1、 輻射劑量與防護課程設(shè)計 工業(yè)X射線探傷儀系統(tǒng)設(shè)計 1. X射線探傷原理X射線是一種波長很短的電磁波，是一種光子，波長為10-10cm，X射線有下列特性： （1）穿透性X射線能穿透一般可見光所不能透過的物質(zhì)。其穿透能力的強弱，與X射線的波長以及被穿透物質(zhì)的密度和厚度有關(guān)。X射線波長愈短，穿透力就愈大；密度愈低，厚度愈薄，則X射線愈易穿透。在實際工作中，通過球管的電壓伏值（kV）的大小來確定X射線的穿透性（即X射線的質(zhì)），而以單位時間內(nèi)通過X射線的電流（mA）與時間的乘積代表X射線的量。 （2）電離作用X射線或其它射線（例如射線）通過物質(zhì)被吸收時，可使組成物質(zhì)的分子分解成為正負離子，稱為電離作用

2、，離子的多少和物質(zhì)吸收的X射線量成正比。通過空氣或其它物質(zhì)產(chǎn)生電離作用，利用儀表測量電離的程度就可以計算X射線的量。檢測設(shè)備正是由此來實現(xiàn)對零件探傷檢測的。X射線還有其他作用，如感光、熒光作用等。2.影像形成原理X射線影像形成的基本原理，是由于X射線線的特性和零件的致密度與厚度之差異所致。 由于在壓鑄過程中，零件的成型會因工藝參數(shù)、機床狀況變化而有所不同，因此成型后的零件厚度、致密度也有差異，而經(jīng)X射線照射，其吸收及透過X射線量也不一樣。因而，在透視熒光屏上有亮暗之分。表1為零件厚差異和X射線影像的關(guān)系。圖1為X射線照相法示意圖： 3. 幾種常見的工程探傷方法3.1 熒光磁粉探傷 熒光磁粉探傷

3、是采用熒光磁粉，加裝黑光照射裝置的磁粉探傷機。它是采用固定式、分立式結(jié)構(gòu)，對工件進行交流熒光磁粉探傷。適用于機械、汽車、軍工、航天、內(nèi)燃機、鐵道等行業(yè)對軸類、齒輪、盤套類等鐵磁性材料制成的零件的無損檢驗，能發(fā)現(xiàn)零件表面及近表面因鑄造、鍛壓、焊接、拉伸、淬火、研磨、疲勞而產(chǎn)生的裂痕以及夾渣等極細微的缺陷。熒光磁粉探傷機的基本原理：自然中磁力線總能保持其連續(xù)性。當(dāng)鐵磁性工件放在使其飽和的磁場中時，磁力線便會被引導(dǎo)通過工件。如果磁力線遇到工件材料上的不連續(xù)，則磁力線就會繞過這些磁導(dǎo)率較低的（磁阻較大）區(qū)域而泄漏出工件表面形成“漏磁場”。這樣在缺陷的兩側(cè)便會產(chǎn)生磁極,將磁粉（或磁懸液) 吸附到裂紋等缺

4、陷周圍，便可形成明顯可見的線狀或點狀堆積。3.2 滲透探傷滲透探傷是利用毛細現(xiàn)象來進行探傷的方法。對于表面光滑而清潔的零部件，用一種帶色(常為紅色)或帶有熒光的、滲透性很強的液體，涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂紋，由于該液體的滲透性很強，它將沿著裂紋滲透到其根部。然后將表面的滲透液洗去，再涂上對比度較大的顯示液(常為白色)。放置片刻后，由于裂紋很窄，毛細現(xiàn)象作用顯著，原滲透到裂紋內(nèi)的滲透液將上升到表面并擴散，在白色的襯底上顯出較粗的紅線，從而顯示出裂紋露于表面的形狀，因此，常稱為著色探傷。若滲透液采用的是帶熒光的液體，由毛細現(xiàn)象上升到表面的液體，則會在紫外燈照射下發(fā)出熒

