全 文 ：γ辐照装置的屏蔽与防护
曹　宏　陈秀兰　包建忠　沈庆康　高仲林
(江苏省里下河地区农业科学研究所　扬州　225002)
结合江苏省里下河地区农科所 317 ×1015Bq 钴源增容前的论证情况 ,说明γ辐照装置的
屏蔽与防护。增源后实测结果表明 ,钴室屏蔽是可靠的 ,理论计算推断是正确的。
关键词 :γ辐照装置 　屏蔽厚度 　剂量当量
前 　　言
辐射加工技术已在我国得到广泛应用。目前全国有大小γ辐照装置 150 余座 ,总设计装
源容量约 10EBq(2800 万 Ci) ,其中 317PBq (10 万 Ci) 以上的有 50 余座 ,分布在全国 36 个城
市 ,并有继续发展的趋势[1 ] 。由于γ射线具有很强的穿透能力 ,保障辐照工作人员、公众及其
后代的健康与安全不容忽视。本文根据辐照防护的基本原则[2 ,3 ] ,结合我所钴室增容至 317 ×
1015Bq 情况 ,对γ辐照装置的屏蔽与防护加以论述。
钴 室 概 况
我所钴室始建于 1975 年。1985 年扩建后 ,其辐照室内径为 315m ,净高 417m ,水井深
4m ,筒体壁厚 1192m 混凝土 ,顶厚 1120m 混凝土。1995 年装源栅板有效尺寸为高 64cm ×宽
88cm ,源中心距地面高 80cm ,装源总活度为 317 ×1015Bq。
增源前的论证
辐射防护的目的在于防止有害的非随机性效应 ,并限制随机效应的发生率 ,使之达到被认
为可以接受的水平。现分别从筒体屏蔽、屋顶屏蔽、贮源水井和防护门等 4 个方面说明增容的
可行性。
(一) 筒体屏蔽
对钴室筒体的屏蔽防护在于通过设置足够厚度防护层 ,使筒体外由辐射源造成的剂量当
量率 ÛH 在 GB4792284 所规定的可以接受的上限 ÛH公 限值内。
即 ÛH ≤ÛH公 ,对 10 万 Ci 平均能量为 1125MeV 的60Coγ辐照源 :ÛH = Q ·N ×9163 ×10 - 3 ×A ·J
D2
[4 ]
式中 :品质因数 Q = 1 ,修正系数 N = 1 ,照射量率常数 J = 1132R·m - 2·h - 1·Ci - 1 。
源强 A = 105Ci ,距离 D = 315 + 1192 = 5142m
则 : ÛH = 9163 ×1023 ×105 ×1132 ×1 ×151422 = 43127Sv/ h
又因 :1 年 = 12 个月 = 12 ×4 周 = 48 周 ,按每日 10h 计 ,再考虑到钴室周围公众的安全 ,根据规
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定年剂量当量应低于 5mSv。
则 : ÛH公 = 5 ×1023 ÷1920 = 2160 ×10 - 6
减弱倍数 K = ÛHÛH公 = 43127 ÷216 ×10 - 6 = 1166 ×10 - 7
GB10252288 规定 ,设计防护厚度时必须给予 2 倍的安全系数 ,故减弱倍数为 2 K = 3132 ×
10 - 7
取 k = 5 ×10 - 7 ,查附表得 ,筒体混凝土厚度应为 1172m ( < 1192m) 。
(二)屋顶屏蔽
对γ射线辐照室的屋顶屏幕厚度 ,可用公式计算透射量 Bxs。
Bxs ≤0167 ×10 - 3〔ÛHmDi2 ·Ds2/ f ÛD10Ω113〕〔6〕
　　而 k = 1Bxs
则 : K≥ f ÛD10Ω1130. 67 ×10 - 3 , ÛHm·di2·ds2
式中 :f 为安全系数 ,等于 2 ; ÛD10为辐射源上方离源 1m 处的吸收剂量率ÛD10为 = 9163 ×10 - 3 ×A·JD2 = 9163 ×10 - 3 ×105 ×113212 = 1127 ×102 Gy/ h ;
Ω113为辐射源对屋顶所张的立体角 (球面度) ,Ω= 4tg - 1 (ab/ cd)
a = b = 3. 5m ,c 是辐射源到屋顶外表的距离 ,c = (417 - 018) + 1. 2 = 5. 1m ,
d = 2 ×1152 + 5112 = 7111m ,Ω= 4tg - 1 (315 ×315/ 511 ×7111) = 11256ST ;ÛHm 为参考点 P 处的吸收剂量控制值 ,ÛHm = 216 ×10 - 3m Gy/ h ;
