X射线探伤室辐射屏蔽方法γ射线移动式探伤控制区距离估算应急预案部分资料.docx
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X射线探伤室辐射屏蔽方法γ射线移动式探伤控制区距离估算应急预案部分资料
附 录 A
（资料性附录）
X射线探伤室的辐射屏蔽方法
A.1 探伤室屏蔽要求
探伤室辐射屏蔽的剂量参考控制水平
A.1.1.1 探伤室墙和入口门外周围剂量当量率（以下简称剂量率）和每周周围剂量当量（以下简称周剂量）应满足下列要求：
a）周剂量参考控制水平（
）和导出剂量率参考控制水平（
）：
1）关注点的周剂量参考控制水平
如下：
对职业工作人员工作区域：
≤100μSv/周；
对公众区域：
≤5μSv/周。
2）相应
的导出剂量率参考控制水平
按式（A.1）计算：
（A.1）
式中：
——导出剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）；
——周剂量参考控制水平，单位为微希沃特每周（μSv/周）；
t——探伤机周照射时间，单位为小时每周（h/周），按式（A.2）计算；
U——探伤机向关注点方向照射的使用因子；
T——人员在相应关注点驻留的居留因子，不同场所与环境条件下的居留因子见表A.1。
（A.2）
式中：
W——X射线探伤的周工作负荷（平均每周X射线探伤照射的累积“mA•min”值），mA•min/周；
60——小时与分钟的换算系数，单位为分每小时（min/h）；
I——X射线探伤机在最高管电压下的常用最大管电流，单位为毫安（mA）。
表A.1 不同场所与环境条件下的居留因子
场所
居留因子T
示例
全居留
1
控制室、暗室、办公室、邻近建筑物中的驻留区
部分居留
1/2～1/5
走廊、休息室、杂物间
偶然居留
1/8～1/40
厕所、楼梯、人行道
注：
取自NCRP144。
b）关注点最高剂量率参考控制水平
：
＝2.5μSv/h
c）关注点剂量率参考控制水平
：
为上述a）中的
和b）中的
二者的较小值。
A.1.1.2 探伤室顶的剂量率参考控制水平应满足下列要求：
a）探伤室上方已建、拟建建筑物或探伤室旁邻近建筑物在自辐射源点到探伤室顶内表面边缘所张立体角区域内时，距探伤室顶外表面30cm处和（或）在该立体角区域内的高层建筑物中人员驻留处，辐射屏蔽的剂量参考控制水平同A.1.1.1。
b）除A.1.1.2a）的条件外，应考虑下列情况：
3）穿过探伤室顶的辐射与室顶上方空气作用产生的散射辐射对探伤室外地面附近公众的照射。
该项辐射和穿出探伤室墙的透射辐射在相应关注点的剂量率总和，应按A.1.1.1c）的剂量率参考控制水平
（μSv/h）加以控制。
4）对不需要人员到达的探伤室顶，探伤室顶外表面30cm处的剂量率参考控制水平通常可取为100μSv/h。
需要屏蔽的辐射
A.1.1.3 相应有用线束的整个墙面均考虑有用线束屏蔽，不需考虑进入有用线束区的散射辐射。
A.1.1.4 散射辐射考虑以0°入射探伤工件的90°散射辐射。
A.1.1.5 当可能存在泄漏辐射和散射辐射的复合作用时，通常分别估算泄漏辐射和各项散射辐射，当它们的屏蔽厚度相差一个什值层（TVL）或更大时，采用其中较厚的屏蔽，当相差不足一个TVL时，则在较厚的屏蔽上增加一个半值层（HVL）厚度。
其他要求
A.1.1.6 探伤室一般应设有人员门和单独的工件门。
对于探伤可人工搬运的小型工件探伤室，可以仅设人员门。
探伤室人员门宜采用迷路形式。
A.1.1.7 探伤机的控制室应置于探伤室外，控制室和人员门应避开有用线束照射的方向。
A.1.1.8 屏蔽设计中，应考虑缝隙、管孔和薄弱环节的屏蔽。
A.1.1.9 当探伤室使用多台X射线探伤机时，按最高管电压和相应该管电压下的常用最大管电流设计屏蔽。
A.1.1.10 应考虑探伤室结构、建筑费用及所占空间，常用的材料为混凝土、铅和钢板等。
A.2 探伤室辐射屏蔽估算方法
有用线束
有用线束的屏蔽估算方法如下：
b）关注点达到剂量率参考控制水平
时，屏蔽设计所需的屏蔽透射因子B按式（A.3）计算，然后由图A.1和图A.2的曲线查出相应的屏蔽物质厚度X。
（A.3）
式中：
B——屏蔽设计所需的屏蔽透射因子；
——按A.1.1确定的剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）；
R——辐射源点（靶点）至关注点的距离，单位为米（m）；
