X射线探伤机房的屏蔽设计_丁君鋆

X—射线探伤室的屏蔽设计X—射线探伤室的屏蔽设计计算一、 MG325 型和 MG452 型 X 射线探机的主要技术参数技术参数名称MG325 型M452 型市电电源交流 AC 、（ V ）220220频率，（Hz ）50/6050/60电源容量，（kw ）1010X 射线管管电压，（ kv）15~320，可调20~`450，可调管电压复性，（ %）0.010.01高压温度漂移，（ppm/℃）8080高压纹波，（v ）4040管电流，（ mA ）0~22.5，可调0~15，可调精确度，（ %）± 0.2±0.2管电流温度漂移，（ ppm/℃）50（按要求可达到30）50（按要求可达到30）X 射线束阳极钨靶焦点，（mm3 mm）0.8（大焦点， 1）0.8（大焦点， 1）辐射角（度°）4040X 射线输出量（R2 Am-12 man-1 2 m2） 2.67 3.29漏射线，距焦点1m 处空气比释动能率4.68983 10-3 Gy/h （0.5372R/h） 4.68983 10-3 Gy/h （0.5372R/h）（Gy/h ）二、 X 射线探伤室主要尺寸名称MG325MG452工作房间（ mm3 mm 3 mm）81003 66003 6000120003 66003 6000工件房门（ mm3 mm 3 mm）2100（W ）3 2400（ H）2100 （ W ）3 2400 （H）迷宫门（ mm3 mm3 mm）808（W ）3 2000（ H）808（ W ）3 2000（H ）迷路（ mm3 mm）2155（ L ）3 808（ W ）2155（ L ）3 808（ W ）通排风孔道观察窗水、暖管和电缆过墙沟三、 X 射线屏蔽厚度计算1、计算公式BxtHmt d 2 Q U T d022、X 射线探伤室混凝屏蔽土墙厚度计算结果项目名称X射线管电压，（ kv ）周工作负荷 Q，（ mA 2 min ）X射线透穿率 B xt，（ Sv2 mA -1 2 min-1）混凝土屏蔽层厚度，（ mm）2 倍安全系数的屏蔽厚度，（mm）MG325MG452320450 5400036000 1.6673 10-7 2.503 10-7上表的计算结果是根据X 射线透射率，得出混凝土密度为2.35g/cm3时，其混凝土屏蔽墙的厚度如下：MG325 型的 320kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：mm。

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A.1.1 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（c H ）和导出剂量率参考控制水平（d c,•H ）： 1) 关注点的周剂量参考控制水平cH 如下：对职业工作人员工作区域：c H ≤100μSv/周； 对公众区域：c H ≤5μSv/周。

2) 相应c H 的导出剂量率参考控制水平d c,•H 按式（A.1）计算：)T U t /(H H ⋅⋅=•c d c,................................. (A.1) 式中：d c,•H ——导出剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h ）；c 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。

IWt ⋅=60 ...................................... (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b) 关注点最高剂量率参考控制水平max c,•H ：max c,•H ＝2.5μSv/hc) 关注点剂量率参考控制水平c •H ：c •H 为上述a ）中的d c,•H 和b)中的x H ma c,•二者的较小值。

创新管理DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.200某公司工业X射线探伤室辐射防护屏蔽计算①相正志1 战景明2 薛向明2 杨雪2(1.辽宁红沿河核电有限公司 辽宁瓦房店 116300；2.中国辐射防护研究院 山西太原 030006)摘 要：以某工业X射线探伤室为例，论述了探伤室屏蔽墙外、屋顶剂量率控制水平和探伤室屏蔽计算方法，验证该探伤室辐射屏蔽设计的有效性。

依据《工业X射线探伤室辐射屏蔽规范》（GBZ/T250-2014），在探伤室屏蔽墙、屋顶及防护门外30cm处选取关注点，估算各关注点辐射剂量率水平，关注点剂量率应满足相应的剂量率控制水平要求。

