某机械设备制造公司工业加速器应用项目辐射环境监测分析

摘要：为提高机械设备制造公司工业加速器应用项目的辐射环境监测水平，结合某机械设备制造公司工业加速器应用项目，分析监测要点。重点分析工业加速器应用项目的辐射环境监测内容，包括监测对象、方法、标准和结果，并根据辐射环境产生的影响，提出辐射安全防护建议：实时监测识别工作环境的辐射源危害现状，采取相应防护措施降低人员辐射源伤害率；利用科学的防护措施，确保项目开展与标准规范一致，保障工作人员的生命健康，降低生产项目对周边环境的辐射影响。

关键词：机械设备制造公司工业加速器应用项目辐射环境监测射线装置辐照车间

RadiationEnvironmentMonitoringandAnalysisofIndustrialAcceleratorApplicationProjectinaMechanicalEquipmentManufacturingCompany

YUTianhong

ShenzhenRuidaTestingTechnologyCo.，Ltd.Shenzhen，GuangdongProvince，

518000China

Abstract：Themonitoringandanalysisofradiationenvironmentinindustrialacceleratorapplicationprojectsofmechanicalequipmentmanufacturingcompaniesiscrucial.Itcantimelyidentifytheradiationsourcehazardsintheworkingenvironment，andthusidentifyandtakemeasurestoreducetheradiationsourceinjuriesofrelevantpersonnel.Thisarticleaimstoexploretheimportanceofradiationenvironmentmonitoringintheindustrialacceleratorapplicationprojectofacertainmechanicalequipmentma9GeWm/Sc6O/ElG76FXT+Gg==nufacturingcompany;Analyzetheradiationenvironmentmonitoringcontentofindustrialacceleratorapplicationprojects，includingmonitoringobjects，methods，standards，andresults，andproposeradiationsafetyprotectionsuggestionsbasedontheimpactofradiationenvironment.Throughthesemeasures，theaimistominimizetheradiationimpactonpersonnelandproductionenvironment，ensuringthattheprojectcanoperatesafelyunderstandardspecifications.

KeyWords：Mechanicalequipmentmanufacturingcompany;Industrialacceleratorapplicationproject;Radiationenvironmentmonitoring;Radiationdevice;Radiationworkshop

工业加速器作为一项关键技术，被广泛应用于材料改性、医疗消毒、食品保鲜等领域。其核心组件包括微波传输系统、电子枪和加速管等，通过射频驻波电场对电子进行加速，产生高能电子束，进而轰击钨靶产生X射线，实现对生产工件的高效检测。然而，伴随高能电子束的产生，辐射安全问题不容忽视。本研究以某机械设备制造公司的工业加速器应用项目为案例，深入分析辐射环境监测的内容，为业界提供技术参考，以期提升辐射安全管理水平。

1工业加速器应用项目辐射环境监测的意义

在工业加速器应用项目中，开展辐射环境监测分析工作可充分了解环境对工件的实际影响，保证工业机械设备生产的安全性。辐射环境监测主要对操作放射性物质的设施情况进行测量，包括周边的辐射水平、放射性水平，利用合适的测量手段完成环境介质和生物的有效监测。

工业加速器应用项目辐射环境监测的意义如下。

1. 可对设施运行时释放的放射性物质进行准确评价，明确辐射源对人体产生的实际照射影响和潜在照射影响，根据照射情况评价其长期应用趋势，针对相关应用问题，对生产环境进行改善。
2. 对工业加速器应用项目中的设施运行mLvIPP2H9H72/OC+l2YCtw==状态数据进行收集，掌握环境辐射各个因素之间的相关性资料，根据资料，明确未注意到的照射途径、释放方式等。
3. 当工业加速器应用项目出现异常问题时，系统可快速发出预警信息，并对监测数据进行处理，为相关人员提供事故解决决策基础。
4. 确保项目开展期间辐射源释放的科学性、合理性和合法性，最大程度地降低公众人员和工作人员受到的影响。

2工业加速器应用项目的辐射环境监测分析

2.1监测对象

以某机械设备公司为例，确定工业加速器应用项目的辐射环境监测对象。该公司建设的工业加速器项目总投资为22000万元，项目环保投资大约1000万元，投资比例为4.5%，占地面积大约为300m2。公司租用了某材料有限公司的厂房，在厂房内建设工业辐照加速器机房，并配备了10MeV工业辐照用电子直线加速器，用于区域内的食品、饮料、医药器械、食材等加工业务。此次工程中的辐射环境监测对象为射线装置。

辐照车间分为3间，分别为1#、2#和3#。在车间上方设置双速行车，重量为10t，上部属于行车空间。辐照间一层为辐照室，二层为主机室，属于钢筋混凝土结构。在辐照车间分别安装了3台射线装置，其类型如表1所示。

