劉顥剛 帥 卿

(1.江西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江西 南昌 330077；2.江西省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，江西 南昌 330077)

0 前言

探傷室使用探傷機(jī)在探傷過程中使用的放射源在衰變過程產(chǎn)生的γ射線，以及少量的廢氣、對(duì)周圍公眾人群、空氣產(chǎn)生影響，同時(shí)探傷作業(yè)完成后產(chǎn)生廢液處置問題。

1 評(píng)價(jià)思路

本文通過采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)該核電站建設(shè)配套探傷室及儲(chǔ)源庫建設(shè)項(xiàng)目所在地的輻射環(huán)境背景水平進(jìn)行調(diào)查，掌握本項(xiàng)目的輻射環(huán)境背景水平；并對(duì)項(xiàng)目建成投入運(yùn)行后的輻射環(huán)境影響作出分析評(píng)價(jià)；對(duì)不利影響提出相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，為運(yùn)營者及環(huán)保部門的輻射環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

2 放射性污染源分析

某核電工程所使用的γ射線探傷機(jī)常用的放射源為192Ir和75Se，均屬Ⅱ類源。源在衰變過程中會(huì)產(chǎn)生γ射線，具有很強(qiáng)穿透物質(zhì)的能力，對(duì)周圍環(huán)境將產(chǎn)生貫穿輻射污染。探傷機(jī)工作時(shí)，造成室內(nèi)空氣電離，會(huì)產(chǎn)生少量的臭氧和氮氧化物，對(duì)周圍環(huán)境空氣會(huì)產(chǎn)生影響。探傷作業(yè)完成后，會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的廢顯(定)影液及膠片，屬于國家危險(xiǎn)廢物名錄中感光材料廢物HW16，無放射性。

3 輻射環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查分析

本次采取現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)及類比監(jiān)測(cè)方法，依照《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則》(HJ/T10.1-1995)，對(duì)擬建探傷室和儲(chǔ)源庫的地址及周圍環(huán)境50m，進(jìn)行輻射環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查分析。

3.1 監(jiān)測(cè)分析內(nèi)容與方法

(1)監(jiān)測(cè)分析內(nèi)容

γ射線輻射劑量率。

(2)監(jiān)測(cè)方法

環(huán)境γ 輻射劑量率采用《環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定規(guī)范》(GB /T14583—93)對(duì)廠區(qū)周邊環(huán)境γ輻射劑量率進(jìn)行巡測(cè)，并選取具有代表性的點(diǎn)讀取劑量率。

3.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

項(xiàng)目建設(shè)地周圍環(huán)境X-γ外照劑量當(dāng)量率水平在0.06～0.07μSv/h之間，平均為0.06μSv/h，環(huán)境γ外照劑量當(dāng)量率平均水平在該地區(qū)原野輻射環(huán)境正常背景值內(nèi)(37.6～177.0nGy/h，即0.026～0.124μSv/h，據(jù)《中國環(huán)境天然放射性水平》)。

表1 項(xiàng)目周圍環(huán)境現(xiàn)狀本底γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果

4 輻射屏蔽分析評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)方法

本項(xiàng)目探傷室的輻射屏蔽評(píng)價(jià)采用理論計(jì)算和類比監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

4.2 探傷室輻射屏蔽分析

(1)理論計(jì)算

根據(jù)表3-1和3-2可知，本項(xiàng)目探傷室內(nèi)所使用的探傷機(jī)中，75Seγ射線探傷機(jī)和各類X射線探傷機(jī)都比192Irγ射線探傷機(jī)更容易屏蔽，所以下面計(jì)算中以192Ir探傷機(jī)作為典型代表進(jìn)行計(jì)算。

1、墻體和門的屏蔽

KN=(A×гK)/a02

式中：KN—當(dāng)距離為a0時(shí)，該點(diǎn)的最高比釋動(dòng)能率；

A—放射源的預(yù)期最大放射性活度；

гK—比釋動(dòng)能率常數(shù)(mGy*m2)/(h*GBq)，查得192Ir的比釋動(dòng)能率常數(shù)為0.13。

可得出源時(shí)，距源1m處的最大比釋動(dòng)能率：

KN=0.13×3700/12=481.0 mGy/h

再據(jù)式 FN=(KN×a02)/(KG×a2)