屏蔽计算结果显示，该探伤室屏蔽墙、入口处、屋顶剂量率均满足剂量率控制值要求，该探伤屏蔽设计能够满足要求。

关键词：工业X射线探伤室 屏蔽计算中图分类号：R144 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0200-05①作者简介：相正志（1979—），男，汉族，江苏连云港人，助理研究员，硕士，主要从事安全管理工作。

工业射线探伤是利用X射线、γ射线和中子等在穿透被检物各部分时强度衰减的不同，进行摄片或成像，以检测被检物体内部几何缺陷的一种无损检测手段和方法。

射线探伤技术中，应用最广泛的是X射线探伤技术。

X射线探伤作业会产生X射线，应高度重视探伤室辐射安全和防护问题。

本文以某工业X射线探伤室为例，依据《工业X 射线探伤室辐射屏蔽规范》（GBZ/T250-2014），对探伤室屏蔽墙、屋顶及防护门外剂量率进行了估算，评估探伤室屏蔽设计的有效性。

1 对象与方法1.1 对象某企业拟新建工业X射线探伤室，该探伤室设东、西两个探伤间，每个探伤间分别安装一台X射线探伤机。

探伤机技术参数见表1。

1.2 方法1.2.1 辐射源项该探伤机开机运行会产生X射线，包括：X射线机输出窗输出的有用线束，射线管发出的透过X射线机屏蔽壳体的泄露辐射，有用线束和泄漏辐射入射到工件等散射体后形成的散射辐射。

104科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1 项目概况某公司拟建一座X射线探伤室,并购置2台X射线探伤机(型号分别为定向2005型和周向2505型),用于对压力容器进行无损检测,提高产品的质量与生产安全。

2 新建探伤室的设计平面布局X 射线探伤室的设计应依据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871-2002[1]、《工业X射线探伤卫生防护标准》GBZ117-2006[2]进行设计,探伤室占地面积为229.71m 2。

X 射线探伤室由曝光室、操作室、暗室、评片室组成。

操作室通过迷道和铅防护门与曝光室相连通,排风系统设于曝光室东南角,U 型布置,远离工件门,可及时将探伤工作过程中产生的有害气体排出室外,同时,探伤室还设置了门机联锁、摄像头、紧急停止按钮(4个)等,确保探伤工作时不会对工作人员及公众造成辐射影响。

3 辐射防护屏蔽计算使用X射线探伤机进行工作时,本项目需使用电压为最大为250kV,电流为5mA的周向探伤机作为该探伤室设计的基础。

计算公式如下[3][4]:(1)防护墙与工件门的屏蔽UQ W r H priLW X2式中:X 为X射线透射率R ·mA -1·min -1(在1米处)数值上:1R≈1rem;LW H 为关注点处周控制剂量当量率,本次计算取wk mSv H LW /1.0 ;i pr r 为X射线管焦点至东、南、西、北四面墙外参考点的最短距3m 、2m、3m、2m;Q 为居留因子(无量纲),1 Q ;U 为束定向因子(无量纲),1 U ;W 为有效工作负荷W =5(d)×1(h)×60(min)×5(mA)=1500mA ·min/wk;考虑二倍的安全系数,在计算结果的基础上再加上一个半值层的防护厚度(混凝土2.8cm)。

(2)顶棚的屏蔽3.1102231067.0D f d d H B e S i W XS 式中:W H --最大容许剂量当量率;2i d --辐射源到屋顶上方约2m左右的距离;e f --安全系数;10D --1m处吸收剂量指数率; --辐射源于屏蔽墙所张的仰角(立体角),单位为球面度。

工业X射线探伤机房的防护设施设计探讨摘要：自《中华人民共和国职业病防治法》颁布实施以来，对工矿企业的建设项目进行职业病危害(放射防护)预评价和控制效果评价工作已逐步展开。

现通过对工业X射线探伤机建设项目的立项、相关工作场所和周围环境进行审查，确认该项目立项的正当性和场所选择的适宜性;对工程屏蔽设计的计算和核实，论证项目主体工程辐射防护的合理性;对工作场所安全措施的分析，论证项目建成后投入运行的可靠性。