2.2监测方法

2.2.1人员和时间安排

人员和时间安排如下：日出束时间为24h，每班工作人数为2人，3组装置共6人；周出束时间为5d；年出束时间为250d，年累计最长出束时间为6000h，工作人员年最长受照时间为2000h。

2.2.2污染因素分析

加速器开启之后，会直接产生大量的X射线，对环境和人员健康产生危害。因此，在监测辐射环境时，需要分析内部污染因素。本次项目使用的加速器能量均低于10MeV，可避开中子影响问题[1]。在运行过程中，相关人员发现X射线与空气发生一定作用后产生了少量的物质：臭氧和氮氧化物，但是，探伤室的通风系统仍然处于良好运行状态，未对生产环境造成有害影响。基于此，重点分析X射线的污染情况即可。

2.2.3准备监测仪器

在辐射监测时，相关人员应提前准备好监测仪器，以便后期监测使用。本次项目主要准备了451P型监测仪器，监测仪器探头灵敏度高，可有效改善能量响应。仪器测量范围：大于1MeV的β射线，大于25KeV的γ和X射线。测量范围：0～500µR/h，0～5mR/h，0～50mR/h，0～500mR/h。监测条件：温度在-20℃～+50℃为宜，环境中的相对湿度为62%。

2.3监测标准

2.3.1职业照射的剂量限值

在辐射监测时，职业照射的剂量限值监测标准如下。结合主管部门标准，持续5年的年平均有效剂量为20mSv，任何一年的有效剂量为50mSv，眼晶体年当量剂量为150mSv，四肢或者皮肤的年当量剂量为500mSv。

2.3.2公众照射的剂量限值

公众照射的剂量限值如下。年有效剂量为1mSv，基于特殊情况，如连续5年年平均剂量低于1mSv，则可将某一年的年平均剂量提升至5mSv。眼晶体年当量剂量为15mSv。四肢或者皮肤的年当量剂量为50mSv。

2.3.3剂量约束值

根据相关辐射防护与辐射源安全基本标准，确定剂量约束值。辐射工作人员职业照射剂量限值连续5年内的平均年有效剂量应不高于20mSv，公众人员的年有效剂量限值控制在1mSv。根据项目情况，本项目确定辐射工作人员的年剂量约束值为2mSv/a，公众人员的年剂量约束值为0.1mSv/a。

2.3.4加速器辐射防护

加速器辐射防护监测标准如下。从事加速器的辐射人员，年人均剂量当量应不高于5mSv。对于加速器产生的辐射、放射性物质等，关键居民组的个人造成有效剂量控制在每年0.1mSv；瞬时剂量率限值控制在2.5μSv/h，允许精度为1.0%。

2.4监测结果

通过监测加速器工作状态和非工作状态下的辐射剂量率，记录不同监测点的数据信息，获取平均值，确定辐射情况。监测结果如下：工作状态下，加速器探伤室周边的环境辐射剂量率大约在97.3～1.15Gy/h，低于相关辐射安全技术规范的标准数值；非工作状态下，加速器探伤室周边的环境辐射剂量率大约在78.3～120.4nGy/h，该数值在天然放射性本地水平范围内。根据公式，计算X射线产生的外照射人均年有效剂量[2]，最终确定X射线产生的外照射人均年有效剂量数值为80.5Sv，满足相关技术规范的要求。

3辐射环境带来的影响及安全防护建议

3.1辐射环境带来的影响

3.1.1加速器运行阶段产生的影响

本项目的电子束最大能量达到10MeV时，加速器在空气中的最大射程距离为3876cm、在混凝土中的最大射程距离为2.13cm，辐照室混凝土墙厚大约超过100cm，电子束方向主要朝向地面。由此可见，加速器发射的电子束基本不会对辐照室外环境产生影响。

3.1.2X射线对周围环境的影响

X射线对周围环境的影响如下。

1. 辐照室周边的X射线影响。在加速器运行期间，辐照室内的电子束可能会对混凝土地面、不锈钢阻挡板和辐照产品进行轰击。其中，以不锈钢原子序数数值最大，X射线发射率最高。加速器电子束向下照射，不会直接照射至屏蔽墙。基于该种情况，辐照室内轫致辐射取值：电子束入射方向为90°的初级X射线。
2. 辐照室室顶平台X射线影响。项目中的辐照室面积大于主机室面积，顶外部分不处于室内，其应能防护的轫致辐射角度为120°～150°，初始剂量率为1.8×103Gy/h。二层钢梯入口处无门锁，可防止人员在开机时入内。轫致X射线主要射向室顶，与上方空气发生散射作用后形成辐射剂量，该种现象被称为天空反射线，主要用来防护周边的X射线影响。