I——X射线探伤机在最高管电压下的常用最大管电流，单位为毫安（mA）；
——距辐射源点（靶点）1m处输出量，μSv·m2/（mA·h），以mSv·m2/（mA·min）为单位的值乘以6×104，见表A.2。
c）在给定屏蔽物质厚度X时，由图A.1和图A.2的曲线查出相应的屏蔽透射因子B。
关注点的剂量率
按式（A.4）计算：
（A.4）
式中：
——关注点的剂量率，单位为微希沃特每小时（μSv/h）；
I——X射线探伤机在最高管电压下的常用最大管电流，mA；
——距辐射源点（靶点）1m处输出量，μSv·m2/（mA·h），以mSv·m2/（mA·min）为单位的值乘以6×104，见表A.2；
B——屏蔽透射因子；
R——辐射源点（靶点）至关注点的距离，单位为米（m）。
表A.2 X射线输出量
管电压
kV
滤过条件
输出量
mGy•m2/（mA•min）
150
2mm铝
18.3
3mm铝
5.2
200
2mm铝
28.7
3mm铝
8.9
250
0.5mm铜
16.5
3mm铝
13.9
300
3mm铝
20.9
3mm铜
11.3
400
3mm铜
23.5
注1：
表中值取自ICRP33，在本标准中以等量值的mSv·m2/（mA·min）进行屏蔽计算。
注2：
有用线束屏蔽估算时根据透射曲线的过滤条件选取相对应的输出量。
注3：
在未获得厂家给出的输出量，散射辐射屏蔽估算选取表中各kV下输出量的较大值保守估计。
铅厚度X/mm
注：
取自“HandbookofradiologicalprotectionpartⅠ:
data”。
图A.1 X射线穿过铅的透射曲线
混凝土厚度X/mm
注1：
取自“HandbookofradiologicalprotectionpartⅠ:
data”。
图A.2 X射线穿过混凝土的透射
泄漏辐射和散射辐射屏蔽
A.2.1.1 屏蔽物质厚度X与屏蔽透射因子B的相应关系
屏蔽厚度X与屏蔽透射因子B的相互计算如下：
d）对于给定的屏蔽物质厚度X，相应的辐射屏蔽透射因子B按式（A.5）计算：
（A.5）
式中：
X——屏蔽物质厚度，与TVL取相同的单位；
TVL——见表A.3。
e）对于估算出的屏蔽透射因子B，所需的屏蔽物质厚度X按式（A.6）计算：
（A.6）
式中：
TVL——见表A.3；
B——达到剂量率参考控制水平
时所需的屏蔽透射因子。
表A.3 X射线束在铅和混凝土中的半值层和什值层厚度
X射线管电压
kV
半值层厚度HVL
mm
什值层厚度TVL
mm
铅
混凝土
铅
混凝土
150
0.29
22
0.96
70
200
0.42
26
1.4
86
250
0.86
28
2.9
90
300
1.7
30
5.7
100
400
2.5
30
8.2
100
注1：
HVL和TVL均为X射线经强衰减后的值。
注2：
表中值取自ICRP33，铅的密度为11.3t/m3，混凝土的密度为2.35t/m3。
A.2.1.2 泄漏辐射屏蔽
泄漏辐射屏蔽的估算方法如下：
f）关注点达到剂量率参考控制水平
时所需的屏蔽透射因子B按式（A.7）计算，然后按式（A.6）计算出所需的屏蔽物质厚度X。
（A.7）
式中：
——按A.1.1确定的剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）；
R——辐射源点（靶点）至关注点的距离，单位为米（m）；
——X射线管组装体泄漏辐射所致距靶点1m处的剂量率，单位为微希沃特平方米每小时（μSv·m2/h），其典型值见表A.4。
表A.4 X射线探伤机的泄漏辐射所致距靶点1m处的剂量率
X射线管电压
kV
距靶点1m处的剂量率
μSv·m2/h
＜150
1103
150≤kV≤200
2.5103
＞200
5103
g）在给定屏蔽物质厚度X时，相应的屏蔽透射因子B按式（A.5）计算，然后按式（A.8）计算泄漏辐射所致关注点的剂量率
（μSv/h）：
（A.8）
式中：
B——屏蔽透射因子；
R——辐射源点（靶点）至关注点的距离，单位为米（m）；
——X射线管组装体泄漏辐射所致距靶点1m处的剂量率，单位为微希沃特平方米每小时（μSv·m2/h），见表A.4。
A.2.1.3 散射辐射屏蔽
散射辐射屏蔽估算方法如下：
h）90°散射辐射的TVL：
X射线90°散射辐射的最高能量低于入射X射线的最高能量，使用该散射X射线最高能量相应的X射线（见表A.5）的什值层（见表A.3）计算其在屏蔽物质中的辐射衰减。