关键词：工业X射线；屏蔽设计；防护效果前言：随着现代制造技术的发展，工业X射线探伤装置作为一种最有效的无损探伤检测设备，被广泛应用于航天、航空、机械、铸造、汽车等领域。

由于X射线具有较强的穿透性和辐射性，在使用过程中若防护不当，可能发生X射线漏射或散射，不仅会对外界环境造成外照射性污染，还会对工作场所内作业人员的身体健康造成严重伤害。

基于X射线的危险及危害性，针对X射线探伤装置的辐射屏蔽和防护研究显得尤为必要。

目前，工业X射线探伤装置的辐射防护主要通过混凝土结构或铅板屏蔽、增大与发射装置的距离、减少照射时间以及加强受照人员的管理等措施来实现。

本文以现行国家标准为依据，介绍了辐射屏蔽与防护的有关内容。

1 X射线探伤装置的概述X射线探伤装置是指包括X射线管头组装体、控制箱及连接电缆在内的对物体内部结构进行X射线摄影或断层检查的设备总称。

X射线探伤装置按照X射线发射的方向和窗口范围可分为定向式和周向式；按安装形式可分为固定式和移动式。

X射线探伤装置的工作原理主要是利用不同材料对X射线的吸收和散射作用不同而使胶片感光不一样，从而在底片上形成黑度不同的影像，并据此来判断材料内部的缺陷。

2 X射线探伤装置的辐射屏蔽设计以固定式X射线探伤装置辐射屏蔽设计为例进行说明。

固定式X射线探伤装置一般安装在探伤室内。

探伤室是用于X射线探伤工作具有屏蔽结构以保障室外场所辐射安全的专用X射线探伤装置照射室。

探伤室应充分考虑周围的放射安全。

在进行屏蔽墙设计时，可取公众剂量约束值0.3mSv/a，并要求探伤室屏蔽墙外30cm处空气比释动能率不大于2.5μGy/h。

同时，目前新疆境内的所有锅炉容器检测探伤室均按照此标准要求进行建造和环保验收，对人员的照射水平剂量限值在《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）中有规定，职业照射剂量约束目标值为5mSv/a。

在X射线检测中，常用的屏蔽材料是铅板和混凝土墙，或者是钡水泥（添加有硫酸钡-也称重晶石粉末的水泥）墙。

屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值层（半价层）的概念。

此外，进行X射线屏蔽时，还应注意：
1. 在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的足够厚度的屏蔽材料。

2. 铅对低能X-ray反向散射高、硬度低、不耐高温、有毒性、使其应用受到限制。

3. 混凝土常用于辐射源的结构屏蔽。

总之，请遵循相应的专业标准与法规，以确保个人安全。

如需了解更多关于X射线屏蔽的信息，建议咨询相关领域的物理专家或查阅相关的专业书籍。

X—射线探伤室的屏蔽设计X —射线探伤室的屏蔽设计计算一、MG325型和MG452型X 射线探机的主要技术参数二、X 射线探伤室主要尺寸 三、X 射线屏蔽厚度计算 1、计算公式22d T U Q d H B mt xt ⋅⋅⋅⋅=2、X 射线探伤室混凝屏蔽土墙厚度计算结果上表的计算结果是根据X 射线透射率，得出混凝土密度为2.35g/cm 3时，其混凝土屏蔽墙的厚度如下：MG325型的320kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：mm 。

MG452型的450kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：mm 。

3、 X 射线探伤室防护门铅屏蔽层厚度的计算结果4、 X 射线探伤Z 型迷路防护门铅屏蔽厚度的计算结果 （1）Z 型迷路有效长度L eff ：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+-=21232221232102221i i effW W W W L L ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=2122212225808088082580808808212155 mm 2038=（2）Z 型迷外入口减弱倍数K 2：)(07.1202020eff sL dm Z eFd H t T D K +-⨯⋅⋅⋅⋅=776.351440020207.01014016.27)04.24(07.123=⨯⋅⨯⨯⨯⨯=+--e K Z （3）Z 型迷路外入口的铅门屏蔽层厚度)2.1ln(12K μ=∆mm cm 1.4409.04.20347.8===5 、X 射线探伤室屋顶混凝土屏蔽层厚度假定X 射线机探伤对直接对屋顶照射，只有漏射线和散射线对屋顶照射。

