摘要：針對射線探傷拍片作業的工程實踐和作業時間的特點，根據國家有關輻射防護方面的標準、法規規定，為從理論上消除公眾對射線源(X光、γ源)的恐慌心理，以免在施工中引起不必要的經濟糾紛，特撰寫此文。

　　關鍵詞：射線源、屏蔽、輻射防護、劑量當量率、劑量當量、吸收劑量、安全距離

　　1. 輻射防護的目的

　　輻射防護的目的在于控制輻射對人體的照射，使之保持在可以合理做到的最低水平，保障個人所受到的劑量當量不超過國家規定的標準。對工業射線探傷的外照射的防護而言，主要應考慮下面三個基本要素;即：時間、距離、屏蔽層。

　　在實際現場射線探傷拍片作業過程中，當人與輻射源之間的距離無法改變，而時間又受到射線探傷工藝操作的限制時，欲降低工作人員的受照劑量水平，只有采用屏蔽防護;屏蔽防護就是根據輻射源通過物質時強度被減弱的原理，在人與輻射源之間加一層足夠厚的屏蔽，盡量減少照射劑量!具體到在裝置區(如管廊上探固定口)等野外射線探傷作業的施工環境，如用γ源探傷時，在貼好膠片、對好γ源輸源管管頭后;探傷人員除用一塊厚幾毫米、長乘寬大約為200×400mm左右的鉛板蓋住γ源輸源管管頭外，盡可能地利用現場一切可用來屏蔽射線的自然障礙物(如墻、塔、換熱器、鋼結構等)來防護。

　　2 X光機無屏蔽作業時的安全距離

　　GB18871—2002 《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》規定公眾人員(非無損檢測人員)的年劑量當量限值為5mSv/a (5毫希沃特每年)。下面首先談用X光機(開通高壓后發射出X射線)在現場作業時的安全距離!

　　射線探傷作業前須開具施工票，除由生產一線領導簽字、通知當班操作工外;還需生產部、安環部分別簽字，并由生產部調度在全廠晚值班會上通知全廠非相關車間;另外探傷人員在正式探傷前還派專人到相關操作室通知當班操作工，拉上警戒繩、放置警燈，并借用對講機與操作室保持隨時聯系;如遇生產裝置波動，操作工可隨時通知探傷停止拍片作業，不會耽誤操作工進裝置區巡檢、調整流程等作業。

　　在這種情況下，因射線探傷作業時間大多數情況下安排在夜間，仍有可能發生非探傷人員誤闖入探傷警戒區而引起恐慌的事情!假設一非探傷人員在全年中的某一天誤闖入探傷警戒區，從射線輻射防護理論上來講根本不會發生對其身體多大損害的事發生!具體到射線探傷拍片作業的工程實踐，對小徑管(DN〈100mm)環焊縫照像經常采用“高電壓、短時間”的曝光參數(1min)，對于100〈DN〈350的管道環焊縫的曝光時間采用1min、1.5min、2min、2.5min、3min不等，需根據管道規格(外徑、壁厚)的不同來確定。

　　2.1 根據輻射防護距離公式、重要參數計算

　　X光機作業時需用220V電源，控制箱上有高壓“開、關”按鈕，可隨時控制X射線的發出與否;當曝光時間一到，X光機就不發出X射線了。說到X光無屏蔽工況下的安全距離就是指在X光機開機作業時(如1min、2min、3min)的前提下才有的論題!這樣X光無屏蔽工況下的安全距離就是這樣一個命題：

　　距離一個250EG-S3(指控制箱額定最高管電壓為250kv)的X光機窗口1米處的劑量當量率是3×10 5μSv/h(微希沃特每小時)[1]，問在距X光機窗口多遠處的劑量當量率為5mSv/360天 (毫希沃特每天)

　　由輻射防護距離公式： D1F1 2=D2F2 2 [3]

　　式中： D1——距輻射源F1處(1點)的劑量或劑量率;

　　D2——距輻射源F2處(2點)的劑量或劑量率;

　　F1——輻射源到1點的距離;

　　F2——輻射源到2點的距離;

　　劑量當量=劑量當量率×時間

　　距X光機窗口1米處的劑量當量率是3×10 5μSv/h (微希沃特每小時)(指X光機開到最高管電壓時的劑量率，為保護X光機設備現場探傷時所用管電壓數值均低于此數值);下面以X光機開機1min時為例說明：