5、光，從而更能顯示出裂紋露于表面的形狀，故常常又將此時的滲透探傷直接稱為熒光探傷。此探傷方法也可用于金屬和非金屬表面探傷。其使用的探傷液劑有較大氣味，常有一定毒性。3.3 渦流探傷渦流探傷是由交流電流產(chǎn)生的交變磁場作用于待探傷的導(dǎo)電材料，感應(yīng)出電渦流。如果材料中有缺陷，它將干擾所產(chǎn)生的電渦流，即形成干擾信號。用渦流探傷儀檢測出其干擾信號，就可知道缺陷的狀況。影響渦流的因素很多，即是說渦流中載有豐富的信號，這些信號與材料的很多因素有關(guān)，如何將其中有用的信號從諸多的信號中一一分離出來，是目前渦流研究工作者的難題，多年來已經(jīng)取得了一些進展，在一定條件下可解決一些問題，但還遠不能滿足現(xiàn)場的要求，有待于大

6、力發(fā)展。渦流探傷的顯著特點是對導(dǎo)電材料就能起作用，而不一定是鐵磁材料，但對鐵磁性材料的效果較差。其次，待探工件表面的光潔度、平整度、邊界等對渦流探傷都有較大影響，因此常將渦流探傷用于形狀較規(guī)則、表面較光潔的銅管等非鐵磁性工件探傷。3.4 射線探傷射線探傷是利用射線的穿透性和直線性來探傷的方法。這些射線雖然不會像可見光那樣憑肉眼就能直接察知，但它可使照相底片感光，也可用特殊的接收器來接收。常用于探傷的射線有X射線和同位素發(fā)出的射線，分別稱為X射線探傷和射線探傷。當(dāng)這些射線穿過(照射)物質(zhì)時，該物質(zhì)的密度越大，射線強度減弱得越多，即射線能穿透過該物質(zhì)的強度就越小。此時，若用照相底片接收，則底片的感

7、光量就?。蝗粲脙x器來接收，獲得的信號就弱。因此，用射線來照射待探傷的零部件時，若其內(nèi)部有氣孔、夾渣等缺陷，射線穿過有缺陷的路徑比沒有缺陷的路徑所透過的物質(zhì)密度要小得多，其強度就減弱得少些，即透過的強度就大些，若用底片接收，則感光量就大些，就可以從底片上反映出缺陷垂直于射線方向的平面投影；若用其它接收器也同樣可以用儀表來反映缺陷垂直于射線方向的平面投影和射線的透過量。由此可見，一般情況下，射線探傷是不易發(fā)現(xiàn)裂紋的，或者說，射線探傷對裂紋是不敏感的。因此，射線探傷對氣孔、夾渣、未焊透等體積型缺陷最敏感。即射線探傷適宜用于體積型缺陷探傷，而不適宜面積型缺陷探傷，另射線探傷價格一般較貴。3.5 超聲波

8、探傷人們的耳朵能直接接收到的聲波的頻率范圍通常是20Hz到20kHz，即音(聲)頻。頻率低于20 Hz的稱為次聲波，高于20 kHz的稱為超聲波。工業(yè)上常用數(shù)兆赫茲超聲波來探傷。超聲波頻率高，則傳播的直線性強，又易于在固體中傳播，并且遇到兩種不同介質(zhì)形成的界面時易于反射，這樣就可以用它來探傷。通常用超聲波探頭與待探工件表面良好的接觸，探頭則可有效地向工件發(fā)射超聲波，并能接收(缺陷)界面反射來的超聲波，同時轉(zhuǎn)換成電信號，再傳輸給儀器進行處理。根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播的速度(常稱聲速)和傳播的時間，就可知道缺陷的位置。當(dāng)缺陷越大，反射面則越大，其反射的能量也就越大，故可根據(jù)反射能量的大小來查知各缺陷

9、(當(dāng)量)的大小。常用的探傷波形有縱波、橫波、表面波等，前二者適用于探測內(nèi)部缺陷，后者適宜于探測表面缺陷，但對表面的條件要求高。3.6 激光探傷激光全息無損探傷是借助于全息圖來記錄和再現(xiàn)不同物體表面所散射出來的光波，然后由它們產(chǎn)生的干涉條紋圖比較出表面形變之間的差別，最后由條紋的反常分布來探知物體中存在的缺陷。該法適用于光滑或粗糙表面，能對物體表面作全場檢測，而且設(shè)備比較簡單。目前，這一技術(shù)已經(jīng)解決了不少其它技術(shù)難以解決的檢驗問題。近代航空工業(yè)中廣泛應(yīng)用的鋁合金蜂窩板采用迭層結(jié)構(gòu)，以減輕重量，增大強度，但在制造過程中會出現(xiàn)脫膠等缺陷而影響強度.如采用全息術(shù)對蜂窩板進行無損檢測，即可檢測出脫膠、板