式中：FN—有用輻射的衰減度；

KN—當(dāng)距離為a0時(shí)，該點(diǎn)的最高比釋動(dòng)能率；

a—距放射源的某一點(diǎn)的距離；

KG—距放射源為a時(shí)的最高允許比釋動(dòng)能率(mGy/h)。

該探傷室寬為4.3m，長10.3m，高4m，則保守假設(shè)，防護(hù)墻外5cm處與放射源的最近距離取1.7m，鉛門外5cm處與放射源的最近距離取3.7m；根據(jù)《工業(yè)γ射線探傷放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ132-2008)中6.1的要求屏蔽墻外30cm處劑量率應(yīng)小于2.5μGy/h，此處KG取0.0025mGy/h，可得混凝土墻體、鉛板門的FN分別為6.7×104、1.0×104。查圖可得出達(dá)到此衰減度所需要的混凝土墻、鉛板的質(zhì)量厚度，再除以屏蔽材料的的密度(g/cm3)，就可以得出以cm為單位的防護(hù)層厚度(混凝土密度2.35g/cm3，鉛板密度11.37g/cm3)。最后，保守起見，再增加一個(gè)半層值(混凝土的半層值為5cm，鉛的半層值為0.3cm)。

2、屏蔽設(shè)計(jì)與理論計(jì)算的比較

由以上計(jì)算，可比較公司探傷室的屏蔽設(shè)計(jì)是否符合理論計(jì)算的結(jié)果。比較結(jié)果見表2。

表2 探傷室的屏蔽符合情況對(duì)比表

表2可見，該探傷室各防護(hù)墻及防護(hù)門的屏蔽設(shè)計(jì)均符合要求。

4.2.1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

分別在探傷室工件出入口5cm處、工件出入口門縫、北側(cè)防護(hù)墻外5cm處、工作人員出入口5cm處、操作間操作位、暗室洗片操作位、東側(cè)防護(hù)墻外5cm處、南側(cè)防護(hù)墻外5cm處等共設(shè)8處γ輻射空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

4.2.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

(1)類比監(jiān)測(cè)

本次探傷室類比選擇了某公司正在使用的探傷室，可比性分析見表3，監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖見圖1，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表4。

表3 擬建探傷機(jī)房與類比探傷機(jī)房對(duì)照表

圖1 類比探傷機(jī)房監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖

由表3可知，本項(xiàng)目探傷室建筑規(guī)模上略小于類比項(xiàng)目，本項(xiàng)目探傷室各項(xiàng)屏蔽參數(shù)稍優(yōu)于類比項(xiàng)目，因此可比性較好。

表4 類比探傷室周圍輻射環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果

注：1、監(jiān)測(cè)結(jié)果未扣除背景值；2、監(jiān)測(cè)時(shí)使用192Irγ射線探傷機(jī)，放射源活度在46.3Ci。

由表4可知，類比探傷室在開機(jī)狀態(tài)，探傷室周邊γ輻射劑量率最大值為922nGy/h，原因?yàn)樵搨?cè)墻體較薄(墻外為山體，所以墻厚只有400mm混凝土)。開機(jī)所致其他各點(diǎn)γ輻射劑量率最大增量為北側(cè)防護(hù)墻外的32nGy/h，考慮到監(jiān)測(cè)時(shí)放射源活度為46.3Ci，可推算出放射源活度最大100Ci時(shí)該點(diǎn)γ輻射劑量率增量為69nGy/h，此值遠(yuǎn)低于劑量率限值2500nGy/h。本項(xiàng)目各側(cè)墻體均為850mm混凝土，屏蔽能力優(yōu)于類比項(xiàng)目。

4.3 探傷室職業(yè)工作人員和公眾人員總有效劑量估算方法

4.3.1 估算模式

年有效劑量當(dāng)量計(jì)算公式如下：

H=0.7×Dr×T

式中：H—年有效劑量當(dāng)量(Sv)；

0.7—吸收劑量對(duì)有效劑量當(dāng)量的換算系數(shù)(Sv/Gy)；

Dr—空氣吸收劑量率(Gy/h)；

T—年受照時(shí)間(h)；

4.3.2 探傷室職業(yè)工作人員和公眾人員劑量估算

根據(jù)有關(guān)資料，探傷室年探傷天數(shù)按250天，每天開機(jī)時(shí)間2小時(shí)，γ輻射劑量率增量取最大值69nGy/h，則可計(jì)算出探傷室職業(yè)工作人員所受附加劑量為0.024mSv，低于《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)的標(biāo)準(zhǔn)劑量限值20mSv，也低于本項(xiàng)目給出的年有效劑量當(dāng)量管理限值5mSv。

公眾選用職業(yè)人員的1/8時(shí)間作為受照時(shí)間，所受附加劑量約為0.003mSv，低于《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)標(biāo)準(zhǔn)劑量限值1mSv和本項(xiàng)目公眾照射管理限值0.1mSv。

