戴 瑜，張 斌，趙福祥

（1．江蘇省輻射環(huán)境保護(hù)咨詢中心，南京 210019； 2．江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站，南京 210019）

1 工業(yè)X射線探傷的環(huán)境影響評價概述

江蘇省是核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目大省，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，輻射工作單位每年也以近10%的速度遞增［1］。核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的環(huán)境影響評價旨在通過分析核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目建成運(yùn)行后可能對環(huán)境產(chǎn)生的影響，提出輻射污染防治對策和措施［2］。通過對核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目開展環(huán)境影響評價，有助于加強(qiáng)輻射管理，保證核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目選址和布局的合理性，預(yù)防放射性污染，減少輻射事故，消除輻射環(huán)境的潛在危害以及保障人體健康，改善輻射環(huán)境質(zhì)量狀況［3］。

工業(yè)X射線探傷為Ⅱ類射線裝置中應(yīng)用最廣泛的項(xiàng)目類型之一，在鍋爐壓力容器及石油化工等行業(yè)中屬不可或缺的檢測手段，從業(yè)人員數(shù)量也較多?；谝陨显?，工業(yè)X射線探傷的輻射環(huán)境影響評價也是核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的環(huán)境影響評價中最常見的項(xiàng)目。根據(jù)探傷的場所，工業(yè)X射線探傷分為固定式X射線探傷和移動式X射線探傷。移動式X射線探傷作業(yè)常位于野外或空曠的工程現(xiàn)場，多屬服務(wù)于建設(shè)期的短期工作；少部分在廠區(qū)內(nèi)常規(guī)開展的移動探傷，也幾乎限制在夜間開展。因此，移動式X射線探傷對周圍公眾的影響短暫而有限。固定式X射線探傷在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用更為廣泛，一方面由于探傷房具備屏蔽效果，無損檢測工作不受時間限制；另一方面開展固定式X射線探傷也是鍋爐壓力容器制造企業(yè)必備的檢測手段。目前，工業(yè)X射線探傷項(xiàng)目的環(huán)境影響評價主要參考兩個標(biāo)準(zhǔn)，即《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871-2002）［4］（ 以 下 簡 稱 GB 18871-2002）和《工業(yè)X射線探傷放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》（GBZ 117-2006）［5］。

相對于以輻射工作人員和公眾的年劑量限值作為評價輻射防護(hù)是否合格的GB 18871-2002而言，GBZ 117-2006是更加具有針對性的輻射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，其針對工業(yè)X射線探傷，提出了各方面更加具體詳細(xì)的要求。尤其是瞬時輻射劑量率限值的提出，對于實(shí)際工作中的輻射防護(hù)，更易于操作和控制，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和實(shí)用性。

筆者專業(yè)從事核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的輻射環(huán)境影響評價，在開展固定式X射線探傷房的監(jiān)測與環(huán)境影響評價過程中，對于使用GBZ 117-2006積累了一些心得體會，希望能夠與各位同行探討，為進(jìn)一步完善本標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

2 GBZ 117-2006中有關(guān)固定式X射線探傷的待補(bǔ)充環(huán)節(jié)

2.1 探傷房曝光室屋頂屏蔽

對于固定式工業(yè)X射線探傷，標(biāo)準(zhǔn)中已明確要求探傷房屏蔽墻外的公眾劑量約束值取值0.3 mSv·a-1，并要求探傷房屏蔽墻外30 cm處的空氣比釋動能率不得超過2.5 μGy·h-1，無迷路設(shè)計的防護(hù)門應(yīng)與同一側(cè)墻壁的防護(hù)性能相同。

