一. 前言
廣東某地某廠欲新建X射線照相檢測室,筆者受該廠無損檢測設備總承包商深圳市XXX公司委託, 承擔為其提供包括屏蔽防護、土建、工藝布置直至水電照明等全套的設計任務,現將有關X射線曝光室部分的屏蔽防護設計介紹如下,以供無損檢測技術人員參考。
該X射線照相檢測室位於已完工的大型機械加工生產車間的廠房內,包含X射線曝光室、洗片暗室、工作間、評片室和廢液處理室(兼材料儲藏室);使用X射線機為200KV周向、定向可攜式X射線機各一臺(非同時使用)。X射線曝光室部分的佔地面積按廠房設計預留為寬4.5米x長6米。
二. X射線曝光室的屏蔽防護設計
1. 屏蔽防護的計算
考慮因素:考慮防護餘量與未來設備性能指標發展提高的可能性,按照250KV的恆電位X射線機設計,並且因為是位於生產車間內,曝光室外即為車間工作場地,長期有非射線檢測職業人員在現場工作,因此按GB 18871-2002《電離輻射防護和輻射源安全基本標準》的附錄B-B1「劑量限值」中規定的公眾照射劑量限值(年有效劑量1mSv)考慮。
具體計算如下:
一臺250KV的X光機,管電流5mA,每個工作班的高壓通電時間按4h(一個工作班的工作時間按8h,但是所用X射線機的暫載率規定為50%,即1:1工作,且規定X射線機的每次高壓通電時間不超過5分鐘),每周工作5天,操作人員的工作地點距X射線管焦點2.225米(X射線機置曝光室中心位置)。
首先求防護初級X射線(主射線防護)的鉛板厚度:
計算公式:
X射線的屏蔽透射量(在1米處):
B =P•R2/Dw•U•T
工作負荷:Dw=I•t=5mA•60min•4h•5day=6000 mA•min/week
每周最大容許劑量當量:P=1mSv/50周=0.02 mSv/week=0.002 rem/week
註:按一年50周計算得到0.002 rem/周的限值。
X射線源到操作者的距離:R=2.225m(按可能的最近距離)
使用因子(按充分使用):U=1
居留因子(按全居留):T=1
因此:
B=(0.002•2.2252)/(6000•1•1)=0.0000016rem/(mA•min)=1.6x10-6rem/(mA•min)
或者說是:0.16x10-5rem/(mA•min)
在下圖所示的X射線減弱曲線圖縱坐標查到B值並從該點作橫坐標與250KV曲線相交得到鉛板的厚度約11.5mm,考慮兩倍安全係數,增加一個鉛板半值層0.86mm(依據GB16357-1996 工業X射線探傷放射衛生防護標準),合計12.36mm。
再求防護散射X射線所需鉛板厚度: