基于TLD监测的移动式探伤机辐射事故后果模拟和评价

胡晨剑，黄国夫，楼淑芬，张 瑜，陈 彬

(浙江省辐射环境监测站，国家环境保护辐射环境监测重点实验室，浙江 杭州 310012)

0 前言

我国目前有14万余枚放射源，由此引发的放射源失控、放射性扩散等辐射事故可能会对人员造成辐射剂量照射[1]。移动式γ射线探伤单位在辐射工作单位里占比虽然较少，但常规使用的Ir-192、Se-75、Co-60等放射源，都属于高风险的二类放射源，且在现场移动使用，电离辐射风险和危害较大[2]。南京放射源丢失等事件就属于典型的移动式γ射线探伤事故，在对公众造成误照射的同时，还引起了社会恐慌[3-4]。在发生移动式γ射线探伤事故时，科学、客观地分析电离辐射剂量照射情况，是判断人员健康伤害和辐射事故分类的重要依据，可以据此采取更加合理地的对策和防护措施，正确评价电离辐射事故危害和人体影响[5]。

热释光累积剂量(TLD)监测是根据晶体能带理论而发展应用的技术，当热释光磷光材料受到电离辐射等作用时，会将辐射能量储存于电子陷阱中，再加热时，陷阱中的能量便以光的形式释放出来，材料吸收的能量越多(吸收剂量越大)，释放的光的强度越大，且在一定的剂量范围内，发光强度与吸收剂量成正比关系，根据这种线性关系，可以使用热释光磷光材料定量地测量电离辐射剂量。发生电离辐射事故时，采用TLD监测可以有效测量和评估人员所收到的照射剂量[6-7]。

本文应用TLD监测技术，采用标准Co-60放射源照射模拟电离辐射事故，构建电离辐射距离衰减、材料屏蔽等防护条件，模拟分析电离辐射事故后果，对辐射防护措施效果进行分析和评价，为现场辐射事故时相关人员的屏蔽、防护和剂量照射评价提供依据[8-10]，并据此提出相应的对策和措施建议。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

监测仪器采用RGD-3B热释光剂量监测仪，剂量片选用筛选后的LiF(Mg,Cu,P) 热释光剂量片，分散性变异系数<3%。Co-60标准照射源，实验时总活度2.7×105Bq。防护材料分别为屏蔽效果0.35mm铅当量的铅防护服和5mm铅当量的铅罐[11-12]。水体采用ELGA超纯水器制备的去离子水。

1.2 方法

将剂量片放置于实验标准台上，距标准放射源从5cm到100cm的不同距离，放置于相应的防护材料内，并接受一定时间(100h)的照射，测量累积照射剂量，并换算成平均空气吸收剂量率[13-14]。

累积剂量值DTLD=K(Ii-I0)，其中K为Co-60放射源衰变释放的主要γ能量对应的仪器刻度系数，Ii为布放点的测量读数值，I0为对照本底的测量读数值。

实验组和对照组均设置三个平行样，取平均值后进行统计分析。

2 结果与讨论

2.1 模拟事故的累积剂量

经Co-60放射源照射100h后，剂量片的累积剂量值及其换算后的空气吸收剂量率结果见表1。《GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定公众所受到的年有效剂量值不应超过1mSv，由表1可见，在紧邻放射源的位置(5cm处)，累积剂量达到2.29mSv，随着放射源距离的增大，累积剂量值迅速变小，在距源50cm外，放射源所致照射已不显著；在距源80cm处，换算后的剂量率已经处于本底水平(84～108nGy/h)。

由实验可知，即使发生活度较小放射源事故，周围人员在放射源近距离周围停留较短一段时间，仍将导致照射剂量超过规定的年有效剂量值，可能影响人体健康。

事故处理时，工作人员需要近距离接触放射源，在接受总的照射剂量无法改变的前提下，事故处理人员应制订详细的处置方案，安排多人轮换，尽量缩短单个人员近距离接触放射源的时间，减少受照剂量。同理，为集中应急资源，进一步提高事故处理效率，事故处理时应重点关注近距离接触放射源的相关人员，对周围的公众人员可以通过核算集体剂量或者部分抽取进行事故后果分析和评价，从而减少事故处理工作量。

表1 累积剂量值及其空气吸收剂量率换算结果*

2.2 剂量率衰减

在理想条件下，放射源点源在空间某点位的空气吸收剂量率与距离点源的距离的平方成反比，本实验计算了各点位的空气吸收剂量率理论计算值[15]，并与累积剂量换算剂量率值进行比较，各值随距离变化示意见图1。