當(dāng)曝光室屋頂也為探傷機(jī)主射線方向時，若屋頂較薄，不能完全屏蔽向上的有用射線。此時，屋頂上方空氣中的氣體分子會造成γ光子的散射。朝向地面方向的散射射線，大部分與屋頂形成一定的角度，形成了天空反散射現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為：曝光室墻外，在距離探傷房8～20 m范圍，存在較高的附加劑量率，若曝光室屏蔽墻足夠厚，曝光室墻外30 cm處未測出附加劑量率或附加劑量率較小，則可以判斷環(huán)境中的附加劑量是由于屋頂屏蔽不足造成的。在實(shí)際監(jiān)測中，經(jīng)常會遇到此類問題［6，7］，在探傷房外檢測的最高劑量率，不是在墻外，而是在離墻一定距離的位置。較高的天空反散射附加劑量率，將會對曝光室周圍公眾人員的輻射環(huán)境安全造成影響。

某些企業(yè)存在建設(shè)年代較早的探傷房。業(yè)主對天空反散射現(xiàn)象重視不夠，認(rèn)為頂上無人就無需考慮屏蔽，從而將曝光室屋頂建造的較薄，甚至使用無頂?shù)奶絺?；另外，部分探傷房的輻射工作人員對天空反散射也認(rèn)識不足，認(rèn)為只要有足夠厚度的屏蔽墻阻擋住主射線即可滿足輻射防護(hù)要求，對于過薄屋頂?shù)恼慕ㄗh和要求也不置可否，只有在見到實(shí)際監(jiān)測結(jié)果后，才同意整改。

下面以三個典型探傷房為例，說明天空反散射的影響。

第一個探傷房是無頂探傷房［6］，其監(jiān)測結(jié)果見表1，監(jiān)測點(diǎn)位圖如圖1所示。監(jiān)測結(jié)果體現(xiàn)了典型的天空反散射輻射場的分布規(guī)律：高輻射區(qū)位于探傷房墻外約10 m處，高輻射區(qū)的范圍分布與離屏蔽墻的距離以及屏蔽墻的高度有關(guān)。工廠里的其他工作人員，在電離輻射警告標(biāo)志和工作狀態(tài)警示燈的提醒下，幾乎不在探傷房墻外逗留，而這個天空反散射的高輻射區(qū)，卻是公眾活動區(qū)域，公眾在此逗留反而會受到較高的附加劑量。以上監(jiān)測結(jié)果是在主射線朝下且加裝集束筒的條件下所得。若去掉集束筒，探傷房周圍的輻射水平會比現(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果高出10倍以上；若換成主射線會朝向天空的周向探傷機(jī)，或者X射線探傷機(jī)開至更高能量，天空反散射的監(jiān)測結(jié)果將會進(jìn)一步增大。以GBZ 117-2006對探傷房墻外30 cm的輻射劑量率限值不超過2.5 μSv·h-1的要求判斷，這個探傷房墻外的劑量率是滿足要求的，然而公眾受照劑量的主要貢獻(xiàn)是來自天空反散射輻射場。

表1 無頂X射線探傷房天空反散射監(jiān)測數(shù)據(jù)Table 1 The monitoring data about skyshine around the unroofed X-ray detecting room

圖1 無頂X射線探傷房天空反散射監(jiān)測點(diǎn)位示意圖Fig.1 The map of the monitoring data about skyshine around the unroofed X-ray detecting room

第二個探傷房是薄頂探傷房，其監(jiān)測結(jié)果見表2，監(jiān)測點(diǎn)位示意圖如圖2所示。監(jiān)測結(jié)果表明，其探傷房墻體的屏蔽效果良好，但屋頂?shù)钠帘尾蛔銓?dǎo)致了墻外10 m處的較高輻射劑量率。該項(xiàng)目環(huán)評提出了頂部加厚20 cm砼的整改方案（整改后屋頂厚度達(dá)到35 cm砼）。整改后的監(jiān)測結(jié)果表明，即使在最大開機(jī)工況狀態(tài)下，西墻外10 ～20 m的堆放場地的環(huán)境輻射劑量率也為本底水平，再未測出附加輻射，保障了堆放場地作業(yè)的工作人員的輻射安全。

表2 薄頂X射線探傷房天空反散射對比監(jiān)測數(shù)據(jù)Table 2 The comparison of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room