　　F1=1m

　　D1=3×10 5μSv/h=3×10 5×10 -3mSv/60min=5mSv/min(毫希沃特每分鐘)

　　則X光機開機1min時的劑量當量D1︴=D1×1min=5mSv

　　公眾的年劑量當量限值為 D2=5mSv/a(毫希沃特每年)=5mSv/360天≈0.014 mSv/天

　　當一公眾在全年中的某一天誤闖入探傷警戒區，則其在F2處的劑量當量D2 ︴

　　D2 ︴=D2×1天=0.014 mSv

　　由公式 D1︴F1 2=D2 ︴F2 2

　　D1︴、D2 ︴分別代入1點、2點處的劑量當量數值

　　推出 F2=√D1︴F1 2/ D2 ︴=√5×1 2/0.014≈19米

　　同理可計算出X光機開機2min時的F2=√(5×2)×1 2/0.014≈26.7米

　　X光機開機3min時的F2=√(5×3)×1 2/0.014≈32.7米

　　2.2 工業用X光機(型號：250EG-S3)無屏蔽情況下的安全距離

　　通過上述計算可得出：當X光機開機1min時，公眾(非探傷人員)在無屏蔽情況下的安全距離為19米;當X光機分別開機2min、3min時，公眾(非探傷人員)在無屏蔽情況下的安全距離分別為26.7米、32.7米。

　　亦即公眾人員即使全年360天每天誤闖一次X光機的安全距離附近，其吸收的射線劑量當量也不超過國標GB18871—2002規定的限值，不會對其身體造成多大傷害;事實上，公眾人員也不可能天天誤闖入射線探傷警戒區。

　　3 γ源(192Ir)無屏蔽工況下的安全距離

　　按承壓設備無損檢測JB/T4730—2005標準的規定，禁止用大源(源強、居里數>50Ci)來檢測石化企業常見的壁厚在20mm以下的工業管道，大多數情況下用50Ci(居里)以下的γ源來探傷;50—100Ci之間的γ源常用來探厚壁的三類容器(如球罐)、高壓管道(其壁厚常大于30mm)等!對40mm以下的鋼厚度(雙壁單影透照時即為雙倍壁厚)，用γ源探傷所得射線底片的質量(對比度)不如X射線底片;當鋼厚度超過40mm時，X射線、γ源兩者的照相靈敏度大致相同，此時常用的250Kv X光機已是到達可透照的鋼最大厚度的極限了，亦即當鋼厚度δ>40mm時，常用的250Kv(額定最高管電壓)X光機已是無能為力，就得選用γ源了。常用γ源(192Ir)的半衰期為75天，不論其源強(γ源的強度、常用居里數Ci表示)衰減到多小，但其能量始終不變![3]

　　3.1 根據有關γ源的輻射防護距離公式、重要參數計算

　　說到γ源(192Ir)無屏蔽工況下的安全距離是指γ源從儲源罐里被輸送到指定位置時才有的論題!這樣γ源(192Ir)無屏蔽工況下的安全距離就轉化為這樣一個命題：以源強為30Ci的γ源(192Ir)來說明!

　　在距離一30Ci的γ源(192Ir)源頭1米處的照射量率為30×Fδ(X)(單位;R*m2*Ci-1*h-1);問在距離γ源(192Ir)源頭多遠處的劑量率為5mSv/360天?

　　Fδ(X)(單位;R*m2*Ci-1*h-1)=0.463 R*m2*Ci-1*h-1(倫琴×平方米每居里每小時)：單位居里γ源在距源1m處時所產生的照射量率大小。 [2]　.

　　在實際用γ源(192Ir)拍片作業時，源強5Ci以下(如2Ci)的γ源(192Ir)拍片效率還不如X光機;故下面以30Ci的γ源(192Ir)無屏蔽工況下曝光時間為1min時為例來說明輻射場中的安全距離!

　　對于X射線和γ射線來說，劑量當量和吸收劑量具有相同的數值和量綱[3];劑量當量的國際單位是焦耳*千克-1(J/Kg)，為了與吸收劑量相區別，賦予劑量當量的國際單位以專名：希[沃特]，符號為：Sv

　　1Sv=1J/Kg

　　對于30Ci的γ源(192Ir)距源頭1米處的照射量率D1=0.463×30=13.89R*m2/h

　　當曝光時間為1min時的照射量D1︴=13.89×1 2×1分/60分=0.2315C/Kg

　　式中：R——倫琴

　　m——米

　　h——小時

　　C——庫侖

　　由公式：Dm=f×X

　　式中：Dm——物體的吸收劑量，Gy(戈瑞)(數值等同與Sv) [3]

　　X——物體所在處的照射量，C/Kg

　　f—— 換算因子或稱為轉換系數，Gy*Kg/C

　　f=9.5×10-3 Gy*Kg/C

　　則距30Ci的γ源1米處，γ源離開儲源罐在指定位置曝光1min時的吸收劑量：

　　Dm=9.5×10-3×0.2315

　　=2.199×10-3 Sv

　　=2.199mSv　.

