密封放射源暂存库工艺设计研究

苗献锋 刘虎平 王学思 范永梅 郭胜辉 邢建锋 高朋杰

(中核第四研究设计工程有限公司，河北 石家庄 050021)

1 概述

随着核能产业的发展与核技术进步，放射源广泛应用于医疗、地质、勘探与开采、工业探伤、无损检测、机械制造与安装、建材、冶金、仪表等各行各业，放射源的应用为发展国民经济、保障人民健康做出了重大贡献。在取得良好的经济和社会效益的同时，我国放射源丢失、被盗或失控和放射性污染事故时有发生，严重危害着社会安定和环境安全。放射源的安全储存和管理尤其是密封放射源的安全管理已成为了我国环保部门重点关注的焦点问题之一。因此，为便于密封放射源的集中存放和安全管理，非常有必要建立针对放射源暂存的密封放射源暂存库。

2 工艺技术方案研究与设计

放射源暂存库工艺设计应保证满足放射源库运行、检修和退役过程中，放射源的接收、运输、存放、取源、外运、去污与拆除等活动所需的系统、设备、仪器、搬运工具的需求。源库应实行动态管理，满足周转使用的需求。

2.1 设计原则

1)遵循国家有关建设项目的程序和规定。

2)采用安全可靠、技术可行、经济合理的工艺路线和设备，源库内的工艺配置做到布局合理、操作管理方便、可实施性强。

3)建立安全保卫系统，确保放射源的安全管理。

4)对放射源暂存库实行信息化管理。

5)确保工作人员和公众所受的辐射剂量满足规范的要求。

2.2 放射源存取工艺流程及布局要求

1)放射源存取工艺流程。源库接收的放射源应符合GB 4075—2009密封放射源一般要求和分级[1]的要求。

2)源库布局要求。放射源暂存库的布局应根据放射源的数量和类型的具体情况，合理设置放射源装卸区和放射源贮存区。放射源贮存区可分为γ源存放区、中子源存放区、刻度尺和探伤机存放区等，必要时可增设特殊放射源(较高活度或较高剂量)存放区。同时，放射源暂存库还需设置用于执行放射源管理登记、辐射监测仪器及卫生用品和工具材料等贮存的辅助功能间，主要包括：登记室、更衣室、工具间、通风机房和配电间等。

放射源暂存库的布置原则可归纳为以下几点：

1)不同种类放射源应分开存放；

2)高活度的放射源应存放在有屏蔽盖板的贮源坑内。活度较低或半衰期较短的放射源可以放置在地面上的铁柜中；

3)对高活度放射源应考虑尽量缩短其搬运距离，其存放区应有适当的屏蔽措施；

4)各区需留有一定的距离，以便于日常的检查、回取和转运；

5)应采取措施加强对放射源的安全保卫；

6)排风机房的布置应靠近需要排风的贮源坑；

7)活度大于37 GBq的放射源，应一源一坑，单独存放。

3 放射源暂存库设计要点

3.1 库体形式选择

放射源暂存库库体形式分为地上式、地下式、半地上式三种。库体形式的选择需结合项目所在地环境、气候、水文、地质、地震等因素综合考虑。我国东部及南部地区一般选用地上式，西部及北部地区一般选用地下式。三种形式示意图见图1。

GB Z142[2]和SY 6322[3]中均对贮源坑做出了规定，贮源坑深度不应小于1.2 m，其上口应高出地面100 mm～150 mm。笔者认为从设计角度讲，由于放射源暂存库均采用无水消防，可将源库贮存区设计为高出周围地面15 cm以上的高台，库坑上口可与台面平齐。这样设计的优点有：1)贮源区域平整，便于存、取源操作；2)未凸出周围地面，有效避免坑口碰损；3)增加非常规情况盖板开启的难度，有效防止放射源被盗。

3.2 库坑设计

库坑设计包括库坑形状选择和库坑盖板设计等。

3.2.1 库坑形状设计

贮源坑一般设计为方形库坑和圆形库坑两种，两者的优缺点见表1。

表1 方形和圆形库坑优缺点对比表

设计过程中应根据当地实际工程条件、放射源源项、工程预算等因素综合考虑进行设计。

3.2.2 库坑盖板设计

1)盖板材料选择。

常用的盖板材料包括：混凝土、铁、铅、水封、硼、聚乙烯、石墨、氢化锂、钨合金、贫化铀等，盖板材料的选择既要考虑到材料的辐射防护性能，也要综合考虑材料的物理化学性能，可加工性，材料成本等因素，一般来讲，贮存γ源的源坑盖板材料通常选用混凝土、钢材和铅板中的一种或多种组合设计；贮存中子源的源坑盖板材料通常选用石蜡、混凝土、含硼聚乙烯、碳化硼铝等。

2)盖板形状设计。

为满足辐射屏蔽需求，库坑及盖板周边均要设计成企口[4]；为保护盖板周边不会因吊运撞击造成边角损坏，盖板的周边和企口处、墙与盖板的结合处应设覆面或包镶角钢；企口有“倒梯形”和“T形”两种，见图2。

建议盖板设计为单级或多级倒梯形，见图3，这样的优点是在盖板闭合时，盖板可直接滑入企口，避免盖板的边角和库坑发生直接碰撞，有利于减小盖板远程启闭操作的难度。

3)盖板吊耳设计。

a.盖板吊耳个数设置。圆形盖板吊耳个数可设置成一个或三个，方形盖板吊耳则至少设置两个以上。盖板吊钩不宜高出地面，吊钩部位要求光滑和便于去除放射性污染。

b.吊耳形式设计。盖板吊耳可设计为固定内凹式、固定外凸式和旋转外凸式三种，详见图4。固定内凹式平整，美观，但加工困难，尤其是在盖板较薄的情况下；固定外凸式；旋转外凸式结合了两者的优点。在近年的工程应用中，有报道盖板采用无吊耳设计，将盖板预埋钢板，吊车吊钩采用电磁吸盘方式进行盖板的启闭操作。

4)盖板屏蔽设计。

根据库坑存储的不同类型和级别的放射源的源项需进行相应的盖板屏蔽设计。张云涛等[5]在放射源库的设计中，针对若干种密封放射源，设计了一种保守、简便的屏蔽计算方法，满足国家相应标准的各项要求，本文不再赘述。

3.3 放射源存取流程及主要设备(吊装工具)

应根据放射源库中最大件的重量、尺寸、放射性活度水平及存、取源工艺设计的特点和搬运操作条件，选取合适的搬运设备，如吊车(数控或手动)、叉车(电动或手动)、电瓶车、手推小车等。对放射源搬运设备的基本要求如下：

1)操作简单，行走平稳、安全可靠；

2)定位准确;

3)满足放射源存取高度要求;

4)起重能力满足最重件的吊装要求;

5)与外包装、抓具、栓固件相匹配。

采用的工器具的基本要求如下：

1)操作简单，安全可靠；

2)有足够的强度；

3)有可靠的自锁或栓固机构；

4)与容器(吊篮、外包装)和搬运设备相匹配；

5)无尖锐棱角、毛刺，以免损坏容器和伤害人员。

4 结语

放射源的安全储存和管理已成为了我国环保部门重点关注的焦点问题之一。放射源暂存库的设计需从管理、卫生、安防、环保、消防等多个角度统筹考虑。建议我国尽快制定针对放射源暂存库选址、设计与建造相关的标准规范。