圖2 薄頂X射線探傷房天空反散射監(jiān)測點(diǎn)位示意圖Fig.2 The map of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room

第三個探傷房是周圍存在環(huán)境敏感點(diǎn)的薄頂探傷房，其監(jiān)測結(jié)果見表3，監(jiān)測點(diǎn)位示意圖如圖3所示。探傷房與B廠二樓辦公室的立面圖位置關(guān)系表明：B廠辦公室不在透過薄屋頂?shù)闹魃渚€范圍內(nèi)；而屏蔽墻外30 cm處的輻射劑量率未超過302 nSv·h-1，說明屏蔽墻的屏蔽能力基本足夠。所以，B廠辦公室窗戶處及會議室窗戶處的較高輻射劑量率是來自主射線透過薄屋頂后的天空反散射。綜合考慮屋頂承重，環(huán)評提出了頂部加厚10 cm鋼筋混凝土的整改方案（整改后屋頂厚度為30 cm砼）。整改后的監(jiān)測結(jié)果表明，同樣的工況下，曝光室北側(cè)二樓的B廠辦公室及會議室的附加劑量率大大降低，但仍存在一定的附加劑量率。經(jīng)協(xié)商，B廠將原辦公室改為倉庫，使B廠公眾的年有效劑量能夠滿足GB 18871-2002的管理目標(biāo)要求。

表3 有環(huán)境敏感點(diǎn)的薄頂X射線探傷房天空反散射對比監(jiān)測數(shù)據(jù)Table 3 The comparison of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room with the environmental sensitive site is nearby

圖3 有環(huán)境敏感點(diǎn)的薄頂X射線探傷房的天空反散射監(jiān)測點(diǎn)位示意圖Fig.3 The map of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room with the environmental sensitive site is nearby

以上典型案例表明，在周圍有公眾活動的區(qū)域，比如工廠內(nèi)，建設(shè)無頂探傷房是不可取的；即使對于有頂探傷房，天空反散射都是不可忽視的。固然GBZ 117-2006還有公眾年有效劑量不得超過0.3 mSv的要求，但在實(shí)際監(jiān)測與評價中，公眾的年有效劑量還需要估算公眾停留時間及居留因子，存在一定的不確定性，不夠直觀。

因此，建議GBZ 117-2006中增加關(guān)于探傷房屋頂?shù)钠帘我?，以減小天空反散射場。若對屋頂外30 cm處的空氣比釋動能率做要求，大多數(shù)情況下是不現(xiàn)實(shí)的，不具備監(jiān)測條件。根據(jù)《輻射防護(hù)手冊》（第一分冊）［8］中大氣散射的估算方法可知，天空反散射的劑量率及最大點(diǎn)位置與輻射源強(qiáng)度、探傷室內(nèi)部尺寸、四周屏蔽墻高度以及屋頂屏蔽厚度有關(guān)。目前常用X射線探傷房出現(xiàn)天空反散射最高的區(qū)域，根據(jù)常規(guī)探傷房建設(shè)高度，一般出現(xiàn)在曝光室墻外8 ～20 m范圍內(nèi)，可在標(biāo)準(zhǔn)中增加該范圍內(nèi)輻射劑量率的監(jiān)測要求，并同樣給出劑量率限值，來反映探傷房屋頂?shù)钠帘畏雷o(hù)性能。

2.2 探傷房曝光室通風(fēng)孔與電纜管口補(bǔ)償屏蔽

曝光室內(nèi)的X射線探傷機(jī)在工作狀態(tài)時，X射線電離空氣產(chǎn)生少量臭氧和二氧化氮。目前，GBZ 117-2006中沒有對探傷房室內(nèi)通風(fēng)做出明確的要求。然而在大量的已建探傷房中，多數(shù)設(shè)置有通風(fēng)孔，且通風(fēng)孔的設(shè)置位置也比較隨意，或高或低，大多數(shù)為直穿墻形式，沒有設(shè)置補(bǔ)償屏蔽或者設(shè)置的不夠合理。這些未有效屏蔽的通風(fēng)孔是監(jiān)測時容易出現(xiàn)射線泄漏的常見部位之一，未屏蔽的通風(fēng)孔甚至造成墻外瞬時輻射劑量率達(dá)到 10 μSv·h-1［9］，遠(yuǎn)超過 GBZ 117-2006 對于探傷房墻外瞬時輻射劑量率的限值要求。

