急預案。

7 結語

該公司新增的1臺XXGH-3505型周向X射線探傷機（管電壓350kV，管電流5mA）以最大管電壓運行時，曝光室屏蔽墻、工件進出鉛門外0.3m處劑量率為2.6×10-1μSv/h～5.1×10-1μSv/h，低于GBZ/T250-2014規定的屏蔽體外劑量控制限值2.5μSv/h;公司探傷作業所致工作人員最大個人有效劑量為5.7×10-3mSv/a，小于5mSv/a的工作人員職業照射管理限值要求;所致公眾最大個人有效劑量為7.2×10-3mSv/a，小于0.1mSv/a的公眾劑量管理限值要求。洗片產生的少量危廢在得到妥善處置后對環境基本沒有影響。因此，在實施了輻射污染防治措施要求后，從輻射安全角度看，該項目是可行的。

參考文獻

[1]GB18871-2002，電離輻射防護與輻射源安全基本標準[S].北京：中國標準出版社，2002.

[2]GBZ/T 250—2014，工業X射線探傷室輻射屏蔽規范[S].北京：中國標準出版社，2014.

[3]GBZ 117-2015，工業X射線探傷放射防護要求[S].北京：中國標準出版社，2015.

[4]李遠.某企業X射線檢測裝置環境影響評價[J].科技創新導報，2016（19）：46-49.