i）关注点达到剂量率参考控制水平
时，屏蔽设计所需的屏蔽透射因子B按式（A.9）计算。
按表A.5并查表A.3的相应值，确定90°散射辐射的TVL，然后按式（A.6）计算出所需的屏蔽物质厚度X。
（A.9）
式中：
——按A.1.1确定的剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）；
Rs——散射体至关注点的距离，单位为米（m）；
R0——辐射源点（靶点）至探伤工件的距离，单位为米（m）；
I——X射线探伤机在最高管电压下的常用最大管电流，单位为毫安（mA）；
——距辐射源点（靶点）1m处输出量，μSv·m2/（mA·h），以mSv·m2/（mA·min）为单位的值乘以6×104，见表A.2；
F——R0处的辐射野面积，单位为平方米（m2）；
α——散射因子，入射辐射被单位面积（1m2）散射体散射到距其1m处的散射辐射剂量率与该面积上的入射辐射剂量率的比。
α与散射物质有关，在未获得相应物质的α值时，以水散射体的α值保守估计，见表A.6。
j）在给定屏蔽物质厚度X时，相应的屏蔽透射因子B，按表A.5并查表A.2的相应值，确定90°散射辐射的TVL，然后按式（A.5）计算。
关注点的散射辐射剂量率
（μSv/h）按式（A.10）计算：
（A.10）
式中：
I——X射线探伤机在最高管电压下的常用最大管电流，mA；
——距辐射源点（靶点）1m处输出量，μSv·m2/（mA·h），以mSv·m2/（mA·min）为单位的值乘以6×104，见表A.2；
——屏蔽透射因子；
F——R0处的辐射野面积，单位为平方米（m2）；
α——散射因子，入射辐射被单位面积（1m2）散射体散射到距其1m处的散射辐射剂量率与该面积上的入射辐射剂量率的比。
与散射物质有关，在未获得相应物质的α值时，可以水的α值保守估计，见表A.6；
R0——辐射源点（靶点）至探伤工件的距离，单位为米（m）；
Rs——散射体至关注点的距离，单位为米（m）。
表A.5 X射线90°散射辐射最高能量相应的kV值
原始X射线
kV
散射辐射
kV
150≤kV≤200
150
200＜kV≤300
200
300＜kV≤400
250
注：
该表仅用于以什值层计算散射辐射在屏蔽物质中的衰减。
表A.6 入射辐射被面积为400cm2水模体散射至1m处的相对剂量比份αw
管电压
kV
90°散射角的αwa
150
1.6×10-3b
200
1.9×10-3b
250
1.9×10-3b
300
1.9×10-3b
400
1.9×10-3c
aA.2.2.3中的散射因子α可保守地取为αw•10000/400。
b取自NCRP49。
c本标准中建议保守地取300kV的αw值。
注：
当X射线探伤机圆锥束中心轴和圆锥边界的夹角为20°时，A.2.2.3式（9）的
因子的值为：
60（150kV）和50（200kV～400kV）。
A.3 典型条件下的探伤室屏蔽厚度表
典型条件
固定式探伤工作的典型条件如下：
k）探伤室外表面30cm处的剂量率控制值为2.5μSv/h。
l）X射线管电流（I）为5mA，X射线探伤机圆锥束中心轴和圆锥边界的夹角为20°。
m）X射线探伤机的泄漏辐射在距靶点1m处的剂量率，见表A.4。
探伤室的典型屏蔽厚度表
在A.3.1典型条件下，不同千伏X射线有用线束、泄漏辐射和90°散射辐射屏蔽所需要的铅和混凝土厚度列于表A.7、表A.8和表A.9。
表A.7 有用线束屏蔽所需厚度
屏蔽物质
kV
距靶点不同距离处的有用线束屏蔽所需厚度
mm
2m
3m
4m
6m
8m
10m
15m
铅
150
4.3
4.0
3.8
3.5
3.2
3.1
2.8
200
6.5
6.0
5.7
5.2
4.9
4.7
4.2
250
12
11
10.6
9.6
9.0
8.4
7.5
300
23
21
20
18
17
16
14
400
39
37
34
32
30
28
25
混凝土
150
360
340
320
300
280
260
240
200
450
420
400
370
350
330
300
250
510
470
450
420
400
380
350
300
570
540
510
480
450
430
400
400
640
600
580
540
520
500
460
注：
表中数据按A.2.1计算得出，铅的密度为11.3t/m3，混凝土的密度为2.35t/m3。