因通風(fēng)孔主要是排放密度大于空氣的臭氧及二氧化氮?dú)怏w，故通風(fēng)孔位置以靠近地面為宜。同時，通風(fēng)孔不宜設(shè)置成直穿墻形式，最好能讓射線在其內(nèi)有多次散射衰減。對于已有的直穿墻通風(fēng)孔必須補(bǔ)償屏蔽：設(shè)置葉片重疊的鉛百葉窗，或者在通風(fēng)孔外部加設(shè)與曝光室墻壁屏蔽效果相同且有一定高度的“凹”型屏蔽墻，使漏射線能夠在其內(nèi)多次散射后到達(dá)外環(huán)境，方能保證通風(fēng)孔處的漏射線得到足夠的散射和吸收，這種“凹”型屏蔽墻高出通風(fēng)孔2 m就能達(dá)到很好的散射效果。如圖4～6所示三個探傷房通風(fēng)口設(shè)置，圖4中的通風(fēng)孔，內(nèi)部開口在曝光室站臺側(cè)面，能夠在有效通風(fēng)的同時，使射線經(jīng)過散射才到達(dá)外部，但由于通風(fēng)孔外屏蔽使用的是薄鐵皮煙囪，對X射線基本沒有屏蔽效果，導(dǎo)致通風(fēng)孔外存在一定的漏射線。圖5中的通風(fēng)孔，雖然設(shè)置不夠合理，未靠近地面，而且是直穿墻形式，但因其外部“凹”型磚墻的有效屏蔽，未測出附加劑量。圖6中的通風(fēng)孔，由于外部“凹”型墻高度不足，從通風(fēng)孔出來的漏射線在其中散射途徑過短，雖然外部“凹”型墻較厚，但仍存在一定的附加劑量。

圖4 有漏射線的通風(fēng)孔Fig.4 An air vent with leakage ray

圖5 無漏射線的通風(fēng)孔Fig.5 An air vent without leakage ray

圖6 有漏射線的通風(fēng)孔Fig.6 An air vent with leakage ray

同樣容易造成射線漏射問題的，還有曝光室的電纜管口。一般在前期施工時，預(yù)埋“U”型地下穿墻管，是較好的設(shè)置方案。在保證不破壞曝光室屏蔽墻屏蔽效果的前提下，其設(shè)計還應(yīng)考慮電纜的穿插便利，以及將來增容的可能性，同時還要注意防止積水、堵塞，避免影響安全使用。

在GBZ 117-2006中，沒有對穿過探傷房屏蔽墻的管道、孔洞的屏蔽要求。建議標(biāo)準(zhǔn)中增設(shè)對穿墻管道、孔洞的防護(hù)要求及監(jiān)測內(nèi)容，明確此類情況的管道、孔洞不宜直穿墻，或者要求設(shè)置合理、足夠的補(bǔ)償屏蔽，方能保證探傷房屏蔽防護(hù)的完整性。

2.3 曝光室防護(hù)門屏蔽

曝光室的防護(hù)門，是人員及工件進(jìn)出的關(guān)口，一般曝光室設(shè)置有一個供工作人員進(jìn)出的小防護(hù)門和一個供探傷工件進(jìn)出的工件大門。由于X射線的散射特性，以及防護(hù)門的頻繁開啟，會造成門縫處存在相當(dāng)高的泄漏劑量，這也是探傷房竣工驗(yàn)收時的常見問題［10］。

