陳高飛 倪 偉 陳琛祥 吳 越 稂其良 劉 杰

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽314300）

0 前言

核電廠作為一個龐大的系統(tǒng)工程，對關(guān)鍵設(shè)備、管線的安全狀況要求極為苛刻，電廠必須按照《在役檢查大綱》和質(zhì)量計劃要求實施在役檢查，γ 射線探傷是在役檢查的重要作業(yè)方式。

γ 射線探傷是利用放射性核素發(fā)射的γ 射線進(jìn)行金屬構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無損檢測的實踐活動, 移動式γ 射線探傷是針對固定式而言的。 移動式γ 射線探傷具有使用的放射源類別高(探傷所使用的放射源通常為銥-192、鈷-60 等,活度一般為100Ci 左右,屬于Ⅱ類放射源)、場所不固定、開放式用源等特點。

移動式γ 探傷存在較高的外照射風(fēng)險，國家對其制定了法律法規(guī)來約束此項實踐活動，《中華人民共和國放射性污染防治法》對核技術(shù)利用單位放射性污染防治提出了原則要求,《放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例》 對核技術(shù)利用單位提出了更加具體的管理要求，另根據(jù)γ 射線探傷企業(yè)事故頻發(fā)的特點,2007 年環(huán)保部發(fā)布了最新的《關(guān)于γ 射線探傷裝置的輻射安全要求》。

由于核電廠在設(shè)計、施工階段并未考慮射線探傷相關(guān)的實體專設(shè)安全措施，目前射線探傷作業(yè)只能通過約束作業(yè)人員行為和附加防護(hù)手段來控制作業(yè)風(fēng)險，對作業(yè)人員技能水平和責(zé)任心要求較高。

隔離邊界控制的失效是射線探傷重要風(fēng)險來源之一，因移動式探傷作業(yè)的特點， 發(fā)生人員誤入或探傷作業(yè)輻射范圍超出實際隔離區(qū)域，從而造成人員的超劑量照射事故和非計劃照射事件的發(fā)生幾率較高，此類事故后果通常較為嚴(yán)重，甚至可能造成人員傷亡。

1 探傷區(qū)域隔離邊界的設(shè)定

根據(jù)國家法規(guī)要求，進(jìn)行探傷前，作業(yè)人員必須先將工作場所劃分為控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)， 控制區(qū)邊界外空氣比釋動能率應(yīng)低于15μGy·h-1,監(jiān)督區(qū)其邊界劑量應(yīng)不大于2.5μGy·h-1。 作業(yè)人員在探傷過程中應(yīng)保證各邊界的完整和有效性，因此探傷前我們必須計算和確定隔離邊界的范圍。

探傷用γ 放射源的尺寸一般在10-2m 量級,而無屏蔽射線的邊界至少在10m 的量級,距源的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放射源的尺寸,可以當(dāng)作點源進(jìn)行處理，隔離半徑a 存在計算公式（1）：

KN為無屏蔽時,在距離源a 處的空氣比釋動能率,A 為源的活度,Гk為放射源的比釋動能常數(shù)。

表1 比釋動能常數(shù)ГK(mGy·m2/h·GBq)

1.1 控制區(qū)邊界的設(shè)定

設(shè)定控制區(qū)邊界時，根據(jù)放射源的γ 射線向各個方向輻射時的不同情況，應(yīng)設(shè)定三類不同的控制區(qū)距離，如圖1 所示。

aⅠ： 輻射沒有任何衰減時要求的控制區(qū)距離；aⅡ： 有用線束方向，經(jīng)檢測對象屏蔽后要求的控制區(qū)距離；aⅢ：有用線束方向以外，經(jīng)源容器或其他屏蔽物屏蔽后要求的控制區(qū)距離。

隔離邊界范圍的計算方式：

aⅡ和aⅢ:aⅠ(m)乘以表3 中不同半減層數(shù)相對應(yīng)的因子之積（可根據(jù)屏蔽物的厚度， 除以表2 中相應(yīng)核素和屏蔽材料的半減層厚，求出其半衰減層數(shù)，進(jìn)而從表3 查出相對應(yīng)的因子）。

圖1 應(yīng)用屏蔽物的控制區(qū)（無比例）

表2 不同放射源的半減層厚近似值(HVL)(mm)

表3 用于控制區(qū)設(shè)定時在有衰減的輻射時aⅡ和aⅢ的因子

隔離邊界確定后，必須懸掛清晰可見的“正在探傷嚴(yán)禁入內(nèi)”警示標(biāo)牌，未經(jīng)許可人員不得進(jìn)入該范圍，可采用繩索、鏈條和類似的方法或安排監(jiān)督人員實施人工管理。