由图1可知，各点位的空气吸收剂量率理论计算值与累积剂量换算剂量率值随距离变化的趋势基本一致，但是与理论计算值相比，累积剂量换算剂量率值总体偏小，距放射源较近时尤其明显，仅为理论值的69%，除了实验误差，可能还与空气的吸收和散射、传播地面情况等因素有关。在10cm内，剂量率随距离增加而迅速减小，超过20cm时，衰减趋势趋于平稳。说明在发生放射源事故时，采用距离屏蔽是最简单、也是最有效的方式。现场处理放射源，可以采用长柄(杆)夹等设备，尽量远离放射源进行事故处置。

2.3 辐射屏蔽效果

单能γ射线的剂量率在屏蔽材料中的减弱规律呈指数衰减，与屏蔽材料的材质和厚度有关。本次实验分别通过0.35mm和5mm铅当量的铅屏蔽材料，模拟分析屏蔽材料的防护效果。与没有屏蔽材料的对照点位相比，0.35mm铅当量屏蔽材料在5cm、10cm、20cm、30cm处的实际屏蔽系数分别为25.3%、39.2%、55.4%、72%，5mm铅当量屏蔽材料在10cm、20cm、30cm处的实际屏蔽系数分别为94.3%、90.9%、100%，实际屏蔽效果均好于理论计算的效果。

由此可见，0.35mm铅当量的防护材料愈远离放射源，屏蔽效果愈好，事故处理时可以穿戴较小铅当量的防护服装，但是防护效果有限，若防护服严重影响事故处理效率，导致工作时间相应增加，所受到的总剂量可能反而更大。5mm铅当量防护材料有90%以上的屏蔽系数，屏蔽效果虽然好，但是总重太大，不利于穿戴。现场事故处理时可以采用铅屏风等方式，来减少剂量照射。

2.4 水体辐射环境影响

水体是常见的辐射屏蔽材料，但作为低密度物质，辐射防护能力较弱。本实验采用低剂量(扣除房间本底)的照射[19]，研究在近距离处(5cm)的水体实际屏蔽效果。当水体厚度为5cm的照射累积剂量达到0.32mSv时，Co-60放射源直接照射的累积剂量分别为0.33mSv，水体的屏蔽效果为3.03%，大部分射线都无法被水体吸收。在发生辐射事故时，射线对水环境及水生生物的影响，基本上不因为水体的屏蔽而减弱，在事故处理时，应注意水体中非人类物种的辐射影响。

3 结论和建议

3.1 实验结论

相比瞬时剂量测量仪器，利用热释光累积剂量(TLD)监测模拟放射源事故后果，可以减少能量响应、射线入射角度等的影响，更好地分析和评价放射源事故影响。根据模拟结果，事故处理时，不论放射源活度大小，都应避免近距离接触和停留，以免人员照射剂量超过年有效剂量值。放射源所致的剂量率随距离增加而迅速减小，相对于理论计算值的保守，近距离时的实际衰减趋势明显，可能与空气的吸收和散射、传播地面情况等因素有关。屏蔽防护材料的选择应结合现场情况，较小铅当量材料的防护效果有限，较大铅当量的材料自身重量较重，两者的屏蔽实验效果均理想，水体的屏蔽能力较弱。实验结果可以对放射源事故人员的剂量照射、屏蔽和防护提供参考和依据。

3.2 建议

(1)强化核安全文化建设，提高安全责任意识。全面推进核安全文化建设，提高移动式γ射线探伤行业核安全文化水平，细化明确业主单位和探伤单位的安全主体责任[16]。加强人员核安全文化的宣贯和培训，提高安全意识，现场操作的辐射工作人员应经过培训并有相应资格。

(2)加大探伤作业现场的安全管理。建立行之有效的规章制度，要有完整的现场作业记录，做到凡事有章可循、有据可查，尤其是做好放射源的贮存、运输、领取、使用、归还等台账。配备便携式剂量率仪，在各重要环节进行检查、登记，确保帐物相符。制订放射源丢失应急预案，落实人员的辐射防护和现场安全防护措施，定期开展应急演练[17]。生态环境部门应加强现场的辐射执法检查与飞行检查，杜绝违法违规操作。

(3)加强科技应用，在移动式探伤设备上推广使用放射源在线监控系统，利用GPS监控、辐射监测在线仪等技术手段，将放射源的位置信息、辐射强度信息统一传输至生态环境部门的监管平台。研发更为先进、智能的γ射线探伤设备，增强设备自身硬件的纵深防御，从设计上预防人为失误[18]。

(4)加强信息发布管理和信息公开，强化公众宣传和交流。目前社会和公众对核与辐射的认知还不够全面、科学客观，存在“谈核色变”的心理，像杞县卡源事件作为一起普通的辐射事件却造成了较大的社会影响。这就要求政府部门要做好政务公开和信息公开，及时发布辐射事故的关键信息，防止谣言传播，树立正确的舆论导向。平时要通过广播、电视、平面媒体和网络等形式，加强科普宣传和公众参与，开展辐射安全科普主题宣传，消除公众“恐核”心理。