工业辐照装置安全与防护要点.ppt

工业辐照的定义 工业辐照，又称辐射加工，是指利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应、化学效应和生物效应，对物质和材料进行加工处理的一种核技术。 辐射加工通常包括γ辐射加工和电子加速器辐射加工。 电子束设施（第Ⅱ类） 电子束辐射源 1.在使用高能电子时，电子本身在物质中有其限定的射程，这个射程是电子初始能量和吸收物质密度二者的函数。电子与其轰击物质相互作用结果产生X射线，与X射线相比，电子的最大射程较小。因此，在计算电子加速器的屏蔽要求时，只考虑产生的X射线。 2.当电子加速器的能量达到300keV以上，并且用铅或者贫铀等重元素自屏蔽时，特征X射线也应该考虑其防护。 3.在大多数情况下，韧致辐射在电子加速器的防护中更为重要。 4.在屏蔽计算中应假定其全部电子被可能受电子束轰击的重元素所吸收。 5.电子加速器防护时，还应考虑其本身的结构材料以及可能受到辐照的产品的成分。 6.必须针对其所能提供的最高能量和最大电流进行屏蔽计算。 还应对杂散X射线给予注意，而当加速器以高电压水平运行并且其加速管位于辐照室外时尤其值得注意。 （注：产生杂散射线的来源：①反散射电子具有足够高的能量返回到加速管中；②在对电子加速器进行调试或在真空度相对较差条件下运行时，加速管中出现产生X射线的暗电流。） 一.加速器辐照室的结构 除了一些低能加速器采用子屏蔽装置以外（一般能量小于1MeV），大部分工业辐照用加速器都需要建设专门用的辐照室。 （一）双层结构 辐照室外墙为屏蔽墙，内部分上下两层，上层安装加速器主体部分，下层安装束流引出装置和束下系统。 双层结构的优点： —维护和操作方便 —可以按上下层不同的辐射剂量分别设计防护墙 —辐照室中产生的臭氧、氮氧化物和其他有害气体，被限制在较小的空间里，便于集中的排放和监控。 典型的电子加速器辐照车间立面图 双层结构主要用在电线、电缆、热缩管线等连续生产的大型加速器（主要指个体较大、功率较大）中。 卧式安装的加速器、加工液体的加速器、或者加速器作为一个大的生产流水线的组成部分，还有一些小功率的加速器，多采用单层辐照室，其建筑结构简单，价格低廉。 小功率低能加速器，也可采用自屏蔽设计。屏蔽壳采用铅或复合材料。自屏蔽加速器的屏蔽，应该包括束下系统，因为自屏蔽加速器要求可以安装在普通的车间厂房内，周边有人员活动，所以自屏蔽的效果是：在不增加附加防护的情况下，周围人群剂量限值符合国家标准。 自屏蔽加速器大多用在辐射硫化、邮件杀毒、液体灭菌等。 辐照加速器电子出射范围小，易屏蔽，但在电子打到相应靶后，产生很强的韧致辐射。韧致辐射的最大能量为最大可能的电子能量，一般的辐照用加速器，只要能量不高于10MeV，不会产生光核反应和感生放射性。因此。韧致辐射（X射线）成为加速器的主要辐射防护对象。 1.了解加速器的最大能量、束流和功率以及辐射加工对象。 2.束流下的各种材料，一般选用Z值高为准，如铅，作为韧致靶考虑。 3.辐照室屏蔽墙外表面的剂量限值需要满足《γ辐照装置设计建造和使用规范》《γ辐照装置的辐射防护与安全标准》。 1.加速器X射线的发射率常数 δa。 一般而言，当电子能量低于1MeV时，最大发射率方向倾向于与电子束入射方向垂直； 随着电子能量的提高，最大发射率方向越偏向于入射电子束的方向； 2.加速器X射线的剂量计算 加速器X射线在离靶r（m）处产生的吸收剂量率 式中，I表示电子束流强度，mA。 δa表示X射线发射率常数。 该图给出了电子能量在 0.1~100MeV时，沿0°和 90°方向出射的X射线的 发射率常数δa。 （二）辐照室的屏蔽设计计算 3.X射线的天空反散射计算 天空反散射原理与钴源辐照站类似，单位注量光子在距源X米远处的有效剂量率按下式估算： 式中， Dx表示注量光子在距源X米处的P点的天空反散射的有效剂量率，Sv·h-1； D0表示距源1米处单位注量光子有效剂量率，Sv·h-1； Ω表示源与屋顶之间所张的立体角； x表示评价点P距源的水平距离，m。 （三）辐照室的屏蔽中某些特殊问题 1.孔道：为了防止辐射泄露，加速器的通风管道、水管、电缆管道、辐照材料的传输管道等应取“S”形或“U”形，在地沟的入口或出口应有一定厚度的屏蔽盖板。 为了搬运大型设备，有时需要在屏蔽墙上留出足够大的孔洞，这些孔洞的位置也要尽可能避开束流方向或辐射发射率峰值方向。填塞孔洞时，混凝土块之间的垂直缝隙最好都用灰浆填充。 （三）辐照室的屏蔽中某些特殊问题 2.迷宫：迷宫的设计与建筑物的布局有关，但迷宫口位置应尽可能避开来自靶上的直接辐射，或应避开辐射发射率峰值的方向，并且在满足使用的条件下，迷宫的截面应尽可能小一些，有时为了节省建筑费用或空间，或为了补