2.2 監(jiān)督區(qū)邊界的設(shè)定

監(jiān)督區(qū)位于控制區(qū)外，是對控制區(qū)的一個補充，邊界處應(yīng)有“當(dāng)心，電離輻射”警示標(biāo)識，允許有關(guān)人員在此區(qū)活動，培訓(xùn)人員或探訪者也可進(jìn)入該區(qū)域，公眾不得進(jìn)入該區(qū)域。

計算理論監(jiān)督隔離邊界范圍a0 與控制區(qū)aⅠ相同：

2 核電廠探傷作業(yè)的現(xiàn)狀

2.1 常用探傷源活度

中核核電運行管理有限公司秦二廠（以下簡稱秦二廠）運行階段常用探傷源為鈷-60、銥-192,活度一般在100Ci 及以下，源容器外的接觸劑量率控制在2mGy·h-1 以下，具體如下：

表4 二廠探傷源常用核素種類及活度

表5 源容器周圍空氣比釋動能率控制值（mGy·h-1）

2.2 核電廠廠區(qū)內(nèi)探傷隔離邊界的設(shè)定方法

核電廠與其他工業(yè)場所不同， 核反應(yīng)堆本身就是一個巨大的源項，核電廠廠區(qū)邊界內(nèi)所有區(qū)域按照放射性系統(tǒng)和設(shè)備的分布，以及潛在的輻射照射和污染風(fēng)險的大小，分為輻射工作場所（包括輻射控制區(qū)和輻射監(jiān)督區(qū)）和非輻射工作場所。 秦二廠在滿足法規(guī)要求的前提下，編制了符合自身特點的劃分標(biāo)準(zhǔn)，即在輻射控制區(qū)外的探傷，邊界處的劑量率不得高于2.5μSv/h,在輻射控制區(qū)內(nèi)的探傷，邊界處劑量率不得高于該區(qū)域輻射分區(qū)的上限值。

核電廠探傷隔離邊界設(shè)定，是基于上述2.1 與2.2 的計算方法，但在實際計算過程中，考慮到現(xiàn)場條件較為復(fù)雜，管線、屏障物體較多，很難做等效處理，通常保守估算，如非大的連續(xù)性的屏蔽體（如廠房實體墻等）， 一般不建議做等效考慮。 如保守估算出的理論隔離邊界過大，則可通過以往實際經(jīng)驗來適當(dāng)調(diào)整邊界（調(diào)整幅度不宜過大），但最終是否符合邊界要求需通過對邊界處的實際輻射水平進(jìn)行巡測來設(shè)定，如隔離邊界設(shè)置過小，應(yīng)終止探傷，重新設(shè)置隔離邊界。

為了提高電廠效益， 電廠對于大修工期的控制要求越來越嚴(yán)格，這就對探傷隔離邊界區(qū)域范圍選取的適當(dāng)性提出了新的挑戰(zhàn)，秦二廠通過長期的摸索和經(jīng)驗積累，對設(shè)定探傷隔離范圍已有一套有效的方法，下面介紹幾種常用的方法及其局限性。

2.2.1 直接隔離法

根據(jù)探傷源活度的大小，核素的種類，通過簡單的公式計算就可以大致設(shè)定所需隔離的范圍，直接隔離法易于實施，作業(yè)量少，只需在計算區(qū)域內(nèi)拉設(shè)隔離帶，放置警示標(biāo)牌、燈具即可，范圍較大無法實體隔離的區(qū)域也可通過安排人員定點值守的方式來解決隔離邊界的控制問題。

直接隔離法一般會造成隔離區(qū)域較大，影響范圍廣，如隔離區(qū)域內(nèi)有人員通道、檢修活動，則須隔離人員通道，停止相關(guān)檢修活動，對大修其他工作影響較大，一般不直接采用此方法。

2.2.2 實體屏蔽法

γ 射線射程較遠(yuǎn)，且有很強的穿透能力，射線透過物質(zhì)會被物質(zhì)吸收,其透過量隨物質(zhì)的厚度呈指數(shù)規(guī)律衰減。 一般物質(zhì)的密度越大衰減系數(shù)也越大, 即同等厚度密度大的材料使射線的減弱倍數(shù)增多,因此,對無用射線要利用密度大的物質(zhì)進(jìn)行屏蔽,一般采用鉛板屏蔽。即透照的反方向可用一小塊厚鉛板對射線源進(jìn)行包裹,這樣屏蔽效率高效果好。 操作人員還可以利用附近的物體如:鋼結(jié)構(gòu)、砼物、墻壁、金屬容器、設(shè)備等進(jìn)行屏蔽。

