南沙工业探伤设计方案1.doc

工业X射线探伤卫生防护标准 GBZ117-2002

Radiological protection standards for industrial X-ray detection  GBZ117-2002
1 范围
    本标准规定了工业X射线探伤装置和探伤作业场所及有关人员的放射卫生防护要求。
    本标准适用于500kV以下的工业X射线探伤装置(以下简称X射线装置)的生产和使用。
2 规范性引用文件
    下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
3 术语和定义
    下列术语和定义适用于本标准。
3.1 X射线专用探伤室探伤 X-ray defect detecting in the room for special use
     在专用探伤室对物体内部缺陷进行X射线透照检查的工作过程。
3.2 X射线现场探伤 X-ray defect detecting on-the-spot 
     在室外、生产车间或安装现场使用移动式或携带式X射线探伤装置对物体内部缺陷进行X射线透照检查的工作过程。
3.3 探伤室 defect detecting room
     放置X射线装置和被检物体进行X射线透照检查并具有一定屏蔽射线作用的照射室。
4 X射线探伤装置的放射卫生防护要求
4.1 防护技术要求
4.1.1 X射线管头
4.1.1.1 移动式或固定式的X射线装置管头组装体应能固定在任何需要的位置上加以锁紧。
4.1.1.2 X射线管头应安装有限束装置。
4.1.1.3 X射线管头窗口孔径不得大于额定最大有用线束射出所需尺寸。
4.1.1.4 X射线管头必须具有如下标志:
    a)制造厂名称或商标;
    b)型号及顺序编号;
    c)X射线管的额定管电压、额定管电流;
    d)焦点的位置; 
    e)出厂日期。
4.1.2 漏射线空气比释动能率
    X射线装置在额定工作条件下，距X射线管焦点1m处的漏射线空气比释动能率应符合如下要求:

4.1.3 控制器
4.1.3.1 控制器必须安设X射线管电压的通或断、X射线管电压与管电流和照射时间显示装置。
4.1.3.2 工作在固定的管电压或固定的管电流的X射线装置必须在控制器上安设标明管电压或管电流的数值。
4.1.3.3 控制器必须安设高压接通的外部报警或指示装置。
4.1.4 连接电缆
    移动式或携带式X射线装置，控制器与X射线管头或高压发生器的连接电缆不得短于20m。
4.1.5 产品说明书
    产品说明书应注明X射线装置的型号、规格和主要技术指标与防护性能。
4.2 漏射线空气比释动能率的测试条件
    a)X射线管头窗口的最大有用线束截面积用10个半值层的吸收材料进行屏蔽，参见附录A(资料性附录);
    b)在额定工作条件下，用剂量率仪测定以焦点为球心半径1m球面上的空气比释动能率，应是100cm，面积上的平均测量值;
    c)漏射线监测误差应小于30%。
4.3 验收规则
4.3.1 X射线装置的防护性能是否符合本标准的要求，应由生产单位检验部门进行检验，放射卫生防护监督部门抽验。
4.3.2 在下列情况下，应进行型式试验(按本标准规定的项目进行检查)。
    a)新产品或老产品砖厂投产前;  
    b)连续生产中的产品，每年应不少于一次;
    c)间隔一年以上再投产时; 
    d)产品的设计、工艺或材料有改变，可能影响产品的防护性能时。
    a)与d)型式试验应有所在地省级卫生行政部门指定的放射卫生技术服务机构参加。型式试验结果均应送该机构备案。
5 X射线探伤作业场所的放射卫生防护要求
5.1 X射线专用探伤室探伤
5.1.1 专用探伤室的设置必须充分考虑周围的放射安全，探伤室必须与操作室分开。
5.1.2 探伤室屏蔽设计应充分考虑有用线束照射的方向和范围、装置的工作负荷及室外情况，确保室外人员年有效剂量小于其相应的限值。
5.1.3 探伤室门的防护性能应与同侧墙的防护性能相同，并安装门-机联锁安全装置和照射信号指示器，必须在门关闭后X射线装置才能进行透照检查。
5.1.4 探伤室的窗口必须避开有用线束的照射方向，并应具有同侧墙的屏蔽防护性能。
5.2 X射线现场探伤作业
5.2.1 进行透照检查时，必须考虑控制器与X射线管和被检物体的距离、照射方向、时间和屏蔽条件等因素，以保证探伤作业人员的受照剂量低于剂量限值，并应达到可以合理做到尽可能低的水平。
5.2.2 进行透照检查时，可将被检物体周围的空气比释动能率在4OμGy·h-1以上的范围内划为控制区，特殊情况参见附录B(规范性附录)。控制区边界上必须悬挂清晰可见的"禁止进入X射线区"警示标识，探伤作业人员应在边界外操作，否则必须采取防护措施。
5.2.3 进行透照检查时，控制区边界外空气比释动能率在4μGy·h-1以上的范围内可划为管理区，在其边界上必须设警示标识，如信号灯、铃、警戒绳，并悬挂清晰可见的"无关人员禁止入内"警告牌，必要时设专人警戒。尚应注意控制在管理区边界附近不应有经常停留的公众成员。
6 放射防护监测
6.1 必须加强对现场探伤作业人员进行个人剂量监测。
6.2 专用探伤室建成后必须进行验收监测，当工作条件变动时应注意进行场所监测。
6.3 现场探伤的工作条件和现场变动时，必须进行场所监测，并验证确定的控制区和管理区。
                                                               附录A
X射线防护材料半值层

                                                               附录B
X射线现场探伤作业控制区与管理区的确定
B.1 把控制区边界空气比释动能率定为4OμGy·h-1，是按放射工作人员年有效剂量限值的十分之三(15mSv)和每周实际开机时间为7.5h推算的。如果每周实际开机时间t大于7.5h，控制区边界空气比释动能率应按下式计算:              K=300/t         ………………………………………(B.1)
式中:  K—控制区边界空气比释动能率,μGy·h-1;
      t—每周实际开机时间,h
      300—15mSv平均分配到每年50周的数值，即300μSv。
      同时，管理区边界空气比释动能率也相应改变。

工业X射线探伤防护方案

辐射防护厚度的计算过程
一、 四周墙体的计算：
因为该机房同时作为X、γ射线探伤使用，下面将分别对X射线机探伤机和3.7×1012Bq的Ir192γ射线探伤机进行辐射防护方面的计算：
1、使用3.7×1012Bq的Ir192γ放射源的辐射防护方面的计算：
计算公式：根据GBZ132—2002附录A
FN = KN ·a02 / KG · a2
KN = A·ΓK / a02
其中：KN为在有用射束里距离放射源为a0（m）的比释动能率
a为距放射源的某一点的距离
KG为距放射源为a的最高允许比释动能率
A为放射源的放射性活度
ΓK为比释动能常数
①放射源游离出保护容器后，在暴光位置受到钨罩的保护，使得射线的直接透照方向指向地面。钨的厚度为10mm
②查表B1（不同材料半减层厚度的近似值）、可知钨的半减层厚度为2.5mm，射线透过钨罩后，使得a0处的空气比释动能率减为1/（0.5）4
A = 3.7×1012Bq , ΓK = 0.13 a=1 KG = 2.5×10-3mGy/h a0 = 1
带入公式可得KN = 30mGy/h FN = 1.2×104
查图2（不同材料的质量厚度）可知质量厚度为75g/cm2，已知铅的密度为11.6 g/cm3，所以防护铅墙的厚度D=75g/cm2/11.6 g/cm3=6.5cm，设计要求使用10mm厚的铅板，其铅当量为10mmpb，那么铅墙外表面的辐射剂量为74.1 µ Gy/h；
2、使用X射线机探伤机—250KV/5mA的辐射防护厚芳的计算：
① 查ZBY315—85得200KV的X射线探伤机的主束射线在离机头1m处在最大辐射剂量当量率为5.0×104mSv/h
② 查GBZ117-2002的表1得铅对300KV的X射线的半价层是1.7mm；
③ 机房设计四周墙体60cm 钢筋混凝土；（本方案使用30cm砖墙+10mmpb防护涂料）
④ 暴光室铅墙外表面的辐射剂量率为1.52mSv/h
⑤ 机房大门为电动防护推拉门，设计为10mmpb，表面材质为电镀铝板，机房内面板需要4mm厚铝板作为散射线过滤层，内部结构为钢骨架和特种厚度木板，铅板，粘合剂和抗氧化素，配进口电机，命令操作，停电时开关正常使用。

二、 机房顶棚的辐射防护计算
虽然顶棚以上的位置为办公室，因为大气散射（或称为天空回散照射）可能造成辐照室周围出现高水平的辐射水平，所以具体否构建顶棚，需经计算得出：
计算公式： Bxs ≤0.67×10-3[Hmdi2ds2/D10Ω]
公司说明: Hmd为最大允许剂量当量率
ds为观察点P离源的距离
di为辐射源到屋顶上方两米左右的距离
Ω为辐射源与屏蔽墙的仰角(立体角)
D10为辐射源上方离源1米处的吸收剂量指数率
BXS为透射比
D10 = fAΓ= 465戈米2/分
Ω = 4tg-1(ab/cd)=1.62球面度
带入公式可得: Bxs=0.92×104
查表的所需铅版的最大厚度为5mmpb
查图剂量减弱系数fD与铅屏蔽层厚度的关系图查得所需要的铅屏蔽的厚度为增加6mmpb防护涂料层与15CM钢筋混凝土作为天花防护。
A

屋顶
di

天空回散照射

Ω

p

ds

d
c

a
b

计算屋顶厚度示意图

辐射防护设计的可行性分析:
1、在计算屏蔽体四周外墙时，充分考虑到该暴光室同为Xy射线探伤机的使用机房，分别对两种情况下屏蔽体铅墙外表面的辐射剂量率进行了计算，结果分别为74.1 µGy/h,1.52 mSv/h,在使用X射线探伤机时,符合国标的要求,无须画出控制区,只需安排人员进行现现场监督操作即可,在使用Y射线探伤机时,需要画出6米范围的控制区,在控制区的边界处的辐射剂量率为2.05µGy/h,即可达到国标要求

综上所述，该设计方案符合国家标准的要求，安全可靠。

三、 防护工程项目如下：

1． 防护涂料(墙体)------高密度硫酸钡与粘合料配比涂料，机房设计6600X7700=50.82㎡，楼高2.5米总共墙体防护屏蔽体面积为71.5㎡。 以10mmpb，每1mmpb/㎡计算， 防护面积达到71.5X10=715㎡.
2． 防护涂料（天花）----增设10mmpb铅当量。50.82X10=508.2㎡（计算方式同上）。
3． 防护电动门体-----1700X2500（防护尺寸为：1200X2100，推拉门体与墙体重合25CM），以10mmpb设计，门体不能被射线直照，与射线源距离要超过3000mm。
4． 防护电动门体-----1400X2500（防护尺寸为：900X2100，推拉门体与墙体重合25CM），以10mmpb设计，门体不能被射线直照，与射线源距离要超过3000mm。

此项目总共防护屏蔽为1223.2㎡/mmpb，防护门为7.75㎡/10mmpb。天花倒制15cm钢筋混凝土，四周墙体以18cm+18cm砖墙夹10mmpb防护涂料层作屏蔽，以达到国家环境辐射安全要求。

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