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1、江苏中科重工股份有限公司新建固定式探伤项目辐射影响计算专题报告二一六年七月江苏中科重工股份有限公司新建固定式探伤项目项目辐射影响计算专题报告1 项目概况江苏中科重工股份有限公司为了检查产品的焊接质量，在一厂区新建1座固定式探伤室和2套X射线实时成像系统，在二厂区新建1座固定式探伤室和1套X射线实时成像系统，利用加速器探伤设机、射线探伤机、X射线探伤机以及实时成像系统分别对所生产的设备进行无损检测。2 探伤室及实时成像设备设备配置和设备参数探伤室及实时成像设备位置 加速器配置及参数射线探伤机配置及参数X射线机配置一厂区探伤室一厂区车间西侧电子能量4MeV，电流0.6mA60Co 探伤机1台，10
2、0Ci-60Co密封源1枚192Ir 探伤机1台，100Ci-192Ir密封源1枚3505型定向/周向各2台3005型定向/周向各2台2505型定向/周向各2台二厂区探伤室二厂区B车间北侧 / /3505型定向/周向各2台3005型定向/周向各2台2505型定向/周向各2台二厂区实时成像系统二厂区车间中部/内置160kV射线发生器1枚管电压160kV，管电流3mA（小焦点）、8mA（大焦点）一厂区实时成像系统1一厂区车间北侧/内置320kV射线发生器1枚管电压320kV，管电流2.5mA（小焦点）、5.6mA（大焦点）一厂区实时成像系统2一厂区车间东侧/内置320kV射线发生器1枚管电压320
3、kV，管电流2.5mA（小焦点）、5.6mA（大焦点）3放射性源项分析探伤设备放射性源强探伤设备放射性源项4MeV加速器主射线方向1m处X射线剂量率为3108Gy/h，其他方向3105Gy/h射线探伤100Ci- 60Co：1m处射线剂量率为1.295106Gy/h；100Ci- 192Ir：1m处射线剂量率为4.81105Gy/h350kVX射线探伤设备350kV管电压工况下主射线方向X射线输出量，插值法取350kV时，3mm铜过滤条件下距靶1m处的输出量17.4 mGym2/mAmin距靶点1m处X射线管组装体的泄漏辐射剂量率， X射线管电压200kV时取5.0103Sv/h300kVX射
4、线探伤设备300kV管电压工况下主射线方向X射线输出量取3mm铝过滤板：距靶1m处的辐照率为20.9mGym2/mAmin距靶点1m处X射线管组装体的泄漏辐射剂量率， X射线管电压200kV时取5.0103Sv/h250kVX射线探伤设备250kV管电压工况下主射线方向X射线输出量取0.5mm铜过滤板：距靶1m处的辐照率为16.5mGym2/mAmin距靶点1m处X射线管组装体的泄漏辐射剂量率， X射线管电压200kV时取5.0103Sv/h160kV实时成像系统160kV管电压工况下主射线方向X射线输出量，保守取200kV时在2mm铝过滤下的输出量：距靶1m处的辐照率为28.7 mGym2/
5、mAmin距靶点1m处X射线管组装体的泄漏辐射剂量率，在X射线管电压150kV200时，取2.5103Sv/h320kV实时成像系统320kV管电压工况下主射线方向X射线输出量，插值法取320kV时，3mm铜过滤条件下距靶1m处的输出量13.74 mGym2/mAmin；距靶点1m处X射线管组装体的泄漏辐射剂量率，X射线管电压200kV时取5.0103Sv/h4 探伤室/实时成像系统设计参数表1 屏蔽设计探伤室屏蔽结构设计屏蔽材料及厚度一厂区探伤室内部尺寸：25.0m（长）12.5m（宽）10.0m（高）东侧屏蔽墙140cm混凝土南侧屏蔽墙140cm混凝土西侧屏蔽墙140cm混凝土北侧屏蔽墙（
