大型辐照装置-(2014)

2014/6/131大型辐照装置主要内容一、辐照装置概述二、放射性职业病危害因素识别与分析三、辐射防护措施四、辐射监测和辐照装置检查一、辐照装置概述辐照装置的分类辐照装置γ辐照装置I类：自屏蔽(整装)式干法贮源辐照装置Ⅱ类：固定源室(宽视野)干法贮源辐照装置Ⅲ类：整装式湿法贮源辐源装置Ⅳ类：固定源室(宽视野)湿法贮源辐照装置加速器辐照装置的组成1、密封放射源2、源架及其控制系统3、屏蔽防护系统4、辐照货物传输系统5、控制系统6、剂量监测系统7、安全联锁系统8、通风系统9、贮源水池10、水处理系统钴-60密封放射源2014/6/132源架及其升降控制系统•源架（1）若干源板单元/源架（2）若干装源孔/源板（3）装源结构防止源脱出（4）源架迫降设施（不得随意启用）•源架升降系统（1）电控丝杠2）液压和气动a钢丝绳乱绕卡阻b降源到位未止反提升c断电时需手动降源或由备用电源降源a带动滑轮组减行程b源架导轨c源架平衡牵引d断电自动降源•屏蔽防护系统：屏蔽防护系统包括辐照室、贮源井和换装源用副井。辐照室的屏蔽建筑需考虑厅墙、迷道、顶和可移动顶塞，有时也需考虑入口门的屏蔽防护。•辐照货物传输系统：辐照货物传输系统用于货物的传输。（1）悬挂链式（2）传送带式控制系统•控制系统（1）放射源升降的控制（2）产品传输系统的控制（3）辐射安全设施和辐射安全联锁系统的控制（4）辐照装置辅助系统的控制和辐照装置照射计划的控制，也包括辐照加工的数据管理和监控系统安全联锁系统•辐照装置必须设有功能齐全、性能可靠的安全联锁系统，特别对人员和货物出入口、源架操作系统、货物传输系统等实现安全有效的工作监控和联锁保护。（1）断电时安全系统延时有效（30min）（2）辐照的联锁设施故障时或未使用时不能升源（3）辐照状态下的联锁，应在源离开贮源位即生效剂量系统•剂量系统的功能如下：放射源是否处于安全贮源位置的剂量监测、辐照工作场所外围区域的剂量监测、贮源井水和钴源运输容器放射性污染的监测、辐照室内剂量场的测定、辐照产品吸收剂量的测量、放射工作人员剂量监测。•固定安装的剂量仪（1）控制台读出（2）超阈值门禁开（3）非辐照状态超阈值报警（4）门前剂量确认方可能开门（IAEA103）（5）剂量仪未开或故障，禁开门（6）货物出口探测器剂量探查（7）水处理设施的离子交换树脂处辐射水平探查2014/6/133通风系统（1）防止辐射产生的臭氧、氮氧化物以及其它的有毒气体（2）辐照状态下，通风系统始终投入工作（3）与源的辐照联锁（4）辐照中止后人员进入辐照室前，启动增强通风，并经一定的通风延迟时间后，人员才能打开辐照室入口门进入辐照室。为防止人员暴露于超过浓度限值的有毒气体中，需要设置通风系统（5）大于37PBq(100万居里）的γ辐照装置，当放射源持续存放在贮源井内不工作时，应定期启动通风系统换气（6）辐照室内臭氧的产生率、臭氧浓度、通风量和排风口高度参考相关标注（7）装源量大于0.37PBq(l万居里）的干法贮源γ辐照装置，贮源井（或贮源容器)必须有通风措施水池结构和水处理系统（1）贮源水井以防水混凝土为基础结构，内衬不锈钢覆面。为防止覆面焊缝意外泄漏，需有焊缝探伤质量检验，水下管件由水面下30cm引出（2）为防止水位过低，设置水位监测和报警装置，及过低水位自动补水设施（3）为了避免水中的杂质腐蚀放射源，贮源井水要使用去离子水或蒸馏水。所有湿法贮源的γ辐照装置都应设置水处理系统，以确保贮源井水水质去离子水的常见制备流程：贮源井水微孔过滤器阳离子交换柱阴离子交换柱混床存水箱贮源井辐射装置布局辐射装置布局一般以辐照室为中心，周围设有其它相应的辅助设施，包括预辐照大厅、控制室、水处理间、检修间、电气间、进源间及风机房等。辐射防护控制指标个人剂量控制辐射工作人员个人年有效剂量值为5mSv公众成员个人年有效剂量值为0.1mSv2014/6/134•放射性污染的控制1、贮源井水中钴-60总活度浓度应控制在10Bq/L以下。