GBZ 117-2006中要求“無迷路探傷室門的防護(hù)性能應(yīng)與同側(cè)墻的防護(hù)性能相同”，這里主要是針對防護(hù)門屏蔽厚度的防護(hù)要求，但未明確防護(hù)門與周圍墻壁之間的重疊與間隙的防護(hù)要求。

防護(hù)門應(yīng)當(dāng)具有足夠的屏蔽厚度，一般的探傷房在設(shè)計上都能夠做到，或者可通過整改達(dá)到。然而在實(shí)際監(jiān)測過程中，問題常常出在門縫處：由于門與墻的重疊不足，或者因?yàn)殚T的頻繁開啟而造成門與墻之間的間隙增大，均會造成射線的泄漏；為設(shè)置工件運(yùn)輸車導(dǎo)軌，曝光室大門與地面無重合，甚至留有較大的縫隙，從而造成底縫泄漏射線。探傷房的門縫處，往往是監(jiān)測過程中輻射劑量率泄漏最高的地方，甚至?xí)霈F(xiàn)超標(biāo)幾十倍的情況。表4列出部分省市探傷房防護(hù)門的監(jiān)測結(jié)果，可見探傷房防護(hù)門的漏射輻射是探傷房周圍附加輻射場的最大和最主要來源。如圖7中的探傷房大防護(hù)門，四周與探傷房墻壁重疊不足，而且安裝時門縫過大，以致漏射線超標(biāo)；圖8中的探傷房大防護(hù)門，由于長期使用且運(yùn)送的探傷工件較重，導(dǎo)致平車軌道附近的地面磨損凹陷，大防護(hù)門又未與地面重疊，導(dǎo)致底縫漏射線超標(biāo)；較好的解決防護(hù)門底縫泄漏的方法，可參照圖9所示，探傷房大防護(hù)門設(shè)置為下沉式，與地面有15 cm的重疊，其平車軌道設(shè)置為活動導(dǎo)軌，也不影響日常平車運(yùn)輸工件的進(jìn)出，這種設(shè)計的工件大門，開機(jī)監(jiān)測時防護(hù)門底縫未測出附加劑量。

為從源頭上杜絕此類現(xiàn)象的發(fā)生，建議標(biāo)準(zhǔn)在探傷房防護(hù)要求部分，增加防護(hù)門與四周墻壁的重疊，以及門與墻之間間隙的要求。當(dāng)門與墻之間的重疊長度達(dá)到門與墻之間的間隙寬度的10倍時，從門縫處泄漏的射線，經(jīng)過10倍距離的多次散射后，在門縫外將衰減到較低水平［15］。與四周墻壁的重疊，也包括與地面的重疊，防護(hù)門應(yīng)在專用的地槽溝內(nèi)移動，既有利于增大門與底縫處的重疊，也有利于減小門與墻之間的間隙，若考慮運(yùn)輸工件的平車導(dǎo)軌的連續(xù)性，可在地槽溝內(nèi)設(shè)置活動導(dǎo)軌。

表4 部分省市的X射線探傷房防護(hù)門的監(jiān)測結(jié)果及原因分析Table 4 The analysis of the monitoring data for the door of the X-ray detecting room in some provinces and cities

圖7 重疊不足的探傷房工件大門Fig.7 The door lack of overlap in the X-ray detecting room

圖8 底縫泄露嚴(yán)重的探傷房工件大門Fig.8 The door with serious leakage at the bottom in the X-ray detecting room

圖9 設(shè)計合理的探傷房工件大門Fig.9 The rational design door in the X-ray detecting room

3 結(jié)束語

以上內(nèi)容，是在使用GBZ 117-2006開展環(huán)境影響評價及監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，希望該標(biāo)準(zhǔn)在以上幾處能夠有所補(bǔ)充或進(jìn)一步細(xì)化，使之具有更強(qiáng)的操作性和指導(dǎo)性，有利于固定式X射線探傷工作的輻射安全，保護(hù)輻射工作人員及公眾的健康。

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