　　由GB18871—2002 《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》規定公眾人員(非無損檢測人員)的年劑量當量限值為5mSv/a (5毫希沃特每年)。

　　則5mSv/a=5mSv/360天≈1.39×10-2 mSv/天

　　再由輻射防護距離公式： D1F1 2=D2F2 2 [3]

　　式中： D1——距輻射源F1處(1點)的劑量或劑量率;見前圖

　　D2——距輻射源F2處(2點)的劑量或劑量率;見前圖

　　F1——輻射源到1點的距離;

　　F2——輻射源到2點的距離;

　　推出F2=√D1*F1 2/D2

　　對于X射線和γ射線來說，劑量當量和吸收劑量具有相同的數值和量綱 [3]。

　　代入D1=Dm=2.199 mSv (距30Ci的γ源1米處，γ源離開儲源罐在指定位置曝光1min時的吸收劑量數值)

　　F1=1m

　　D2=5mSv×1天/360天=1.39×10-2 mSv

　　得出F2=√D1*F1 2/D2=√2.199×1 2/1.39×10-2≈12.6m

　　同理可計算出距30Ci的γ源1米處，γ源離開儲源罐在指定位置曝光2min時的數值

　　F2︴=12.6√2≈17.8m

　　則曝光3min時的數值 F2 ︴︴=12.6√3≈21.8m

　　3.2 源強為30Ci的γ源的安全距離

　　通過上述計算可得出：在距30Ci的γ源1米處，γ源離開儲源罐在指定位置曝光1min時的安全距離為12.6米;γ源離開儲源罐在指定位置分別曝光2min、3min時的安全距離分別為17.8米、21.8米。

　　在實際射線探傷拍片作業中，用30Ci的γ源雙壁單影探φ273×10mm的1Cr5Mo、316L等材質的焊口時所用曝光時間也就1分鐘多點。對于30Ci的γ源來說，無屏蔽工況下曝光1min時的安全距離為12.6米;也就是說當公眾(非探傷人員)在全年中的某一天在此輻射場中離γ源源頭12.6米處呆1min是安全的!在此距離處也不超國標規定的劑量限值，根本不會對其身體造成多大傷害;再說公眾也不可能天天誤闖入γ源探傷警戒區!其實，探傷人員在拍片作業時常用一塊厚幾毫米，長乘寬大約為200×400mm左右的鉛板蓋住指定位置的γ源源頭，特別有利于自身的輻射防護。

　　3.3 小結

　　通過比較可以得出：源強分別為10Ci、20Ci等特定γ源(192Ir)的安全距離比30Ci的安全距離要小，在此不作贅述!X光、γ源在實際野外探傷拍片作業中是有屏蔽的(如探管道時，管道就好象是一種不完全屏蔽的防護層);通過對X光、γ源無屏蔽工況下的輻射防護理論方面的闡釋，公眾(非探傷人員)完全不必“聞射線色變!”因為不完全屏蔽工況下的安全距離比無屏蔽工況下的安全距離確實還要小。

　　當用γ源(源強居里數大的，如80Ci、100Ci等)中心內透(全景曝光)檢測屏蔽比較好的厚壁三類壓力容器(如球罐)、厚壁高壓管道時，那屬于有屏蔽工況下的安全距離，在輻射防護理論方面有專門計算公式，在此不作詳述。

　　4 在我廠各級領導的大力支持和關懷下，無損檢測定會在以后的工作中為我廠煉油主業的興旺發達發揮越來越重要的作用，為我廠各套生產裝置的“安、穩、長、滿、優”運行在專業技術、服務態度上提供強有力的支撐!

　　[1]《放射性同位素輻射源裝置、X射線機裝置環評文件》 河北省環境保護局編

　　[2]《放射源安全管理培訓講義》 河北省環境保護局編

　　[3]《射線檢測》 強天鵬