工業(yè)射線輻射防護(hù)

周鳳革，孫遠(yuǎn)霞

隨著我國科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在國防、能源、工業(yè)、運(yùn)輸、醫(yī)療等領(lǐng)域使用放射源的單位與日俱增。工業(yè)應(yīng)用射線檢測(cè)可保證航空、航天、核能、石化容器等產(chǎn)品的質(zhì)量，使科技產(chǎn)品更安全；安檢部門根據(jù)X 射線的檢測(cè)結(jié)果判斷旅客是否攜帶危險(xiǎn)品；醫(yī)生可以根據(jù)陰影的濃淡對(duì)比判斷人體某一部分是否正常。

1 X 射線和γ 射線的危害性

目前，工業(yè)射線主要應(yīng)用的就是X 射線照相法和γ 射線照相法。X 射線和γ 射線是由強(qiáng)光子流組成的電磁輻射，其靜止質(zhì)量為零，不帶電荷，與物質(zhì)作用時(shí)，不像帶電粒子那樣，會(huì)經(jīng)過多次作用逐漸消耗能量，而是在一次作用中把大部分甚至全部能量傳給次級(jí)帶電粒子和次級(jí)光子，再經(jīng)電離、激發(fā)把能量傳給介質(zhì)。X 射線和γ 射線對(duì)人體的主要危害是外照射傷害。它們的穿透力很強(qiáng)，射程在理論上為無窮大，用“半值層”來表示其穿透能力。

人體細(xì)胞中的原子被電離后會(huì)有3 種后果：第一種引起人體分子結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致細(xì)胞暫時(shí)受損，但可完全修復(fù)；第二種受損細(xì)胞可存活但修復(fù)不完善；第三種受損細(xì)胞無法修復(fù)。

現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展離不開射線檢測(cè)，同時(shí)要保障工作人員的健康和安全。從輻射防護(hù)的角度出發(fā)，其目的就在于防止有害的確定性效應(yīng)的發(fā)生，并將隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生幾率降低到盡量低的水平。

確定性效應(yīng)是有閾值的，通過控制工作人員所受劑量可以避免確定性效應(yīng)的發(fā)生。而隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生是線性無閾的，對(duì)此要考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素，需堅(jiān)守不得超過相應(yīng)劑量當(dāng)量限值的限制條件，從而最大限度降低隨機(jī)效應(yīng)發(fā)生的幾率。

2 個(gè)人劑量限值

為提高我國放射衛(wèi)生防護(hù)管理工作的水平，保障工作人員的健康，在保證實(shí)施放射實(shí)踐正當(dāng)化和輻射防護(hù)最優(yōu)化的基礎(chǔ)上，還要限制工作人員的照射劑量水平，即所受照射劑量不得超過規(guī)定值，即個(gè)人劑量限值。

個(gè)人劑量限值是指不允許接受劑量范圍的下限，而不是允許接受劑量的上限。也就是說，接收劑量高于規(guī)定限值是不允許的，但不是只要低于限值就一定安全合理。

我國從2003 年開始執(zhí)行的《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 18871-2002） 中對(duì)射線照相人員的個(gè)人劑量限值規(guī)定為：

①由審管部門決定的連續(xù)5 年的平均有效劑量為20 msV；②任何一年中的有效劑量為50 msV；③眼晶體的年當(dāng)量劑量為150 msV；④四肢（手和腳） 或皮膚年當(dāng)量劑量為500 msV。

標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定公眾中有關(guān)關(guān)鍵人群組的成員所受到的平均劑量估計(jì)值不應(yīng)超過的限值：

①年有效劑量1 msV；②特殊情況下，如果連續(xù)5 年的年平均劑量不超過1 msV，則某單一年份的有效劑量可提高至5 msV；③眼睛的年劑量當(dāng)量15 msV；④皮膚的年劑量當(dāng)量50 msV。

3 工業(yè)射線輻射防護(hù)方法

放射性的危害又分為內(nèi)照射和外照射。外照射是指放射源在從外部對(duì)人體產(chǎn)生的照射，包括體表放射性污染引起的照射。防護(hù)方法基本分為以下四種：時(shí)間防護(hù)、距離防護(hù)、屏蔽防護(hù)、源強(qiáng)防護(hù)。實(shí)施以上防護(hù)措施后，利用個(gè)人劑量?jī)x對(duì)工作人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