6、主射线方向）200cm混凝土防护大门140cm混凝土防护小门10mm铅迷道墙U型迷道，迷道内墙：120cm混凝土，外墙：100cm混凝土屋顶100cm混凝土源库四周墙/顶50cm混凝土（源库南侧西侧用曝光室屏蔽墙）源库门64mm铅二厂区探伤室内部尺寸：12.0m（长）7.7m（宽）6.0m（高）东侧屏蔽墙80cm混凝土南侧屏蔽墙80cm混凝土西侧屏蔽墙80cm混凝土北侧屏蔽墙80cm混凝土防护大门38mm铅防护小门10mm铅迷道墙Z型迷道，迷道内墙为80cm、外墙为60cm混凝土屋顶60cm混凝土二厂区实时成像系统铅房尺寸：2.16m（长）2.056m（宽）2.4m（高）顶部屏蔽4mm铅南侧屏
7、蔽地上部分为5mm铅以下为8mm铅北侧屏蔽地上部分为5mm铅以下为8mm铅东侧屏蔽6mm铅西侧屏蔽6mm铅防护门6mm铅一厂区实时成像系统1（320kV）铅房尺寸：2.16m（长）2.056m（宽）2.4m（高）顶部屏蔽22mm铅四周屏蔽地上部分为22mm铅以下为26mm铅防护门26mm铅一厂区实时成像系统2（320kV）铅房尺寸： 6.226m（长）1.626m（宽）2.8m（高）东西两侧布置防护通道，防护通道尺寸：1.6m（长）4.5m（宽）1.6m（高）顶部屏蔽16mm铅四周屏蔽26mm铅防护门26mm铅外侧防护通道四周14mm铅东西防护通道入口铅帘32mm铅（每侧通道长1.6m，平均布
8、设8道铅帘，每道铅帘双层，每层2mm铅）5 评价思路本项目中一厂区探伤室内开展X射线探伤、射线探伤以及加速器探伤，使用的X射线探伤机的射线能量为350kV、300kV和250kV，加速器设备电子能量4MeV，电流0.6mA，均为类射线装置，射线探伤分别为60Co和192Ir，放射源活度均为100Ci，为类放射源。每一类探伤不同时进行，每次探伤只开其中的1台机。二厂区探伤室开展X射线探伤，使用射线能量为350kV、300 kV、250kV的X射线探伤机，为类射线装置，每次探伤只开一台探伤机。实时成像检测系统内置一枚射线管，使用内置的射线管发射的X射线来进行检测，为类射线装置。从本项目探伤作业的特
9、点分析，对于一厂区探伤室，加速器在探伤室内的射线方向固定朝向北侧防护墙，设计单位将该侧防护墙作为加速器的主屏蔽墙，其它三侧和屋顶为漏射线和散射线方向，屏蔽设施的厚度相应减薄。对于使用60Co和 192Ir放射源的探伤作业，射线源的射线没有固定方位，因此屋顶、四周墙壁都考虑为同样的防护条件。所有探伤设备中，加速器产生的X射线能量分别为4MV。60Co-射线的能量为1.1731.333MeV，192Ir-射线的能量为0.2011.062MeV，3505型X射线探伤机的射线能量为0.35MeV。从探伤设备所产生的射线穿透性能分析，4 MeV加速器60Co密封源192Ir密封源3505型X射线探伤机。
10、根据加速器供货商提供的资料，4MeV的直线加速器，主射线方向1m处X射线剂量率为3108Gy/h，其他方向1m处X射线剂量率为3105Gy/h。根据60Co的比释动能率常数0.35（mGym2/hGBq），按源强100Ci，其射线方向1m处射线剂量率为1.295106Gy/h，小于加速器主射线方向的辐射剂量率，但大于加速器漏射线的辐射剂量率，故从辐射防护角度分析，探伤室主射线方向（即北侧屏蔽墙）屏蔽设计如满足了加速器的防护要求，也可以满足60Co放射源、192Ir放射源和3505型X射线探伤机的防护要求。对于非主射线的方向，如果满足60Co的防护要求，也可以满足其他探伤设备的要求。对于使用X射