Di 为辐射源至屋顶上方约 2m 左右距离 ,Di = 3. 9 + 1. 2 + 2 = 7. 1m ;Ds 为参考点 P
至辐射源的距离 ,取 Ds = 20m。
则 : K≥ 12. 71 ×10
2 ×11256113 ×2
0167 ×10 - 3 ×216 ×10 - 3 ×7112 ×202 = 9173 ×104
取 K = 1 ×105 ,查附表得屋顶厚度为 11183m ( < 112m) 。
(三) 贮源水井
贮源水井深 410m ,因栅板源架高 64cm ,底座 10cm ,则 :源中心距水井底高为 64 ÷2 + 10 =
42cm ,水井口至源中心高度 d = 3158m。
查附表 ,其贮源井水的减弱倍数 K = 510 ×107 ,井口表面工作剂量当量率 H 为 :
H = 9. 63 ×10 - 3 ×A ·J ·Q ·N
Kd2
= 9163 ×10 - 3 ×105 ×1132 ×1 ×15 ×107 ×31582 = 1198 ×10 - 6Sv/ h
　　比放射工作人员剂量当量率 HI = 5 ×10 - 2 ÷1920 = 216 ×10 - 5 Sv/ h 小 13 倍。
(四)防护门厚度
我所辐照室采用迷道作为辐照室的出入通道 ,门口距源中心 7m。到达门口的剂量主要是
经过 3 次以上散射后的散射线剂量。一般每经一次散射 ,剂量当量为原射线剂量当量的 1 % ,
因此在门口散线的剂量当量为原射线的 106 分之一 ,散射线的能量为原射线能量的 1/ 3 ,即
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1125 ÷3 = 0142MeV。
门口剂量当量率 : ÛH < Q·N ×9. 63 ×10 - 3 ×A·J
Kd2
×10 - 6
= 1 ×1 ×9. 63 ×10 - 3 ×105 ×1. 32 ×10 - 6 = 216 ×10 - 5 Sv/ h
我所防护门厚相当于 112cm 铅板厚 ,衰减倍数 K = 5 ,防护门上剂量当量率 < 216 ×10 - 55
= 512 ×10 - 6 Sv/ h ,可保证工作人员剂量防护的安全。
增源后剂量监测与总结
1995 年我所钴室增容至 317 ×1015Bq 后 ,及时请省、市卫生防疫站对环境剂量进行监测 ,
结果如表 1。从表 1 可以看出 ,我所钴室增容后各测点实测γ辐照水平都在规定范围之内 ,远
小于公众剂量当量率 2160 ×106 Gy/ h。可见增源前的理论计算是正确的 ,γ辐照装置的屏蔽
防护设计是合理可行的。在实际运行工作中 ,为了保证钴室的安全运行 ,除合理的屏蔽设施
外 ,还必须有良好的钴室通风设施 ,完善的安全运行保障系统和健全的管理制度。
表 1 　辐照室各测点空气吸收剂量率(μGy/ h)
测试点 源贮存位 源工作位
辐照室　　源井口
室　内
0115
0112
防护门 0110 0111
控制室　　控制台
观察窗
0110
0110 01110112
辐照室外　　东
南
西
北
0111
0111
0111
0111 0112011101110111
屋　　顶 0111 1157
参 考 文 献
1 　张彦立等. 见 :γ辐照装置经济有效运行研讨会文集. 北京 :原子能出版社 ,1996 ,31
2 　GB4792284 放射卫生防护基本标准
3 　GB10252288 辐照加工用钴260 辐照装置的辐射防护性能
4 　李承华. 辐射技术基础. 北京 :原子能出版社 ,19881323～355
5 　张文启. 实用放射防护指南. 南京 :江苏科学技术出版社 ,1992 ,93～94
SHIELD AND PROTECTION OFγ2RADIATION APPARATUS
Cao Hong 　Chen Xiulan 　Bao Jianzhong 　Shen Qingkang 　Gao Zhonglin
( Jiangsu A gricult ural Science Research Instit ute of L i xiahe A rea , Yangz hou 　225002)
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1998 ,12 (4) :249～251