4.4 儲(chǔ)源庫輻射屏蔽分析

本項(xiàng)目儲(chǔ)源庫的輻射屏蔽評(píng)價(jià)采用理論計(jì)算和類比監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

(1)理論估算

根據(jù)《工業(yè)γ射線探傷放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ132-2008)中對(duì)源容器的放射防護(hù)要求可知，該公司γ射線探傷機(jī)源容器周圍空氣比釋動(dòng)能率控制值1m處為0.02mGy·h-1，以下估算中將上述值作為單個(gè)源的源強(qiáng)。同時(shí)將儲(chǔ)源庫的設(shè)計(jì)最大容量(同時(shí)儲(chǔ)存8枚源)作為計(jì)算時(shí)的放射源儲(chǔ)存量。

本項(xiàng)目儲(chǔ)源庫主要存儲(chǔ)的放射源為192Ir 和75Se，計(jì)算時(shí)選取γ射線能量較大的192Ir的半值厚度(HVT值)，鋼的半減厚度為1.4cm，混凝土的半減厚度為5cm，鉛的半減厚度為0.3cm。

根據(jù)圖1，儲(chǔ)源庫西墻、南墻和北墻外距儲(chǔ)源容器表面的最近距離可取為1m，東墻厚度遠(yuǎn)大于其他三側(cè)墻體可不做考慮。

本項(xiàng)目探傷室各側(cè)墻體外的輻射水平可按下式估算：

D=D0×(d02/d2)×П2-li/HVTi

其中：D—某關(guān)注點(diǎn)的空氣比釋動(dòng)能率，nGy·h-1；

D0—d0處的空氣比釋動(dòng)能率，nGy·h-1；

d0—表示到源的距離，m；考慮到本項(xiàng)目中源容器較小，實(shí)際計(jì)算中取為到容器表面的距離，1m；

d—表示到源的距離，m；考慮到本項(xiàng)目中源容器較小，實(shí)際計(jì)算中取為到容器表面的距離；

li—表示某屏蔽層的厚度，cm；

HVTi—表示某屏蔽層的半值厚度，cm；

П—表示不同屏蔽層的共同作用以相乘表達(dá)。

由此可計(jì)算出儲(chǔ)源庫存儲(chǔ)放射源時(shí)，各側(cè)墻體外的空氣比釋動(dòng)能率增量，計(jì)算值見表5。

表5 儲(chǔ)源庫周圍空氣比釋動(dòng)能率估算結(jié)果

由表5可知，儲(chǔ)源庫內(nèi)最大存儲(chǔ)8枚放射源時(shí)，儲(chǔ)源庫各側(cè)墻體外各預(yù)測(cè)點(diǎn)的空氣比釋動(dòng)能率增量均小于30nGy·h-1，因此儲(chǔ)源庫對(duì)周圍輻射環(huán)境影響較小。

實(shí)際上，儲(chǔ)源容器均存放在儲(chǔ)源坑中，上面覆蓋了屏蔽鉛板，實(shí)際的輻射影響遠(yuǎn)小于上述估算值。

(2)儲(chǔ)源庫工作人員劑量估算

根據(jù)存/取一次放射源所需的工序，保守取輻射工作人員存/取一次放射源處于離探傷機(jī)5cm(根據(jù)《工業(yè)γ射線探傷放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ132-2008)保守取劑量率為0.5mGy/h，而根據(jù)同類探傷機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知實(shí)際將遠(yuǎn)低于此值)和離探傷機(jī)1m處(根據(jù)GBZ132-2008保守取劑量率為0.02mGy/h，而根據(jù)同類探傷機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知實(shí)際將遠(yuǎn)低于此值)的時(shí)間分別為1分鐘和2分鐘，則可估算出完成一次存/取的操作所受的附加劑量率約為6.3μSv。假設(shè)每天存/取8次，每年探傷工作天數(shù)為250天，則儲(chǔ)源庫輻射工作人員由于存/取放射源一年所受的附加劑量約為12.6mSv，實(shí)際上存/取放射源時(shí)均需穿戴防護(hù)用品，且這個(gè)工作將有多人承擔(dān)(至少6人)，因此每個(gè)工作人員所受到的劑量將遠(yuǎn)低于2.1mSv，低于《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)的標(biāo)準(zhǔn)劑量限值20mSv，也低于本項(xiàng)目給出的年有效劑量當(dāng)量管理限值5mSv。

公眾人員按照表5中估算的各側(cè)墻體外γ輻射劑量率最大增量30nGy/h，選用年工作時(shí)間2000小時(shí)的1/8時(shí)間作為受照時(shí)間，所受附加劑量約為0.005mSv，低于《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)標(biāo)準(zhǔn)劑量限值1mSv和本項(xiàng)目公眾照射管理限值0.1mSv。