筆者舉例介紹外照射輻射防護(hù)措施的實(shí)施過程。某工件有數(shù)條焊縫，焊縫厚度60 mm，本文依照檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)選用Ir192 射線源。Ir192 射線源出廠活度約100Ci，入廠活度約85Ci，半衰期為75 天，如使用周期為120 天，則停止使用時(shí)源的活度為33Ci，為方便測(cè)算，筆者將源活度統(tǒng)一按照60Ci來計(jì)算。

式中：H0—無屏蔽時(shí)的劑量當(dāng)量率（C/（kg·s））；

A—源活度（Bq）；r—Ir192 照射率常數(shù)（kg-1m2Bq-1s-1）；q—居留因子；R—參考點(diǎn)與放射源的距離（m）。

按照上式計(jì)算，在無屏蔽時(shí)Ir192 放射源的當(dāng)量劑量率約為70 mSv/h，其中A 取60Ci，1Ci=3.7×1010Bq；查取r=8.97×10-19Ckg-1m2Bq-1s-1；q 取0.25；R 取1 m。如僅采用時(shí)間防護(hù)方式，由劑量=劑量率×?xí)r間可知，射線檢測(cè)人員暴露1 min 的輻射計(jì)量為1.17 mSv，暴露17 min 將達(dá)到20 mSv，即放射工作人員的年控制劑量。因此，不能僅采用時(shí)間防護(hù)方式。

增加距離防護(hù)后，如按照每年射線透照時(shí)間3 000 h 計(jì)算，單一年份的有效劑量值為5 msV，則無屏蔽時(shí)的劑量當(dāng)量率為0.001 7 mSv/h，而檢測(cè)人員與放射源的距離至少203 m。

受射線檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)增加，源強(qiáng)增大，安全距縮短等因素的影響，檢測(cè)人員的劑量值超出標(biāo)準(zhǔn)要求，就會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害。因此，必須采用屏蔽防護(hù)措施。一般采用原子序數(shù)大、密度大的材料，如鉛、水泥等，以便有效屏蔽X 射線和γ 射線。

式中：T—屏蔽層厚度（cm）。

根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境及產(chǎn)品尺寸，防護(hù)控制距離為8 m，安全系數(shù)取1 時(shí)，屏蔽防護(hù)工裝鉛厚度為37.4 mm（見表1）。

表1 工作時(shí)間3 000 h/a 屏蔽參數(shù)計(jì)算

如射線人員可輪換，按照人均工作500 h/a 計(jì)算，屏蔽后的劑量當(dāng)量率控制水平0.01 mSv/h，防護(hù)控制距離為8 m，安全系數(shù)取1 時(shí)，屏蔽防護(hù)工裝鉛厚度為27 mm（見表2）。

表2 工作時(shí)間500 h/a 屏蔽參數(shù)計(jì)算

如人均工作3 000 h/a，屏蔽后的劑量當(dāng)量率控制水平0.001 7 mSv/h，而防護(hù)控制距離縮短為2 m，安全系數(shù)取1 時(shí)，屏蔽防護(hù)工裝鉛厚度為53.4 mm（見表3）。

表3 工作時(shí)間3 000 h/a，防護(hù)距離2 m 屏蔽參數(shù)計(jì)算

4 實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)實(shí)際檢測(cè)需求確定好透照時(shí)間、距離等參數(shù)后，計(jì)算出屏蔽層的下限厚度，再乘以一定的安全系數(shù)，即可確定最終的屏蔽層厚度。

而根據(jù)下式可對(duì)射線檢測(cè)人員受照的年有效劑量進(jìn)行評(píng)價(jià)：式中：He—γ 射線所致人均年有效劑量當(dāng)量（mSv/a）；γin、γout、γra—分別為室內(nèi)、室外及放射性工作場(chǎng)所的γ 外照劑量率（計(jì)算值采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值） （Gy/h）；tin、tout、tra—分別為受照人群在室內(nèi)、室外及放射性工作場(chǎng)所年停留的時(shí)間（h）。

5 結(jié) 語

經(jīng)過本文的計(jì)算，即可在實(shí)際測(cè)量的基礎(chǔ)上設(shè)置監(jiān)督區(qū)，確保邊界空氣比釋動(dòng)能率不大于2.5 μGy/h。通過設(shè)置邊界警示標(biāo)識(shí)，拒絕非相關(guān)人員進(jìn)入監(jiān)督區(qū)，確保監(jiān)督區(qū)邊界沒有公眾成員停留。通過采取限制相關(guān)人員的活動(dòng)范圍，隔離無關(guān)人群等輻射防護(hù)措施，保障周圍環(huán)境的安全。