【摘要】X射线探伤是现代常规无损检测方法之一。只有进行有效的防护才能保证职业操作人员和公众的安全。本文主要介绍了如何计算X射线探伤室的防护墙和防护门的厚度。
【关键词】X射线探伤；防护；厚度
前言
射线探伤是现代常规无损检测方法之一，工业生产上应用十分广泛，它既用于金属检查，也用于非金属检查。对金属内部可能产生的缺陷，如气孔、针孔、未焊透等，都可以用射线检查。主要应用的行业有特种设备、船舶、管件制造业等。
射线探伤的基本原理为：当强度均匀的射线束透照射物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，这样，采用一定的检测器（例如，射线照相中采用胶片）检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。
工业射线探伤常用的方法是X射线探伤和γ射线探伤，本文主要讨论X射线探伤机房的屏蔽及优化。
X射线探伤机的X射线管阴极钨丝加热产生电子流，发射的电子经球管内两极高压电场加速后，高速轰击阳极靶，发生轫致辐射效应，产生X射线，利用X射线进行工业无损探伤。
若对X射线探伤机工作时发出的X射线没有防护措施或者防护不当，则会对周围环境造成电离辐射污染。为了保证职业操作人员和公众的安全，需要对探伤机房的进行有效屏蔽。
1.辐射源项
某公司拟使用的一台X射线装置，该装置型号为XXQ-3005，该X射线装置的最大管电压为300kV，最大管电流为5mA，常用管电压为250kV，常用管电流为5mA，该台X射线装置年曝光出束总时间约为500小时。X射线装置拟在探伤机房内中央使用，曝光时出束的主射方向为向下。
2.机房设计
2.1参考标准
《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871-2002）职业照射：1）由审管部门决定的连续5年的年平均有效剂量（但不可作任何追溯性平均），20mSv；2）任何一年中的有效剂量50mSv；公众照射：实践使公众中有关关键人群组的成员所受到的平均剂量估计值不应超过下述限值：1）年有效剂量1mSv；2）特殊情况下，如果5个连续年的年平均剂量不超过1mSv，则某一单一年份的有效剂量可提高到5mSv。同时，按照《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）中防护与安全的最优化要求，结合建设单位的实际情况，设定放射工作人员的剂量管理目标值为5mSv/a，公众的剂量管理目标值为0.1mSv/a。
2.2机房尺寸
根据建设单位探伤需要，该探伤机房内部各边长均为10米，高5米，探伤机房与控制室间设置防护门，同时在一侧墙壁设置被检物件进出探伤机房防护门。
2.3计算方法
在一定的时间间隔内，离X射线装置焦点某一距离处，吸收剂量的大小和工作负荷成正比，该比值即为透射率。根据X射线穿过混凝土（或者铅）时，透射率与屏蔽厚度的关系图中查得所需要屏蔽墙（或者铅防护门）的厚度。
透射率的计算公式见下式：
式中：
B—屏蔽材料对X射线的透射率
H—年控制有效剂量当量率
d—射线装置焦点与预测点位之间的距离
W—工作负荷
U—使用因子
T—居留因子
2.4参数选择
针对本项目公式中的参数可选取为如下：
H—职业人员选取5mSv，公众选取0.1mSv
d—假设探伤机位于探伤机房中央，则探伤机房四周距离选取5m，机房顶选取4m
W—管电流与出束时间的乘积，150000mA·min
U—主射方向选取1，其他方向均为0.02
T—居留因子对于控制室，暗室、评片室等选取1，生产车间选取1/4，过道选取1/16
2.5计算结果
控制室、暗室、评片室等：0.26米厚的混凝土
其他四周墙壁（控制室、暗室、评片室方向除外）：0.38米厚的混凝土
探伤机房顶：0.33米厚的混凝土
控制室防护门：7毫米厚的铅
被检器件进出探伤室防护门：12毫米厚的铅
2.6设计安全系数
根据上述计算结果，考虑一定的安全系数，对计算结果进行修正和调整。
一般设计至少取2倍安全系数对结果进行修正和调整。
控制室、暗室、评片室等：0.3米厚的混凝土
其他四周墙壁（控制室、暗室、评片室方向除外）：0.4米厚的混凝土
探伤机房顶：0.36米厚的混凝土
控制室防护门：8毫米厚的铅
被检器件进出探伤室防护门：14毫米厚的铅
2.7 优化设计
综合考虑探伤机房周围毗邻的环境功能性以及X射线探伤机的出束主射方向等，对机房屏蔽设计方案进行优化。
将探伤机房设置在周围敏感目标较少的地方，且设置警示标志，非职业人员尽量避免靠近探伤机房，此方法可降低计算公式中居留因子数值。如探伤机房周围若是生产车间，则居留因子选取1/4，若探伤机房周围为通道、仓库，则居留因子可选为1/16，此时，各屏蔽墙的厚度和屏蔽门中铅板厚度均可相应减少。
探伤机出束方向尽量朝向地面，此方法可降低计算公式中使用因子数值。如X射线装置曝光时出束方向为指向其中一侧墙体，则该侧墙体使用因子为1，若X射线装置曝光时出束方向为指向地面，且探伤机房无地下室，则四侧墙体使用因子均为0.02，此种设计时，可大大减少各屏蔽墙的厚度和屏蔽门中铅板的厚度。
上述方法均可有效的减少防护墙（或者铅防护门）的屏蔽厚度，降低工程成本。
3.结果与讨论
综上所述，对于X射线探伤机房需要附加一定的安全系数后对机房进行合理的屏蔽设计，同时合理的对探伤机房周围毗邻的环境功能进行有效布置以及限定X射线探伤机曝光出束时的主射方向，均可以有效的降低各防护墙体和铅防护门的屏蔽厚度，降低工程成本。
参考文献
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