3.1.3有害物体对环境的影响

在加速器运行过程中，电子束与辐照室之间的空气会产生电离作用，通过该作用生成臭氧和氮氧化物。由于前一种物质量级更高，因此，仅针对其进行分析，物质达标，则代表两种物质均达标。机器连续运行1h后，对室内的臭氧浓度进行测试，浓度大约为0.8mg/m3，产额大约为160mg/h。本次项目设计辐照室的通风次数为35次/h；每隔35h换气1次[3]。长时间照射下，室内的臭氧浓度大约在0.022mg/m3，如发生漏射线或者散射线，则可增加至0.024mg/m3。停止辐照之后，室内持续通风，避免臭氧在其中积累，防止其影响工作人员的生命健康。

3.2辐射的安全防护建议

3.2.1符合安全原则

为了提高辐射安全防护水平，在开展相关工作时，应严格按照安全原则完成生产。

1. 纵深防御，也被称为多层防护与安全措施。该原则可确保某一层次的防御措施失效时，利用下一层次的防御措施完成纠正或者弥补，以降低照射事故发生率，避免出现无法预测的照射后果[4]。同时，还可将相关装置转换为安全状态，提高生产效率与安全性。
2. 冗余性。如在加速器运行过程中出现某一物项失效的情况，则可避免构件整体功能不丧失。例如，在辐照室和主机室的人员出入口处设置上联锁，数量控制在3个和3个以上为宜。
3. 多元性。结合多元性原则，通过避免共因故障问题，提高装置运行的可靠性与安全性。根据不同构件的运行原理、物理变量和运行工况，对系统的多重剂进行监测与控制。以辐射室的安全联锁为例，本次项目选择了多种联锁：①机械联锁，②电子型联锁，③剂量型联锁，④电气型联锁。
4. 独立性。加速器中的某一部件发生故障时，其他安全部件的功能会随之出现故障问题。此时，相关人员应采用两种方法，促使安全机构获取一定独立性：方法一为功能分离，方法二为实体隔离。通过保证不同构件的独立性，实现整个系统的独立运行，如多道联锁不同部件之间的独立性、纵深防御不同部件之间的独立性等。

3.2.2辐射工作场所分区

根据相关标准规范，确定加速器辐照装置的工作场所，完成分区，以提高环境的安全防护力度。工厂控制区处主要划分主机室出口和入口及辐照室出口和入口，设立较为醒目的辐射警告标志；工厂监督区处主要划分设备操作室、加速器辐照装置设施区域、经常监督和评价的职业照射条件区域，在关键的安全部件处增加安全标识。

3.2.3辐射屏蔽

为了避免辐射源对周边产生危害，可采取辐射屏蔽措施降低影响力。在对加速器厚度进行屏蔽时，相关人员需要根据加速粒子的实际情况设计更加合理的最大辐射输出数值[5]，如类型、能量、束流强度等。根据相邻区域的加速器类型及周边人口数量，控制群体集体剂量在较低水平。

3.2.4做好安全设施控制

安全设施控制内容如下。

（1）保证内部加速器的钥匙与主机室和辐照室主门联锁，当钥匙被取出时，加速器会自动停机。连接便携式辐射监测报警仪器，确保钥匙的安全保护。系统运行期间，只能由运行值班班长使用钥匙。

（2）保证主机室和辐照室的门与加速器高压联锁，当主门打开时，加速器应处于停机状态。

（3）控制加速器辐照装置与束下装置时，建立接口和协议文件。故障偏离后，束下装置会出现运行停止的状态，此时，加速器应自动停机。

（4）在控制区出口和入口处设置信号警示，如灯光信号、音响警示灯。开机时，可对相关人员进行应用提醒。

（5）在主机室和辐照室内设置“巡检”按钮，之后，与控制柜联锁。开机前，确定无人员逗留才可开启加速器。结合防人误入装置，设置三道安全联锁装置，安装在主机室和辐照室的人员出入口处，与加速器开机和停机状态进行联锁。

4结语

本研究通过对某机械设备制造公司工业加速器应用项目的辐射环境监测分析，提出了以下四项措施：安全原则控制、辐射工作场所分区、辐射屏蔽和安全设施控制。结合相关措施，降低辐射影响，保障工作人员生命健康。与此同时，项目开始前，必须严格按照规范逐一设计和安排生产机械和生产空间，做好辐射源控制，保证公众人员和工作人员所受照射量尽可能达到最低水平。

参考文献

[1]杨喜宁，周一青，陈洋.基于数据面加速器的工业5G协议处理架构研究[J].高技术通讯，2023，33（10）：1038-1046.

[2]宋文龙，李奉笑，安康，等.高能工业CT电子直线加速器焦点测量方法与装置研制[J].光学学报，2023，43（23）：341-348.

[3]宋保德.某工业X射线探伤项目的辐射环境监测与防护分析[J].中国科技信息，2020（15）：71，73.

[4]李静，陈利刚.某核电厂厂区辐射监测系统监测数据异常波动原因分析[J].辐射防护通讯，2020，40（2）：27-31.

[5]夏冰，丁洪深，葛婷.某石油化工机械公司X射线探伤室及探伤机应用项目辐射环境监测分析[J].科技创新导报，2020，17（9）：57-59.