人口密集区域大型工业辐照放射源安全处置及屏蔽装置后期再利用的探索分析

杨斌，张玥，靳健乔，刘钊，唐卫东

人口密集区域大型工业辐照放射源安全处置及屏蔽装置后期再利用的探索分析

杨斌，张玥，靳健乔，刘钊，唐卫东

（天津市技术物理研究所，天津 300192）

许多钴源辐照装置存在于人口密集区域，其存在的卡源、强烈地震导致辐射泄露等安全隐患对周边群众造成潜在威胁。随着对放射源的安全管控日趋严格，钴源辐照装置的数量会逐渐减少。在完成装置退役后，对屏蔽结构完好的辐照装置进行改造，成为电子加速器辐照中心。电子加速器在安全性上优于钴源，改造方法可行，具备一定的操作性和经济性，可在短时间内完成改造，转变成为电子加速器辐照装置，继续从事辐照加工行业。

辐照装置退役；辐照场改造；电子加速器；屏蔽装置

1 前言

辐照加工是采用低能量射线对物品进行处理，达到消毒灭菌、材料改性等目的。辐照加工技术在材料科学、生命科学、生物工程、环境保护、营养学、医疗科学、电子工程、航空航天、地质、石油化工等领域均取得重要成果。辐照加工通常采用射线源有钴-60γ放射源、电子加速器产生的能量不大于10 MeV的电子束或能量不大于5 MeV的X射线。钴-60辐照是辐射加工常用手段，通常用于处理食品、药品。

根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》（国务院令第449号）及《放射源分类办法》规定，Ⅰ类放射源为极高危险源。没有防护情况下，接触这类源几分钟到1 h就可致人死亡。放射活度大于3×1013Bq的钴-60即为Ⅰ类放射源。用于辐照加工的钴-60放射源均为Ⅰ类放射源。

放射源具有持续释放射线的特点，虽然采取安全联锁、视频监控、剂量监控等一系列安全措施，但仍存在因地震、火灾等重大灾害导致射线泄漏的安全隐患。而电子加速器断电后即立即停止释放射线，安全程度更高。本文简述了一次钴-60辐照装置的退役过程，并探索分析将屏蔽结构完整的退役辐照装置改造再利用为电子加速器辐照装置的可行性。

某大城市原市郊有一座大型工业辐照用钴-60放射源，随着经济的发展、科学技术的进步以及产业结构的调整，该区域逐渐发展成为人口密集的城市繁华地带。放射源周边人口密集，半径1 km范围内有学校、医院、居民区、研究机构及办公写字楼，人口密度约为19 621人/平方千米。该放射源辐照装置设计装源量30万Ci（1 Ci=3.7×1010Bq，共计1.11×1016Bq）。

该放射源辐照装置抗震设防烈度为8度，位于华北地震区。该地区有据可查的8级地震曾发生过5次；7～7.9级地震曾发生过18次。若发生强烈地震，该辐照装置存在放射源卡源、屏蔽装置开裂导致射线暴露等小概率但严重危及周边群众人身安全的事件发生。即使未发生放射源泄漏，仍可能产生严重的社会恐慌情绪。因此政府部门决定对该钴-60放射源辐照装置进行关停退役处置。

2 放射源辐照装置退役处置过程

2.1 资金筹措

经多年努力，在政府统一协调帮助下，获得了辐照装置退役处置资金。

2.2 钴源退役处置过程

钴-60放射源分为国产放射源和进口放射源。按照目前生态环境部管理惯例，钴源使用不超过1/3寿期的可在国内重新安置。根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》（国务院令第449号）规定，进口单位具有进口放射性同位素使用期满后的处理方案，其中，进口Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类放射源的，应当具有原出口方负责回收的承诺文件。因此进口钴源按规定退回至原生产国。

钴源在装入获批准的放射源运输容器（即源罐）过程需进行至少3遍源号核对，确保万无一失：每个编号的钴源在源架上的位置核对第一次；装入源罐中进行编号核对第二次；每个编号的钴源装入源罐“花篮”后的位置核对第三次。运输前需向公安部门申请运输许可证，运输中由警车押运。

2.3 辐照装置退役过程

钴源运离放射场所并完成钴源井水排水后，即启动放射场所退役工作。退役工作遵照核安全导则《γ辐照装置退役》（HAD 401/07—2013）执行。建设单位自行委托具有相应环评资质的环评单位编制钴源辐照装置退役项目环境影响报告表。生态环境部组织专家对报告表论证通过后，生态环境部委托有资质的第三方监测单位对辐照场所进行终态监测。第三方单位向环保部提交退役项目竣工环境保护验收监测报告表，建议通过竣工环境保护验收后，尚需进行三次公示。包括核与辐射退役项目竣工环境保护验收申请受理公示10个工作日，拟同意竣工环保验收决定公示5个工作日，竣工环境保护验收申请作出审批决定公告7日。从受理公示至审批决定公告完成共历时约2个月。完成公示后，生态环境部批准场址实现无限制开放使用。

3 退役后辐照屏蔽装置再利用的探索

辐照装置完成退役后，其辐射屏蔽结构并没有受到破坏，仍可以发挥屏蔽射线的作用，因此建设电子加速器辐照中心作为退役辐照装置再利用的一种途径就具有了可行性。

3.1 电子加速器与钴源安全性比较

与钴源持续衰变释放射线不同，电子加速器只在通电后才会产生射线。如遇地震、火灾等突发事件，振动、烟雾报警都会触发安全联锁装置，使加速器自动断电停止出束，因此电子加速器在安全性方面大大优于钴源。