2、贮源井水水质应满足国家标准的要求，以免影响放射源的安全质量。3、贮源井水排放应满足下列要求①每月排放到下水道的钴-60总活度不应超过1×106Bq②每次排放的总活度不应超过1×105Bq，并且每次排放后用不少于3倍排放量的水进行冲洗③经监管部门批准后方可排放。4、当放射源有某种程度的意外泄漏或源容器表面带有放射性物质污染时，辐照装置工作场所可能有放射性物质表面污染（见教材表12.1）5、工作场所内的设备与用品，经去污后，其污染水平低于0.8Bq/cm2时，经有资质的机构测量并经监管部门许可后，可作普通物件使用，但不应用于炊具。贮源水井水质要求电导率1μS/cm~10μS/cm总氯离子(Cl-)含量不大于1×10-6pH值为5.5~8.5当放射源降至井内贮存位置5min后辐照室内的要求辐照室内臭氧浓度不应超过0.3mg/m3辐照室内NO2浓度(包括NO、N2O、NO2等各种氮氧化物均换算为NO2的浓度)不应超过5mg/m36防止卡源意外⑴货物卡源a装货箱结构和装货核查b防止摆动，设导向轨⑶源保护罩a上下可靠固定b防物插入c接触联锁d水井中钴源摄像头监查⑷应急处置a不随意启用迫降设备b紧急报告启动应急程序c在调查分析卡源状态后有计划处置d在审管监管和设计单位协助下科学处置⑵源控设备卡源a控制设备结构b滑轮防脱失保护辐射装置安全联锁及其他防护设施⑴多功能钥匙（a不可拆解；b照射状态下不可取下；c串有便携仪）⑵设人员入口门联锁⑶设置辐照室内固定剂量仪联锁⑷在辐照室内设置检查按钮（按顺序操作并在限定时间内完成）⑸人员进出口处设置多道光电报警装置⑹具有停电自动降源功能⑺货物入口和出口防护门与传输的货物联动⑻设贮源井水位监测报警与补给系统⑼辐照室设置通风系统，并与控制系统联锁⑽辐照室设置烟雾报警装置并与控制系统联锁⑾在辐照位置的源架周围设源架保护罩⑿在辐照室内设紧急降源设施(一般为拉线开关)和开门按钮⒀在控制台上应安装紧急停止按钮⒁设源架迫降系统⒂辐照室顶的装源用可移式屏蔽塞必须与中心控制系统联锁⒃警示设置（电离辐射警告标牌、警示灯、声响警报）2014/6/135出入口控制设施（a）源架在贮存位置；（b）剂量监测仪未报警；（c）通风系统启动并工作正常；（d）产品出口门剂量监测未报警；（e）无低水位报警信号;（f）水处理器剂量监测未报警；（g）源已降至贮存位置300秒；（h）通道入口门钥匙开锁；（i）完成剂量监测仪测试（制度约束）满足下述条件下只有用升降源钥匙才可以从外边打开通道口门：工艺流程二、放射性职业病危害因素识别与分析正常运行状态下的辐射危害因素分析由辐照装置中钴-60放射源产生的原初γ射线散射辐射杂散辐射天空反散射维修和换源时辐射危害因素维修时放射源转移到维修贮源位置，泄漏的杂散辐射增装源和退役源时源运输容器外围的泄漏辐射倒源过程中水井上表面处的透射辐射源退役操作过程和退役源处置时的辐射危害意外事件与事故时的辐射危害因素由于辐射安全与联锁设施欠缺，设施故障或操作管理疏漏导致的危害由于辐照源的包壳质量问题及不合格的贮源井水对辐射源的侵蚀导致的危害严重的放射源泄漏时导致的危害2014/6/136辐照源在基于危险指数的放射源分类中的类别1、源的危险活度：特定放射源的核素在设定的多种照射情景条件下足以引起严重的确定性效应的最小活度估算值称为此源的危险活度（又称D值）。2、源的类别：放射源按源的实际活度（A）与危险活度（D）的比值（称为危险指数A/D）分为5类。放射源的类别危险指数A/D1≥1000210≤A/D100031≤A/D1040.01≤A/D15豁免水平/D≤A/D0.013、Co-60源的危险活度为3E-2TBq（0.8Ci）。钴源的活度大于3E+1TBq（800Ci）为I类源。辐照装置的钴源活度为I类源，辐照装置为含I类源装置，发生人员受照射意外事故往往属于严重辐射事故，据ICRP64号出版物《潜在照射的防护:概念框架》，辐射安全与联锁设施应把这种潜在照射意外的年发生概率约束在10-6以下。