（1）漏射线辐射屏蔽由于M325型和MG452型X 射线探伤机的说明书未给出其漏射辐射的空气吸收剂量，根据现有资料给出虚拟值为46.9×10-3Gy/h 。

减弱倍数为：2d H T D Km L ⋅=辐射剂量减弱K 倍所需的1/10减弱厚度的数目为：K n log =2logd H t T D m L ⋅⋅⋅=（2）散射线辐射屏蔽Fd d T Q S H B se se mt s 400)()(22⋅⋅⋅=GM325型320kv ： 11322min 10605.39.476540000019.04007.031.0---⋅⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=mA rem B sGM452型450kv ：11322min 10419.59.476360000019.04007.031.0---⋅⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=mA rem B s 散射线混凝土屏蔽层厚度（3）散射辐射和漏射辐射混合屏蔽根据散射辐射和漏射辐射叠加时，其屏蔽厚度的取值原则，由泄漏辐射屏蔽厚度与散射辐射屏蔽厚度之差决定之。

65ＰＴｏｌｉｃｅｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２０１２年第１期一、前言二、局部高压电场畸变Ｘ射线源是Ｘ射线安全检查设备的核心部件，安检用Ｘ射线源多采用高压发生器与Ｘ射线管密封于一体的方式。

与工业、医疗等领域所用的Ｘ射线源相比，安检用Ｘ射线源要求更高，它必须具有更高的高压和束流稳定性及连续长时间工作的可靠性，这其中带来的最大的影响因素是高压下打火和微放电。

由此可见，安检用Ｘ射线源的研制与开发，关键之一是要搞清楚高电压下Ｘ射线源的打火与微放电原因，在此基础上有针对性地设计合理的高压绝缘与屏蔽结构。

早期，在Ｘ射线源高压绝缘与屏蔽结构设计时，出发点往往只考虑绝缘距离（第一要素）及增加复合绝缘材料厚度，可是在实际Ｘ射线源因绝缘问题引起的打火和微放电中，有时冗余量很大的绝缘距离设计及多层复合绝缘仍不能解决问题，与此同时，过大的绝缘距离和过多的复合绝缘使高压绝缘结构设计复杂化、射线源体积增大，显然这样做是不科学和不经济的。

总结多年来的实践证明，对于安检这类高压电路与Ｘ射线管组合成一体的Ｘ射线源，绝缘距离不是产生高电压绝缘击穿的主要因素，高压绝缘出现问题的原因主要有三方面，即：局部高压电场的畸变、绝缘零部件的沿面放电、绝缘材料的固有缺陷。

良好的Ｘ射线源高压屏蔽设计要求从以上三方面做工作，下面从具体事例出发，对这三个方面做详细的分析。

图１所示的源内高压结构中，高压端和接地螺钉间的电压差为Ｕ，按平板电极间的电场强度计算公式Ｅ＝Ｕ／ｄ。

传统设计中往往只注意确保ｄ足够大，使Ｅ远比绝缘材料的允许击穿场强小，但即使这样，在早期的Ｘ射线源中，绝［１］［２］缘击穿仍时常发生，其根本原因在于Ａ点处的电场畸变和异常分布。

比较图１所示的两种仅仅少量差异的绝缘设计。

在图１（ａ）中，高压与接地螺钉之间的电场在绝缘帽的尖端Ａ处发生了畸变，电场强度与电力线方向均发生了较为强烈的变化，绝缘击穿或微发电在Ａ点处发生，这种击穿或放电采用增大ｄ或增大绝缘帽尺寸的方法不能有效消除。