10、層厚度不均勻等缺陷，并能顯示出這些缺陷的位置及區(qū)域大小。在動力機械中，全息術(shù)可用于檢測葉輪機、發(fā)動機等的葉片質(zhì)量，也為工業(yè)中的高壓容器和輸送管道提供了無損探傷手段。另外，陶瓷、玻璃及耐火材料的質(zhì)量檢驗也已借助于全息術(shù)而得到改進?，F(xiàn)在，全息無損檢驗技術(shù)已與文物保護這一涉及人類文明歷史的學(xué)科結(jié)合起來，并取得了成效?？茖W(xué)工作者利用局部加熱和兩次曝光全息圖檢測了春秋時期的編鐘，漢代陶峨等青銅器及陶瓷文物中的裂紋、修復(fù)區(qū)域等缺陷，為文物保護提供了珍貴的科學(xué)資料.近年來，許多新的無損探傷方法如微波、紅外、光彈顯示及介電常數(shù)檢測等不斷得以開發(fā)應(yīng)用。目前，仍在開拓的新模式有中子和電子衍射、場的擾動和位錯的磁顯

11、示、激光誘發(fā)激波脈沖和正電子湮沒等.我們相信，隨著計算機科學(xué)的不斷發(fā)展，以微機和計算數(shù)學(xué)為核心的數(shù)值仿真與模擬，必將自動、準確和迅速地把被檢物體的信息綜合起來，進行全面分析，以得到動態(tài)的、完全符合實際的檢測結(jié)果。3.7 磁粉探傷磁粉探傷是建立在漏磁原理基礎(chǔ)上的一種磁力探傷方法。當(dāng)磁力線穿過鐵磁材料及其制品時，在其(磁性)不連續(xù)處將產(chǎn)生漏磁場，形成磁極。此時撒上干磁粉或澆上磁懸液，磁極就會吸附磁粉，產(chǎn)生用肉眼能直接觀察的明顯磁痕。因此，可借助于該磁痕來顯示鐵磁材料及其制品的缺陷情況。磁粉探傷法可探測露出表面，用肉眼或借助于放大鏡也不能直接觀察到的微小缺陷，也可探測未露出表面，而是埋藏在表面下幾毫

12、米的近表面缺陷。用這種方法雖然也能探查氣孔、夾雜、未焊透等體積型缺陷，但對面積型缺陷更靈敏，更適于檢查因淬火、軋制、鍛造、鑄造、焊接、電鍍、磨削、疲勞等引起的裂紋。磁力探傷中對缺陷的顯示方法有多種，有用磁粉顯示的，也有不用磁粉顯示的。用磁粉顯示的稱為磁粉探傷，因它顯示直觀、操作簡單、人們樂于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉顯示的，習(xí)慣上稱為漏磁探傷，它常借助于感應(yīng)線圈、磁敏管、霍爾元件等來反映缺陷，它比磁粉探傷更衛(wèi)生，但不如前者直觀。由于目前磁力探傷主要用磁粉來顯示缺陷，因此，人們有時把磁粉探傷直接稱為磁力探傷，其設(shè)備稱為磁力探傷設(shè)備。磁粉探傷廣泛用于汽車發(fā)動機零部件的檢測。4.X射線探

13、傷機的結(jié)構(gòu)及工作原理4.1 便攜式X射線探傷機的結(jié)構(gòu)探傷機由供電及控制系統(tǒng)，冷卻防護設(shè)施四部分組成?？煞譃閿y帶式，移動式兩類，移動式X射線探傷機用在透照室內(nèi)的射線探傷，它具有較高的管電壓和管電流，管電壓可達450kv，管電流可達20mA，最大透厚度約100mm，它的高壓發(fā)生裝置、冷卻裝置與X射線機頭都分別獨立安裝。X射線機頭通過高壓電纜與高壓發(fā)生裝置連接。機頭可通過帶有輪子的支架在小范圍內(nèi)移動，也可固定在支架上。攜帶式X射線機主要用于現(xiàn)場射線照相，管電壓一般小于320kV，最大穿透厚度約50mm。其高壓發(fā)生裝置和射線管探傷機在一起組成機頭，通過低壓電纜與控制箱連接。（1） TF3120型 X射