三、辐射防护措施辐射防护设计原则纵深防御冗余性多样性独立性辐射安全设计原则纵深防御定义：应对源运用与其潜在照射的大小和可能性相适应的多层防护与安全措施。纵深防御的作用：1、防止可能引起照射的事故；2、减轻可能发生的任何这类事故的后果；3、在任何这类事故之后，将源恢复到安全状态。冗余性：采用的物项应多于为完成某一安全功能所必须的最少数目的物项，保证运行过程中万一某物项失效或不起作用的情况下可使其整体不丧失功能。2014/6/137独立性独立性是指某一安全部件发生故障时，不会造成其他安全部件的功能出现故障或失去作用。为提高系统的独立性，可采取下列措施：1、保证冗余性(多道联锁)各部件之间的独立性2、保证纵深防御各部件之间的独立性；3、保证多元性各部件之间的独立性；4、保证安全重要物项和非安全重要物项之间的独立性。多元性：多元性能够提高装置的安全可靠性，可以降低共因故障，包括系统多元性和多重剂量监测，可以采用不同的运行原理、不同的物理变量、不同的运行工况、不同的元器件等。辐射工作场所分区控制区：以辐照室出、入口为界辐照室内的区域，此区域应严格控制人员进入监督区：辐照室迷路出、入口以外及与辐照室直接相连与辐照装置相关的房间均为监督区屏蔽设施辐照源室需要考虑的屏蔽：1、辐照室墙2、排风和穿墙孔道3、辐照室屋顶厚度设计4、迷道设计贮源需要考虑的屏蔽：1、水井深度a同时考虑额定装源量下的贮源和换装源时的可能源位b以线状源设计和估算2、附井贮源池除顶塞屏蔽外还要考虑池侧的屏蔽屏蔽计算1、屏蔽墙厚度的确定在点源与关注点之间无介质的情况下，关注点的射线能通量密度的计算公式如下：混凝土屏蔽墙的有效减弱倍数2014/6/138辐照室迷道散射辐射剂量GB10252其计算公式如下：辐照室屋顶厚度计算公式贮源水井深度的确定•贮源水井水层深度既要保证最大贮源量时井上工作人员的安全，又要保证水下移动源各种操作时仍有足够厚的屏蔽层。源在贮存位置时贮源水井屏蔽厚度计算，与主屏蔽厚度计算相同，仅仅把屏蔽介质换成水。•在水井中，源架上的源可视为线源，可按点源积分积分计算线源的屏蔽。作为简化，可将每层源视为位于源顶端的点源，分层按点源计算后相加。在每层源板的高度近似为0.5m时，在各层源均等活度下，下层的剂量小于上次的1/10，此时可按最上层源板、以源顶端为源点计算。其他计算方法职业病危害放射防护评价，可以按GB10252的方法复核屏蔽设计，也可以用另外的方法核算。下面是常用的周围剂量当量率方法。无屏蔽情况下，关注点的剂量率计算如下：（1）活度单位转换1PBq=1×1015Bq=1×109MBq1TBq=1×1012Bq=1×106MBq1Ci=3.7×1010Bq=3.7×104MBq（2）由年剂量目标Hc（μSv）导出剂量率目标（μSv）cHTtHHcct为辐照装置年照射时间，通常设为8000h/a；T为人员的居留因子。（3）屏蔽物所需衰减倍数（K）和屏蔽透射因子（B）cHHKKHHBc1（4）屏蔽厚度（h）a查K（或B）的数据表或曲线b使用TVL（十分之一衰减厚度）计算所需屏蔽物的TVL层数n：n=logK=-logB屏蔽厚度hh=n·TVL+(TVL1-TVL)TVL1为第一个十分之一值厚度2014/6/139（5）例：60Co源二百万居里，源距关注点8m，职工经过辐照室外通道的居留因子为8000h/a照射的1/64，其年剂量管理目标为100μSv，混凝土（ρ=2.35g/cm3）的TVL1为24.5cm，TVL为21.8cm，计算屏蔽墙的厚度。hSvHc/8.064/18000100A=2×106Ci=7.4×1016Bq=7.4×1010MBqhSvH/100.48104.735.08210981021048.0Bn=-log(2×10-9)=8.7h=8.7×21.8+(24.5-21.8)=192(cm)辐照装置意外事件与事故⑴辐照