3.2 电子加速器与钴源工业应用比较

以10 MeV 20 kW电子加速器为例，其处理货物能力与钴源相差无几。且电子加速器处理货物快，可在几秒钟时间内完成30万Ci钴源需要1 h甚至更长时间处理的剂量。此外，电子加速器仅消耗电量，不存在使用钴源时放射源购买和退役的繁杂审批手续及装置退役问题，节省费用、时间和人力。

3.3 钴源屏蔽装置改造为电子加速器辐照场的方法

钴源屏蔽装置内均有一水井，用以贮存放射源。改造时以水井为基础，在井壁四周安装钢板隔湿防潮，垫高井底高度，用以放置电子加速器机头。

运输货物的束下板链下倾斜沉至加速器机头下方接受辐照，板链上增加隔板防止货物倾斜翻覆。此种改造方法节省土地、材料、时间，可以在较短时间内用与新建加速器相比很少的费用完成改造，投入使用。

3.4 辐照装置屏蔽电子射线的效果

根据《电子加速器辐照装置安全和防护》（HJ 979—2018）4.2.2 辐射屏蔽设计依据规定，电子加速器辐照装置人员可达区域屏蔽体外表面30 cm处及以外区域周围剂量当量率不超过2.5 μSv/h。如屏蔽体外为社会公众区域，屏蔽设计必须符合公众成员个人剂量约束值规定。本文所述改造方式是以大地作为屏蔽体，地面以上以反射和散射为主，因此原有钴源屏蔽墙体能够达到屏蔽要求，通过环境影响评价。

4 辐照屏蔽装置再利用的实施预测

辐照加工是民用非动力核技术的重要组成部分，截至2016-12月底，中国从事核技术应用研发的科研机构、高校和应用单位达400多家。中国同辐协会统计数据显示，2015年中国核技术应用产业的年产值约为3 000亿元，是2010年的三倍，年增长率保持在20%左右，总体呈现加速增长态势，有望成为当前经济环境下新的增长热点[3]。未来对辐照加工技术服务有相关需求的重点行业和领域包括新能源产业、高铁与轨道交通、造船业、航空航天、电子信息、先进制造业、农产品与食品加工、医疗用品、环境治理、公共安全等[4]。可以看出，辐照加工与民生息息相关，是经济和社会发展不可或缺的技术服务行业。

据统计至2017年中国已有130座钴-60 γ辐照装置，设计装源量1.7亿居里，实际装源活度约为7 000万居里。目前中国工业钴源的年需求量约为1 000万～1 200万居里，其中，国产源供应约为500万居里，从加拿大进口约300万～500万居里，从俄罗斯进口约100万～200万居里。截至2015年底，产值规模已达到144亿美元，年增长率保持在19%左右。辐照材料改性、医疗卫生用品辐照灭菌灯辐射加工服务以及辐射技术装备领域产值分别达到72亿美元、58亿美元、14亿美元。由此可见辐照加工市场巨大，对实现无限制开放使用的退役钴源装置进行改造，成为电子加速器辐照场，继续从事辐照加工行业是符合广大钴源辐照场经营者利益和意愿的。

5 结论

钴源是辐照加工行业较早使用的辐照技术手段。但随着城市的发展，很多钴源辐照装置所处地点渐渐由人口稀少地区转变为人口密集区。钴源辐照装置存在持续释放高强度放射性的特点，又存在卡源、装置倒塌破损等安全隐患，因此辐照装置建设、Ⅰ类放射源的购买和退役等一系列审批流程烦琐、管控严格。

电子加速器断电后即停止产生射线，在正常使用和异常状况下都不会对环境及周边公众产生危害；在运输过程中，电子加速器没有任何放射性，以一般货物对待即可，不需特殊申请；电子加速器退役时仅履行申报手续即可，过程简便；电子加速器的运行维护成本较钴-60放射源低，更加经济适用，同时电子加速器也是辐照加工行业供给侧改革的发展趋势。因此，电子加速器替代钴源是未来辐照行业的发展趋势。在钴源辐照装置退役后，对结构完好仍可发挥屏蔽作用的辐照装置进行改造，变为电子加速器辐照中心在技术上是可行的。可以在较短时间内，花费少量资金完成改造，通过环评取得辐射安全许可证后即可投入生产，为钴源辐照企业提供了一条快速转型的途径。

［1］中华人民共和国国务院.放射性同位素与射线装置安全和防护条例［S］.2005-08-31.

［2］北京三强核力辐射工程技术有限公司，环境保护部核与辐射安全中心，北京市环境保护局，等.HJ 979—2018电子加速器辐照装置安全和防护［S］.出版社不详，2018.

［3］中国科学技术协会.2016—2017核技术应用学科发展报告［R］.北京：中国科学技术出版社，2018.

［4］中国同位素与辐射行业协会辐射加工专业委员会.辐射加工产业“十二五”发展规划及建议［J］.中国核工业，2011（1）：34-39.

TL941

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.058

2095－6835（2019）14－0128－02

杨斌（1977—），男，核技术高级工程师，国家注册核安全工程师，主要从事核技术利用、核仪器仪表开发应用研究工作。

〔编辑：严丽琴〕