11、线探伤的二厂区探伤室，使用的X射线探伤机的射线能量分别为350kV、300kV和250kV，对于二厂区探伤室，在屏蔽计算时考虑使用350kV能量探伤设备，四周屏蔽及屋顶均作为主射线方向考虑。对于实时成像系统，由于射线方向固定向下，在屏蔽计算时，将四周屏蔽墙及屋顶均作为漏射线以及散射线来进行计算。本项目根据企业提供的探伤室的屏蔽设计参数，使用理论计算来估算探伤室及实时成像系统在进行探伤作业时，探伤室/实时成像系统铅房外的辐射剂量率，以及职业人员和公众受到的外照射个人剂量，并根据理论计算结果，来评价是否达到本项目屏蔽墙（防护门）外的剂量率限值和个人年有效剂量辐射防护管理目标，同时评价探伤室及实时成
12、像系统的辐射防护设计是否满足辐射防护的要求。屏蔽墙（防护门）以及实时成像系统铅房外的的剂量率辐射防护管理目标为：关注点最高周围剂量当量率参考控制水平不大于2.5Sv/h。人员受照剂量管理目标为：职业人员年有效剂量不超过5mSv，公众年有效剂量不超过0.1mSv。周受照剂量：职业人员不大于100Sv/周，对公众不大于5Sv/周进行管理。6 探伤室辐射影响计算（1） 一厂区探伤室辐射影响计算根据5.评价思路中的描述，一厂区探伤室在进行理论计算时，按加速器探伤设备工作以及60Co密封源探伤的条件来进行理论计算。a） 加速器探伤本项目新增的加速器产生的电子束能量最大为4MeV，加速器设备安装于探伤室轨
13、道上使用，轨道东西走向，加速器射线方向固定向北侧屏蔽墙。轨道安装于探伤室偏南侧，距离南侧屏蔽墙内侧约2.0m，加速器在轨道上行进范围有限，行进的极限位置与东侧和西侧屏蔽墙的距离约为4.5m。根据加速器技术参数，加速器机头的旋转轭架可上仰45，下俯90，均带限位，加速器X射线的均匀度在偏离X射线中心轴线7.5处的剂量率与0方向中心轴线上剂量率的百分比75，故加速器行进至东西两侧极限位置时，主射线不会照射至北侧主屏蔽墙以外区域。同时，本项目加速器产生的X射线的最大光子能量为4MeV，根据查表可知，入射能量为4MeV的光子在180和90散射时光子的平均能量分别为0.21MeV和0.37MeV，远小于
14、漏射线的4MeV。故除了北侧主屏蔽墙侧考虑主射线外，其余部分均考虑漏射线，不考虑散射线。根据加速器技术参数，漏线量：在主射线束范围之外，距靶1m的球面上，任何100cm2的区域内测得的平均剂量率，不超过0方向，主射线束中心轴线上距靶1m处剂量率的0.1。加速器年开机时间保守按每年约800小时计算，按50周/年计，则工作人员年受照时间为800小时，周受照时间为16小时。本项目根据企业提供的一厂区探伤室的屏蔽设计参数，根据无损检测用电子直线加速器工程通用规范（GB/T30371-2013）中附录C中的计算方法，来估算加速器进行探伤作业时，探伤室外的辐射剂量率，以及职业人员和公众受到的外照射个人剂量。根据理论计算结果，评价是否达到辐射防护管理目标。l 计算公式一次X射线的透射率计算BxHmd2 / （D0T ） （C.1）式中： Bx：X射线在混凝土中的屏蔽透射率；Hm：剂量当量限值，Sv/h；D0：离靶1m处的X射线的空气吸收剂量率，Gy/h； d：X射线源到参考剂量点间的距离，m；T：居留因子。n=lg（1/ Bx） （C.2）式中：n：十值层的个数S= T1+（n-1）Te