表A.8 泄漏辐射屏蔽所需厚度
屏蔽物质
kV
距靶点不同距离处的泄漏辐射屏蔽所需厚度
mm
2m
3m
4m
6m
8m
10m
15m
铅
150
2.3
2.0
1.7
1.4
1.2
1.0
0.7
200
3.4
2.9
2.5
2.0
1.7
1.4
0.9
250
7.8
6.8
6.1
5.1
4.3
3.8
2.8
300
15
13
12
10
8.5
7.4
5.4
400
22
19
17
14
12
11
7.8
混凝土
150
170
140
130
100
84
70
46
200
210
180
150
120
100
86
55
250
240
210
190
160
130
120
86
300
270
240
210
170
150
130
96
400
270
240
210
170
150
130
96
1注：
表中数据按B.2.2.2计算得出，铅的密度为11.3t/m3，混凝土的密度为2.35t/m3。
表A.9 散射辐射屏蔽所需厚度
屏蔽物质
kV
距靶点不同距离处的90°散射辐射屏蔽所需厚度
mm
2m
3m
4m
6m
8m
10m
15m
铅
150
3.8
3.5
3.2
2.9
2.6
2.5
2.1
200
4.1
3.7
3.5
3.2
3.0
2.7
2.4
250
5.6
5.1
4.8
4.3
3.9
3.6
3.2
300
5.8
5.3
4.9
4.4
4.1
3.8
3.3
400
12.0
11.0
10.3
9.3
8.6
8.0
7.0
混凝土
150
280
250
240
210
200
180
160
200
300
270
260
230
210
200
180
250
350
320
290
260
240
220
190
300
360
330
300
270
250
240
200
400
380
340
320
290
270
250
220
2注：
表中数据按A.2.2.3计算得出，铅的密度为11.3t/m3，混凝土的密度为2.35t/m3。
典型屏蔽厚度表的应用
典型屏蔽数据表的应用如下：
n）当距离不同于表A.7～表A.9中列表值时，可使用内插法获得相应值。
o）在X射线管电流和（或）剂量率参考控制水平不同于A.3.1中的条件时，按式（A.11）和式（A.12）计算相对A.3.1条件的比值Kcor。
1）对X射线有用线束和散射辐射：
（A.11）
式中：
——按B.1.1确定的剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）；
I——X射线探伤机管电流，单位为毫安（mA）；
5——A.3.1的X射线管电流，单位为毫安（mA）；
2.5——A.3.1的机房外剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）。
2）对于泄漏辐射：
（A.12）
式中：
——按A.1确定的剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）；
2.5——A.3.1的机房外剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h）。
p）对表A.7～表A.9各种辐射的屏蔽数据的调整厚度按式（A.13）计算：
（A.13）
式中：
Xnom——相应关注点距源点的距离下的典型屏蔽厚度（mm），由表A.7～表A.9查出；
TVL——表A.3中的什值层厚度（mm）。
A.4 X射线探伤室屏蔽估算示例
固定式探伤工作条件
探伤室的几何尺寸和探伤室外围环境条件见图A.3。
探伤室内使用一台X射线探伤机，其工作条件为300kV、5mA。
日探伤拍片40片/d，每片拍照25mA•min（5mA，5min）。
周照射时间t为：
t＝5×40×5/60＝17h/周，周工作负荷W为:
W＝5×40×25＝5×103mA•min/周。
探伤机的泄漏辐射剂量率5×103μSv/h。
探伤机主要向下照射，向北照射的使用因子U为1/4。
图A.3中控制室和暗室为放射工作人员区，其它区域为公众人员区。
图A.3 典型探伤室示意图
探伤室墙的屏蔽厚度
A.4.1.1 按A.1.1的方法确定剂量率参考控制水平
q）由A.4.1探伤工作条件和式
（1）计算
，凡不大于2.5μSv/h的，以其值作为剂量率参考控制水平