14、線探傷機TF3120 X射線探傷機是時代集團公司研制生產(chǎn)的工業(yè)用攜帶式氣絕緣200kV 定向X射線探傷機，TF3120 X射線探傷機由TF3120GD X射線發(fā)生器、TF3120C控制器及一系列附件組成。該機采用逆變技術(shù)及國外最新半導(dǎo)體功率元件(IGBT ) 設(shè)計制造，微機控制，具有國際先進水平，是一代集電力電子器件、整流逆變技術(shù)、微機控制、模糊技術(shù)等高科技于一體的新型射線探傷機。1）TF3120 X射線探傷機適用于造船、石油、化工、機械、航天、交通和建筑等工業(yè)部門檢查船體、管道、高壓容器、鍋爐、飛機、車輛和橋梁等材料、零部件加工焊接質(zhì)量以及各種輕金屬、橡膠、陶瓷等加工的質(zhì)量。2）采用微機控制

15、，自動化程度高，功能多，但操作卻很簡單。具有人工智能功能，簡化了訓(xùn)機操作，保證了使用的高效性及設(shè)備的安全性。3）采用高亮度LED顯示，顯示清晰，適合野外使用。4）有各種故障保護及報警功能，提高了控制器的可靠性。5）電源部分采用IGBT做主功率器件，大大減少了重量和體積，便于攜帶。6）使用電壓范圍寬，減少了對電源的特殊要求，適應(yīng)性好。7）發(fā)生器重點解決了X射線管的散熱問題。在散熱上有比較大的突破，提高了X射線管的壽命。（2） XXQ-3005型X射線探傷機XXQ-3005X射線探傷機由XXQ-3005 X射線發(fā)生器XXQ-3005控制器及一系列附件組成。 圖4.1 XXQ-3005X射線探傷機外

16、型尺寸及輻射場示意圖XXQ-3005X射線探傷機是200kV、定向氣絕緣X射線發(fā)生器。內(nèi)裝X射線管、高壓變壓器等部件，并充有SF6絕緣氣體，在發(fā)生器底部裝有風(fēng)機作為強迫冷卻裝置。其外型尺寸及輻射場示意圖如圖3.1所示（供參考）。XXQ-3005X射線探傷機主要零部件有：1）X射線管（200kV 5mA 定向）2）高壓變壓器3）溫度繼電器4）行燈插座（二芯）5）冷卻風(fēng)扇6）低壓電纜插座7）壓力表8）端環(huán)XXQ-3005型X射線探傷機基本參數(shù)如下：輸出電壓（kV）：170-300輸入（kW）：3.0焦點尺寸（mm）：2.3×2.3輻射角度：40+5°最大穿透（mm）：50（A3

17、鋼）重量（kg）：發(fā)生器44；控制器11.0。尺寸(mm)發(fā)生器340×340×830；控制器320×280×150。絕緣方式： SF6氣體冷卻方式： 強制風(fēng)冷環(huán)境溫度： -10 +40相對濕度： 85%最大穿透力： 29mm( A3鋼 )，黑度1.54.2 X射線探傷機工作原理及運用范圍 被測物體各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。當(dāng)X射線或射線在穿透被檢物時,射線被吸收的程度也將不同。若將受到不同程度吸收的射線投射在X射線膠片上,經(jīng)顯影后可得到顯示物體厚度變化和內(nèi)部缺陷情況的照片（X射線底片）。這種方法稱為X射線照相法（見圖3.2）。如用熒光屏

18、代替膠片直接觀察被檢物體，稱為透視法。如用光敏元件逐點測定透過后的射線強度而加以記錄或顯示，則稱為儀器測定法。圖4.2 X射線照相法X射線是在高真空狀態(tài)下用高速電子沖擊陽極靶而產(chǎn)生的。射線是放射性同位素在原子蛻變過程中放射出來的。兩者都是具有高穿透力、波長很短的電磁波。例如由X射線管發(fā)出的X射線（當(dāng)電子的加速電壓為400千伏時），放射性同位素60Co所產(chǎn)生的射線和由 20兆電子伏直線加速器所產(chǎn)生的X射線，能穿透最大鋼材厚度分別約為90毫米、230毫米和600毫米。X射線探傷機工作原理圖如圖3.3所示：圖4.3 XXQ-3005射線探傷機工作原理圖射線探傷機主要應(yīng)用范圍：對非金屬、輕金屬、鑄造件

