X射线探伤装置在特殊屏蔽条件下的辐射防护与安全评价

全评价

(广东智环创新环境科技有限公司，广东广州510045)[摘要]目的：评估X射线探伤装置在线检测特殊情况下的辐射防护与安全状况，为射线探伤特殊屏蔽条件下的辐射安全提供指导。方法：以某公司使用1台XXQ-2505型X射线探伤装置及其特殊屏蔽条件下场所为研究目标，核算其控制区监督区的辐射屏蔽。结果：该X射线探伤装置在在线检测条件下，进出口线孔处的剂量率水平为6.5×103μGy/h，进出口线孔外警戒线处的剂量率水平为1.62μGy/h，满足《工业X射线探伤放射防护要求》(GBZ117-2015)规定的探伤室屏蔽墙外30cm处关注点最高周围剂量当量率参考控制水平不大于2.5μGy/h以及对不需要人员到达的探伤室顶表面30cm处的剂量不大于100μGy/h的要求。结论：在探伤室设计中，遇到在线检测需要预留进出孔的，其孔道越长、孔径越小，射线散射次数越多，越有利于增加设计的屏蔽效果。探伤室内射线若在在孔管内经过多次散射以后，到达进出孔的剂量率将在控制范围内，能够满足就辐射防护的要求。若所处的厂房有足够空间，可充分利用距离防护来实现剂量率水平达到标准要求。[关键词]X射线探伤装置；辐射防护；辐射屏蔽；散射[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)13-0040-02陆小茜，李玲玲

AssessmentontheRadiationandSafetyofX-rayRadiographyFacilitiesunder

SpecialShieldingConditions

LuXiaoxi,LiLingling(GuangdongZhihuanInnovativeEnvironmentTechnologyCo.,Ltd.,Guangzhou510045,China)Abstract:ObjectiveToassesstheradiationandsafetyofX-rayradiographyfacilitiesunderspecialShieldingConditions，andtoprovideguidanceofradiationforit.MethodsAcompanyusingaXXQ-2505X-rayradiographyfacilitiesanditsplaceunderspecialshieldingconditionsastheresearchobject,theradiationshieldinginthesupervisoryareaofitscontrolareaiscalculated.ResultsUndertheconditionofon-linedetection,thedoserateattheholeoftheimportandexportlineis6.5×103μGy/h,andthedoserateattheguardlineoutsidetheholeoftheimportandexportlineis1.62μGy/h,whichmeetstherequirementsoftheRequirementforradiologicalprotectioninX-rayradiography(GBZ117-2015),andthereferencecontrollevelofthemaximumsurroundingdoseequivalentrateatthe30cmpointofconcernoutsidetheshieldingwallofthedetectionroomisnotmorethan2.5μGy/h.Thedosageat30cmofthetopsurfaceoftheflawdetectionchamber,whichdoesnotrequirepersonneltoreach,shouldnotexceed100μGy/h.ConclusionInthedesignforroomofX-raydetection,thelongertheholeis,thesmallertheapertureis,andthemorethenumberofrayscatteringis,thebettertheshieldingeffectofthedesignis.Iftheradiationintheinspectionchamberpassesthroughmultiplescatteringintheboreholetube,thedoseratereachingtheinletandoutletholewillbewithinthecontrolrange,whichcanmeettherequirementsofradiationprotection.Ifthereisenoughspaceintheworkshop,distanceprotectioncanbefullyutilizedtoachievethedoserateleveltomeetthestandardrequirements.Keywords:X-rayradiographyfacilities；radiologicalprotection；radiationshielding；scattering.射线探伤室无损检测材料、零件、部件和构件质量的基本方法之一，是焊缝检测中最常用的检测方法。在对铸造、焊接和其他一些不可拆卸的链接器件进行检查时，射线探伤在所采用的无损检查手段和方法中占80%以上。随着我国经济的发展，射线探伤的应用日趋广泛，从业人员不断增加。对射线探伤的防护，已成为我国辐射安全防护领域中的一个重要课题。现分析X射线探伤装置在线检测(铅屏蔽房两端设置孔洞)特殊情况下的辐射安全状况进行评估，探讨X射线探伤在特殊情况的辐射防护问题。1设备与方法

1.1X射线探伤装置及其使用场所该研究中的XXQ-2505型X射线探伤装置管电压为250kV，管电流为5mA，在某公司厂房中铅屏蔽房中使用，探伤装置为使用场所中需要考虑的辐射源。1.1.1基本性能指标[5]