。
例西墙外为公众人员区，周剂量参考控制水平
取为5μSv/周，按式
（1）西墙外导出剂量率参考控制水平
μSv/h，该处的
为1.2μSv/h。
同样可求得东墙外办公楼处的
为0.30μSv/h。
r）表A.10列出了图A.3中辐射源距各关注点的距离，相应位置所需屏蔽的辐射源项，T、U因子和剂量率参考控制水平
。
表A.10 300kV探伤室几何参数和辐射屏蔽参数
方向
U
T
剂量率参考控制水平
μSv/h
距离R
m
需屏蔽的辐射源
东
1
1/16
2.5
2.3
泄漏辐射
散射辐射
东
1
1
0.30
5.0
泄漏辐射
散射辐射
南
1
1
2.5
3.3
泄漏辐射
散射辐射
西
1
1/4
1.2
2.3
泄漏辐射
散射辐射
北
1/4
1/16
2.5
2.3
有用线束
s）距探伤室东墙外较近（2.3m）人行道处剂量率参考控制水平
为2.5μSv/h，较远（5m）办公楼处剂量率参考控制水平
为0.30μSv/h。
计算
值，办公楼处的
值小于人行道处，按式（A.7）和式（A.9）计算所需屏蔽透射因子小于人行道处，即所需的探伤室屏蔽墙的厚度高于人行道处，按办公楼处的剂量率要求估算最终屏蔽厚度。
A.4.1.2 北墙（有用线束）屏蔽估算示例
t）按A.2.1方法估算：
查表A.2，300kV管电压3mm铜过滤条件下的有用线束输出量为11.3mGy·m2/（mA·min）。
按式（A.3）计算：
查图A.1铅的透射曲线，得到所需的铅厚度均为22.4mm。
同样可求得所需混凝土的厚度为560mm。
u）使用典型数据表法估算:
由表A.7查出，2m和3m处所需铅分别为23mm和21mm。
通过内插得到2.3m处所需铅屏蔽厚度为22.4mm。
同样可求得所需混凝土的厚度为560mm。
A.4.1.3 西墙（泄漏辐射和散射辐射复合）屏蔽估算示例
v）按A.2.2方法估算
1）泄漏辐射
查表A.4，300kVX射线泄漏辐射所致距靶点1m处的剂量率为5×103μSv/h。
查表A.10，
为1.2μSv/h。
按式（A.7）计算：
查表A.3，300kVX射线在铅中的什值层为5.7mm，然后按式（A.6）计算所需铅厚度：
2）散射辐射
在未获得厂家给出的输出量，散射辐射屏蔽估算选取表中各kV下输出量的较大值保守估计。
查表A.2，300kV管电压输出量较大值为20.9mGy·m2/（mA·min）。
3）复合分析：
300kVX射线在铅中的什值层为5.7mm，依据A.1.2.3，泄漏辐射和散射辐射的铅屏蔽厚度差值大于5.7mm，按泄漏辐射屏蔽。
探伤室西墙的最终屏蔽厚度取整为17mm铅。
同样方法求得泄漏辐射和散射辐射所需混凝土厚度分别为290mm和380mm，90°散射辐射相应的X射线为200kV，查表A.3200kVX射线在混凝土中的什值层为86mm，依A.1.2.3，泄漏辐射和散射辐射的混凝土屏蔽厚度差值大于86mm，按泄漏辐射屏蔽。
探伤室西墙的最终屏蔽厚度取整为380mm混凝土。
w）使用典型屏蔽数据表法估算
1）泄漏辐射
由表A.8内插计算出距靶点2.3m处泄漏辐射屏蔽所需铅厚度
为14.4mm。
按式（A.12）计算相应1.2μSv/h剂量率参考控制水平与典型条件的控制水平2.5μSv/h的比值：
查表A.3，300kVX射线在铅中的什值层为5.7mm。
按式（13）计算所需的泄漏辐射厚度：
mm。
2）散射辐射：
由表A.9内插计算出距靶点2.3m处散射辐射屏蔽所需铅厚度
为5.65mm。
按式（A.12）计算：
。
查表A.5，300kVX射线90°散射辐射相应的X射线为200kV，查表A.3200kVX射线在铅中的什值层为1.4mm。
按式（13）计算所需的散射辐射厚度：
mm。
3）探伤室西墙的最终屏蔽厚度取整为16mm铅。
按上述方法和条件，探伤室各墙所需的最终屏蔽厚度取整为：
东墙16mm铅或380mm混凝土、南墙13mm铅或330mm混凝土、西墙17mm铅或380mm混凝土、北墙23mm铅或560mm混凝土。
附 录 B
（资料性附录）
γ射线移动式探伤控制区距离的估算
B.1 控制区距离的概念
根据放射源的γ射线向各个方向辐射时的不同情况，应确定三类不同的控制区距离，如图B.1所示。
——辐射未经工件衰减时要求的控制区距离；
——有用线束方向，经检测对象屏蔽后要求的控制区距离
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