當(dāng)無任何可用于屏蔽的物體或屏蔽體作用不良時,可制作移動式屏蔽體。 移動式屏蔽體的設(shè)計原則：體積和質(zhì)量應(yīng)盡量小,以便于移動，屏蔽效果要達(dá)到防護(hù)要求，選擇屏蔽材料要合理，根據(jù)反射區(qū)域輻射劑量的大小及周圍反射物體的多少, 可以選用不同式樣的鉛屏蔽體。 常用的有種半敞開式和全封閉式，各有利弊，此處不做累述。

實體屏蔽的方法，效果明顯，能根據(jù)實際需求，極大的減少隔離區(qū)域范圍（常見材料的半減層厚見表2），但鋪設(shè)屏蔽措施作業(yè)量較大，會加大作業(yè)人員的負(fù)擔(dān)，不受作業(yè)單位的歡迎，且易受探傷區(qū)域環(huán)境條件、位置高低所限，一般主要選取對附近有作業(yè)或人員活動的場所通道方向來進(jìn)行屏蔽，以減少隔離范圍，降低對其他作業(yè)的影響。

2.2.3 錯“峰”原則

錯“峰”即錯開兩個峰值時間段：錯開區(qū)域內(nèi)作業(yè)高峰時間段，錯開人員活動的高峰時間段。 如無特殊原因，盡可能的選擇人員活動較少的晚上或凌晨時段，此時間段便于邊界的隔離和控制，對大修其他工作安排影響最小。

錯“峰”是電廠較為常用的方法，便于邊界的設(shè)定，不影響其他作業(yè)，對人員產(chǎn)生的輻射風(fēng)險也最小，但大修工期有限，且部分探傷作業(yè)需在特定的機(jī)組工況下才能進(jìn)行，不可能所有探傷都能安排在此時間段內(nèi)實施，有一定的局限性。

2.2.4 選擇合適的探傷源活度

源強的大小直接影響輻射區(qū)域的范圍，源強越大，輻射范圍越廣，隔離區(qū)域也就越大，隔離的難度也就相應(yīng)增大，按照公式（1）可以得出，A 與a2 是正比關(guān)系。 目前,核電廠大修探傷源一般為20-100Ci，理論上一個80Ci 的探傷源隔離邊界距離理論上為一個20Ci 源的2 倍，這在實際應(yīng)用中是一個非常大的數(shù)值。

目前核電廠探傷源一般在20-100Ci 之間，雖可選擇空間不大。但在滿足探傷要求的前提下，選擇合適的探傷源是減少隔離區(qū)域范圍的一個非常有效的手段，也是減少輻射危害的一個的重要手段，是探傷人員必須考慮的一個方法。

2.2.5 采用源機(jī)射線定向裝置

源機(jī)射線定向裝置即在γ 射線源機(jī)上增加屏蔽無用射線的裝置，減少對無用方向的影響，目前市場上已有此類射線的屏蔽裝置。 但因價格、操作、便攜度、對成像影響等問題，暫時未在行業(yè)內(nèi)流行起來。

射線探傷區(qū)域設(shè)定是一個較為復(fù)雜的過程，單一的從時間、距離、屏障、源項等方面來考慮減少隔離區(qū)域是很難滿足要求的，在實際作業(yè)中，一般綜合考慮各類措施的利弊，采用多種措施來滿足隔離邊界的要求，降低對其他作業(yè)區(qū)域和作業(yè)人員的影響。

3 設(shè)定隔離邊界的若干問題及思考

按照國家法規(guī)要求，探傷隔離邊界處的劑量率不得高于2.5μSv/h，受制于電廠各種因素，實際隔離過程中往往難于實現(xiàn)。

3.1 地形因素制約，隔離措施難于實施

γ 探傷源發(fā)射的為各方向無差別無限制的射線，如無特殊裝置屏蔽無用射線，在隔離實施人員難于達(dá)到的區(qū)域，如無特殊工具，難于做到滿足要求的實體或警示隔離。

以臨海核電廠為例，部分探傷場所靠近海，如在PX 泵房、AC 去污車間、汽輪機(jī)廠房等探傷時，就可能造成輻射區(qū)域大，對附近礁岸、海面等人員難于到達(dá)的區(qū)域造成影響。目前電廠極少配備適合此類地形海面的交通工具，測量和布置隔離措施較為困難。但此類海面、暗礁等涉及的面積不大，也基本不屬于漁業(yè)、旅游地帶，人跡較少，且根據(jù)探傷源的活度估算，此類區(qū)域發(fā)生公眾或工作人員的超劑量照射事件的概率是極低的，對公眾、環(huán)境的影響也是可控的。