X射线探伤装置在3mm铝过滤条件下，距离点1m处的泄露辐射剂量率为13.9mGy·m2/(mA·min)。1.1.2基本屏蔽条件(a)平面图图1探伤室设计布局图Fig.1ThedesignforroomofX-raydetection(b)立面图[收稿日期][作者简介]2019-06-11陆小茜(1990-)，女，广东广州人，本科，主要研究方向为电离辐射研究。2019年第13期第46卷总第399期广东化工www.gdchem.com·41·探伤室为单独建造的防护铅房，其中探伤室内长×宽×高=3.0m×2.0m×2.4m，探伤室四周及顶层的铅当量均为16mm；在防护铅房南面设置手动防护铅门，防护铅门宽为0.8m，高1.8m，铅板厚度为16mm。整个防护铅房置于厂房的地坑中，铅房东西两面中轴线离地面-120mm处开两个直径为45mm的孔，管子焊好后，由自动输送机构通过孔送至探伤室探伤。探伤室东西两面的孔外伸0.6m，外伸部分有内径为45mm的钢管外套16mm的铅组成，与铅房的孔采用法兰连接。探伤室西面2m处，东面、北面和南面3m处将用警戒线围起来，作为控制区，探伤机进行探伤工作时，相关辐射工作人员及公众均不能入内；警戒线外1.0m的范围内作为监督区，无关人员禁止入内。探伤室控制室距离探伤室的水平距离约3.0m。探伤室的总设计平面布置和辐射屏蔽防护设计分别见图1。1.2场所辐射屏蔽与剂量的估算方法[1-2]

采用探伤装置向下照射时的最高照射条件参数(管电流为5mA，距离点1m处的泄露辐射剂量率为13.9mGy·m2/(mA·min))，估算极端情况下，探伤装置在线检测时，探伤室两端自动输送孔口处的剂量率水平以及警戒线(控制区边界)处的剂量率水平。参照《工业X射线探伤室辐射屏蔽规范》(GBZT250-2014)的计算公式[5]以及《电离辐射剂量学基础》中关于散射面积的照射水平被散射到各个方向的百分数估算探伤机发射的X射线经2次散射后达到自动输送孔口处的剂量率水平。剂量管理目标值[4]：根据《工业X射线探伤放射防护标准》(GBZ117-2015)规定的探伤室屏蔽体外关注点最高周围剂量当量率参考控制水平不大于2.5μGy/h。经过多次折射后，到达端口。保守估算，探伤机发射的X射线经2次散射后到达D1点，散射途径如图2。Fig.2图2散射途径示意图Schematicdiagramofscatteringpathway2结果

铅房东西两面中心轴上两个孔外伸0.6m，外伸部分有内径为45mm的钢管外套16mm的铅组成，探伤机发出的大部分X射线根据《电离辐射剂量学基础》(苏州大学出版社李士俊主编)的中关于散射面积的照射水平被散射到各个方向的百分数估算探伤机发射的X射线经2次散射后到达D1点的剂量率水平Hg(μGy/h)。由于康普顿散射，投射到地面、墙壁的X、γ射线会形成散射的X、γ射线辐射场。散射辐射的照射水平，与地面、墙壁的受照面积成正比，且随散射方向而改变。以受照面积为400cm2来保守估算。表1受照面积为400cm2、距离散射面积中心1m处入射辐射的照射水平被散射到各个方向的百分数[3]

Tab.1Theilluminatedareais400cm2,andtheirradiationlevelofincidentradiationatthecenterofthescatteringareaisscatteredtothepercentageofeachdirection[2]

由此估算探伤机发射的X射线经2次散射后到达D1的剂量率水平Hg(μGy/h)：通过预测估算，Hg=1.61μGy/h，故在考虑了探伤铅房东西两面中心轴上两个孔散射辐射对其影响的情况下，探伤室进出孔外和警戒线外关注点的X辐射剂量率水平预测结果见表2。表2探伤室进出孔外和警戒线外关注点X射线剂量率水平预测结果Tab.2TheX-raydoseratelevelpredictionresultsoutsidetheentranceandexitoftheinspectionroomandoutsidethewarningline关注点BD环境性质东面墙孔外西面墙外孔外X/mm16(铅)16(铅)H进出孔外/(μGy/h)由于该公司的辐射工作人员在警戒线外将需测的钢管放置传送带上或将检测后的钢管从传送带上取下，X射线探伤机运行时，相关辐射工作人员均在警戒线外。该公司在警戒线上设置了围栏或者围墙后，其辐射剂量率预测水平均满足《工业X射线探伤放射防护标准》(GBZ117-2015)规定的探伤室屏蔽墙外30cm处关注点最高周围剂量当量率参考控制水平不大于2.5μGy/h以及对不需要人员到达的探伤室顶表面30cm处的剂量不大于100μGy/h的要求。3讨论