X-射线探伤室的屏蔽设计一、MG325型和MG452型X射线探机的主要技术参数技术参数名称MG325 型M452 型市电电源交流AC 、（V ）220220频率，（Hz ）50/6050/60电源容量，（kw ）1010X 射线管管电压，（kv ）15~320 ，可调20~450 ，可调管电压复性，（% ）0.010.01高压温度漂移，（ppm/ ℃）8080高压纹波，（v ）4040管电流，（mA ）0~22.5 ，可调0~15 ，可调精确度，（% ）± 0.2± 0.2管电流温度漂移，（ppm/ ℃）50 （按要求可达到30 ）50 （按要求可达到30 ）X 射线束阳极钨靶焦点，（mm × mm ）0.8 （大焦点，1 ）0.8 （大焦点，1 ）辐射角（度°）4040X 射线输出量（R Am-1 man-1 m2 ）2.673.29漏射线，距焦点1m 处空气比释动能率（Gy/h ）4.6898 × 10-3Gy/h （0.5372R/h ）4.6898 × 10-3Gy/h （0.5372R/h ）二、X 射线探伤室主要尺寸名称MG325MG325工作房间（mm × mm × mm ）8100 × 6600 × 600012000 × 6600 × 6000工件房门（mm × mm × mm ）2100 （W ）× 2400 （H ）2100 （W ）× 2400 （H ）迷宫门（mm × mm × mm ）808 （W ）× 2000 （H ）808 （W ）× 2000 （H ）迷路（mm × mm ）2155 （L ）× 808 （W ）2155 （L ）× 808 （W ）通排风孔道观察窗水、暖管和电缆过墙沟三、X 射线屏蔽厚度计算1 、计算公式2 、X 射线探伤室混凝屏蔽土墙厚度计算结果项目名称MG325MG452X 射线管电压，（kv ）周工作负荷Q ，（mA min ）X 射线透穿率Bxt ，（Sv mA-1 min-1 ）混凝土屏蔽层厚度，（mm ）2 倍安全系数的屏蔽厚度，（mm ）上表的计算结果是根据X 射线透射率，得出混凝土密度为2.35g /cm3 时，其混凝土屏蔽墙的厚度如下：MG325 型的320kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：**mm 。

χ射线探伤室屏蔽设计放射防护措施为使新建χ射线探伤室工作场所和周围环境的辐射水平达到《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871-2002及《工业χ射线探伤卫生防护标准》GBZ117-2002的要求,经放射防护计算如下：3605kv、3005kv、2505kv周向型工业χ射线探伤室机房（电压：360kv、300kv、250kv；电流：5mA）：B=pd2/(WUT)式中：B为有用射线的透射比（mSv/mA·min）P为周剂量控制值（职业放射人员为0.4mSv/W；公众为0.02mSv/W）；d为焦点与参考点的距离（d=1m）W为周工作负荷【mA·min/W（5·5·8=200）】；U为使用因子；（U=1）T为占有因子；（T=1）经计算,该探伤室项目应采用如下防护及安全措施：A、防护墙体采用800㎜混凝土墙（р=2.35g/㎝2）进行屏蔽, 混凝土墙体离射线源的最小距离为1000㎜。

B、χ射线机房顶采用450㎜混凝土墙（р=2.35g/㎝2）作屏蔽。

此机房顶设计离射线源最小距离为6000㎜。

C、探伤室大门及小门均采用32㎜（р=11.37g/㎝2）厚铅板作屏蔽(探伤机离防辐射铅门的最小距离为1m),探伤室小门需设迷道。

铅板与铅板的上下左右之间需重叠2-3㎜。

门与墙之间需重叠800㎜宽（两侧各400㎜）,门的上边与墙面重叠250㎜,底边应向下负150㎜,门与墙之间的缝隙应小于10㎜。

D、机房大小门上必须设有国际通用的放射防护标志牌(表示应当心电离辐射)、禁止入内标志牌(表示未经防护和允许不得入内)和禁止停留标志牌(表示未经防护和允许不得停留),标志可放在门的上方或门左(右)侧的墙上,同时在大小防护门上方需设有与高压联动的红色工作指示灯,开机时红色工作指示灯亮,关机时红色工作指示灯不亮。

E、离开探伤室大门门口外侧(地面)300㎜处划一道宽100㎜的红色警示线,防止他人误入。