目前法規(guī)上只是設(shè)定了一個統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)及方法，監(jiān)督區(qū)的邊界劑量應(yīng)不大于2.5μGy·h-1，公眾人員不得進(jìn)入此區(qū)域，并未涉及此類特殊情況處理，如須滿足要求，勢必加大人員、物資等的投入，且增大其他安全風(fēng)險，是否可將此類地形、海面作為天然屏障來考慮，是一個值得探討的問題。

3.2 輻射范圍廣，難于實施有效隔離

某些廠房探傷時，會波及UD1 內(nèi)的辦公室區(qū)域，甚至造成部分場外輻射監(jiān)測設(shè)備報警，加屏蔽墻、選擇合適的探傷源等防護(hù)措施雖然能減少影響區(qū)域，但因其局限性，很難從根本上解決問題。

目前，對于一定區(qū)域范圍隔離（如僅限UD2 內(nèi)），采取的方法一般為采用隔離帶、警示牌、警示燈，在進(jìn)入?yún)^(qū)域的各人員通道口安排專人看守，輻射防護(hù)人員定期巡查的方式來控制，但對于大面積區(qū)域，特別是涉及到UD1 范圍內(nèi)辦公室的隔離，還沒有十分有效的方法。 只能通過公司主頁、人員通道提前發(fā)布探傷告示，大修計劃部門協(xié)調(diào)盡量減少現(xiàn)場和辦公室人員， 輻射防護(hù)部門保守估算影響區(qū)域的輻射水平等，來降低探傷作業(yè)對區(qū)域內(nèi)人員的影響。

將整個辦公區(qū)域作為隔離區(qū)，不利于大修工作的順利開展，如何更好的規(guī)范此類情況的隔離，達(dá)到既不違反隔離要求，也不影響大修進(jìn)度，是我們值得去考慮的問題。

3.3 “燈下黑”效應(yīng)，容易忽視，難于判斷隔離邊界

γ 射線（光子）與光的傳播形式類似，都存在一個“燈下黑”的現(xiàn)象，當(dāng)探傷作業(yè)位置點地勢較高時，附近部分區(qū)域就有可能存在一個陰影區(qū)，通常此區(qū)域輻射水平要低于其他區(qū)域。

在探傷作業(yè)開始后，輻射防護(hù)人員探傷區(qū)域附近的下方進(jìn)行輻射水平驗證測量時，如未考慮到此類情況，將陰影區(qū)域的輻射水平代表其他區(qū)域的輻射水平，就會盲目的縮小隔離邊界，造成實際隔離邊界外的劑量率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2.5μSv/h 的標(biāo)準(zhǔn)。

例如在汽輪機(jī)廠房標(biāo)高10m 的區(qū)域探傷作業(yè)時， 現(xiàn)場驗證隔離邊界測量中發(fā)現(xiàn)在廠房0m 附近的周邊地區(qū)， 輻射水平是滿足要求的，但在UD2 附近區(qū)域的輻射水平明顯高于邊界的控制標(biāo)準(zhǔn)。

電廠廠房及設(shè)備較多、地形較為復(fù)雜，陰影效應(yīng)產(chǎn)生的影響區(qū)域難于估算，根據(jù)公式估算的邊界來隔離，涉及范圍過大不符合大修工作要求。 目前對此類現(xiàn)象并無解決措施，輻射防護(hù)人員巡檢驗證測量的方式雖可減少部分探傷隔離邊界，但如若驗證區(qū)域過大，則可操作性就不高。

4 結(jié)束語

移動式γ 射線探傷是一項高輻射風(fēng)險的作業(yè)，盡管秦二廠通過多年不斷的經(jīng)驗總結(jié)和反饋， 初步形成了一套有效的探傷管理機(jī)制，降低了意外照射和超劑量照射事件的發(fā)生概率，但由于移動式探傷作業(yè)的特點，人因風(fēng)險較高，在隔離措施和邊界控制上也存在一些難點問題，仍然需要我們在以后的工作中加強和完善隔離邊界的控制管理和對探傷作業(yè)人員的監(jiān)督，保障探傷作業(yè)的輻射安全和公眾安全。

［1］GB18871-2002 電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

［2］GBZ132-2008 工業(yè)γ 射線探傷放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[M].

［3］王川，金衛(wèi)陽，等.射線探傷安全管理（二廠）[Z].2012.

［4］韋正，刁端陽.張平.γ 射線移動探傷的防護(hù)距離估算[Z].2010.