从计算结果表2可以看出：控制室进出孔外(一次散射)和警戒线外(二次散射)的剂量率水平预测值相差三个数量级，由此可见射线散射次数越多，其射线衰减越多，在探伤室设计中，遇到在线检测需要预留进出孔的，其孔道越长、孔径越小，射线散射次数越多，越有利于增加设计的屏蔽效果。根据《辐射防护导论》中结论[6]——如果一个能使辐射至少散射三次以上的迷道，是能保证迷道口工作人员的安全，由此类推，探伤室内射线若在在孔管内经过多次散射以后，到达进出孔的剂量率将在控制范围内，能够满足就辐射防护的要求。此外，根据表2和计算公式可以看出：剂量率水平与距离的平方成反比，在探伤室屏蔽方案设计中，若所处的厂房有足够空间，可充分利用距离防护来实现剂量率水平达到标准要求。H警戒线外/(μGy/h)6.5×1036.5×103

1.621.62从理论预测数据可见，在X射线探伤机正常工作状态下，探伤室进出孔外30cm处X辐射剂量率贡献值约为6.5×103μGy/h，探伤室四周警戒线外30cm处的X辐射剂量率贡献值约为1.62μGy/h。(下转第48页)·48·广东化工www.gdchem.com2019年第13期第46卷总第399期6实验方法内容比对

参照GB11892-1989水质高锰酸盐指数的测定[2]，其试剂配制、检测方法原理与实验分析步骤基本与GB/T5750.7-2006生活饮用水耗氧量(酸性高锰酸钾滴定法)[1]一致，但其试剂配制及结果计算表示稍有差别，从试剂配制过程可以看出，草酸钠标准储备溶液的浓度更为准确值且不易发生变化，而高锰酸钾标准储备溶液配制过程称量精度不高，只是个大概值，且长时间使用过程中易发生变化，所以结果表示中C—草酸钠标准溶液的浓度更为合理。表1方法内容对比Tab.1Methodcontentcomparison方法标准GB/T5750.7-2006生活饮用水耗氧量(酸性高锰酸钾滴定法)高锰酸钾标准储备溶液：C(1/5KmnO4=0.1000mol/L)高锰酸钾标准溶液：C(1/5KmnO4=0.0100mol/L)C—高锰酸钾标准溶液的浓度C(1/5KmnO4=0.0100mol/L)GB11892-1989水质高锰酸盐指数的测定高锰酸钾标准储备溶液：C(1/5KmnO4≈0.1mol/L)高锰酸钾标准溶液：C(1/5KmnO4≈0.01mol/L)C—草酸钠标准溶液的浓度C(1/5KmnO4=0.0100mol/L)试剂mol/L结果表示中C代表7实验结果比对分析

实验分别严格按两个标准分析方法步骤，对环境标准样品203171(标准值2.25±0.20mg/L)分别进行实验，准确量取10.00mL浓样于250mL容量瓶中，用纯水稀释，混匀后立即使用。为更好的进行结果数据对比，实验两种方法分析用高锰酸钾储备液和草酸钠储备液使用配制的同一批次试剂，得实验结果如下：表2实验结果对比Tab.2Comparisonofexperimentalresults方法标准标定耗量24.52mL标准用液校正系数K实验数据结果mg/L相对误差%GB/T5750.7-2006生活饮用水耗氧量(酸性高锰酸钾滴定法)高锰酸钾储备溶液：C(1/5KmnO4=0.1019mol/L)高锰酸钾储备溶液：C(1/5KmnO4=0.0100mol/L)1.003V1=3.05mL、V0=0.12mL、R=0.962.360.11GB11892-1989水质高锰酸盐指数的测定高锰酸钾储备溶液：C(1/5KmnO4=0.1019mol/L)高锰酸钾储备溶液：C(1/5KmnO4=0.0102mol/L)1.017V1=2.90mL、V0=0.12mL、f=0.962.270.028结语

通过上述对方法实验过程的解析、方法间的比对、实验结果数据的分析。表明GB/T5750.7-2006生活饮用水耗氧量(酸性高锰酸钾滴定法)[1]方法中，高锰酸钾试剂的标定和校正步骤略显多余，且增大了实验结果数据的误差。为使实验分析更简便适用，建议实际方法应用中，舍去此俩步骤的操作，可参照GB11892-1989水质高锰酸盐指数的测定[2]中相关步骤描述进行实验，但应注意结果计算时，式中C应改写为草酸钠标准使用液浓度。参考文献

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