(3)類比監(jiān)測(cè)

本次類比選取了某公司正在使用的儲(chǔ)源庫，可比性分析見表6，監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖見圖2，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表7。由表6可知，類比項(xiàng)目與本項(xiàng)目儲(chǔ)源庫的情況基本類似，具有可比性。

表6 擬建儲(chǔ)源庫與類比儲(chǔ)源庫對(duì)照表

表7 類比儲(chǔ)源庫周圍γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果

注：1、監(jiān)測(cè)結(jié)果未扣除背景值；2、監(jiān)測(cè)時(shí)儲(chǔ)源庫內(nèi)存6枚源，活度在30～100Ci之間。

圖2 類比儲(chǔ)源庫監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖

類比監(jiān)測(cè)時(shí)儲(chǔ)源庫內(nèi)放射源總活度約為300Ci，所有放射源均存放于源坑內(nèi)。由表7可知，儲(chǔ)源庫內(nèi)γ輻射劑量率巡測(cè)最大值為2326.4nGy/h，則可估算出當(dāng)本項(xiàng)目儲(chǔ)源庫內(nèi)放射源總活度達(dá)到設(shè)計(jì)的最大容量800Ci時(shí)(8枚放射源，每枚100Ci)，儲(chǔ)源庫內(nèi)γ輻射劑量率巡測(cè)最大值約為6204nGy/h，與本項(xiàng)目的預(yù)測(cè)值處于同一水平。其周圍輻射環(huán)境γ輻射劑量率未見明顯升高，表明其源庫管理人員及周圍其他人員受到額外的輻射劑量很小，能夠滿足《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)中的要求。

4.5 輻解廢氣對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

探傷機(jī)在探傷室內(nèi)工作時(shí)會(huì)使空氣發(fā)生電離分解，從而產(chǎn)生有害氣體(如臭氧、氮氧化物)。由于探傷機(jī)開機(jī)照射時(shí)間較短，因此，產(chǎn)生的臭氧量很少。而在探傷室設(shè)置通風(fēng)換氣裝置，探傷室通風(fēng)換氣達(dá)每小時(shí)3-4次，因而輻解產(chǎn)生的臭氧影響較小。氮氧化物產(chǎn)生量僅是臭氧產(chǎn)額的十分之一。而工作場(chǎng)所容許濃度比臭氧容許濃度高，所以探傷室輻解產(chǎn)生的氮氧化物影響也較小。

4.6 廢液對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

探傷作業(yè)完成后，需對(duì)拍攝的底片進(jìn)行顯(定)影，會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的廢顯(定)影液及膠片，屬于國家危險(xiǎn)廢物名錄中感光材料廢物HW16，無放射性。所以對(duì)周圍環(huán)境影響較小。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

由理論計(jì)算和類比監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，本項(xiàng)目探傷室和儲(chǔ)源庫投入使用后，在正常使用探傷機(jī)和正常儲(chǔ)存γ射線探傷機(jī)放射源時(shí)，其四周輻射環(huán)境γ輻射劑量率未見明顯升高。職業(yè)工作人員受到的附加劑量低于《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)的標(biāo)準(zhǔn)劑量限值20mSv，也低于本項(xiàng)目給出的年有效劑量當(dāng)量管理限值5mSv；公眾人員受到的附加劑量低于《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)劑量限值1mSv和本項(xiàng)目公眾照射管理限值0.1mSv。探傷室和儲(chǔ)源庫的屏蔽設(shè)計(jì)能夠滿足輻射防護(hù)的要求。

5.2 建議

根據(jù)該企業(yè)運(yùn)營期工作場(chǎng)所的輻射環(huán)境水平以及工作人員總年附加劑量的估算結(jié)果，提出避免和減少不利影響的建議如下：

(1)探傷室和儲(chǔ)源庫各出入口外均應(yīng)設(shè)置電離輻射警示標(biāo)志和中文警示說明，探傷室的出入口外還應(yīng)設(shè)置工作狀態(tài)指示燈。

(2)探傷室工件門和人員進(jìn)出門均必須安裝門-機(jī)聯(lián)鎖裝置，只有在門關(guān)閉的情況下才能進(jìn)行探傷工作。

(3)儲(chǔ)源庫安裝24小時(shí)視頻監(jiān)控設(shè)備和紅外線監(jiān)控系統(tǒng)，探傷室安裝24小時(shí)視頻監(jiān)控設(shè)備，并與值班室聯(lián)網(wǎng)。

(4)探傷過程中產(chǎn)生的廢(定)顯影液及膠片要求集中存放，最終送交有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。