19、、各種合金、壓力容器等進行X射線無損檢測。主要檢測焊接缺陷（裂紋、氣孔、夾渣、未溶合、未焊透等）。5.有關(guān)設(shè)計中的壓力強度計算及設(shè)計支架由上支桿和下支桿組成。因上支桿與下支桿的長度相等，而下支桿截面比上支桿小，故只需對下支桿的穩(wěn)定性進行計算校核。5.1 下支桿最大壓力P的計算四根下支桿的受力簡圖如下圖示：圖6.1 下支桿受力簡圖其中:=30°=42°G為四根支桿承受的最大載荷, G=490NP為每根支桿受到的最大壓力,經(jīng)推算,P與N的關(guān)系式如下:5.2 下支桿臨界壓力Plj的計算下支桿的材料為：無縫鋼管30×26BK/20 長度l=595mm查表得=350MN/m

20、2， =28MN/m2,E=210GN/m2,a=461MN/m2,b=2.568MN/m2下支桿可簡化為一端固定另一端自由，所以=2下支桿截面為圓管形，故臨界壓力適用歐拉公式計算5.3 下支桿的工作穩(wěn)定性系數(shù)n的計算下支桿的工作穩(wěn)定性系數(shù)所以下支桿滿足穩(wěn)定性要求。246. X射線防護及X探傷室設(shè)計6.1探傷室的總布置該探傷室總占地面積為71.4，建在車間外面得雙層獨立房間。探傷室布置有曝光室和各類工作室，其中曝光室室內(nèi)長×寬×高=7m×5.8m×4.7m，設(shè)有防護大門供檢測工件的進出，防護門為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)（內(nèi)夾鉛板）。曝光室和操縱室之間采用迷宮式擋墻，供工

21、作人員進出曝光室和操縱室。總布置圖如下： 圖6.1 總布置圖6.2X射線探傷的原理及其產(chǎn)生的有害物質(zhì)與防治1x射線探傷遠離x射線探傷機內(nèi)的主要部件X射線管，通電后產(chǎn)生高速電子，撞擊陽極耙，產(chǎn)生x射線，利用X射線穿透攝片的方法。從照片上顯示材料或焊縫內(nèi)部的缺陷；分析其缺陷的太小，形狀和部位、性質(zhì)等從而評定它的質(zhì)量。2X射線探傷產(chǎn)生的有害物質(zhì)x射線探傷所產(chǎn)生的有害物質(zhì)有(1)X射線x射線早已被廣泛應(yīng)用用，但由于它具有很強強的穿透能力，對人體會產(chǎn)生有害的輻射損傷甚至要危及生命。X射線的強度(P)為：P=KZV2I R2式中：K 為比倒系數(shù)Z 為X射線機陽極靶材料的原子序數(shù)y- 管電壓I 管電流R 距

22、X射線機耙之距離由上公式可知。X射線強度與X射線機的管電流(I)， 管電壓的平方(V2)成正比，與離x射線機耙的距離平方(R2)成反比。我們必須使操作人員及附近人員身體的任何部位都避免受x射線的直接照射。不過x射線的防護較之其他類型的放射源的防護容易得多，因為只有開機時才有輻射存在，當(dāng)斷去電源后，x射線輻射亦立即隨之消失(即消除了輻射源)。(2)臭氧探傷室內(nèi)， 由于空氣受x射線的輻射而分解，生產(chǎn)毒性較高的臭氧，當(dāng)空氣中臭氧含量的重量百分比超過92×l0-4 100%時，會使人明顯中毒。臭氧能引起眼、鼻、喉刺痛，輕者咳嗽，頭痛、胸悶， 重者出現(xiàn)肺水腫或肺炎。(3)廢水x射線拍片后要進行

23、底片沖冼，定影和顯影溶液是污染環(huán)境的三廢之一，必須加于治理，不能直接排放。3對有害物質(zhì)的防治措施(1)對X射線的防護方法 使用無損探傷一般對x射線的防護采用如下三種： 時聞防護：盡量減少接觸射線的時間， 控制工作人員受照射的時間在安全的范圍內(nèi)。 距離防護：離輻射源距離越遠，射線的劑量率越小。 屏蔽防護：在輻射源與工作人員及附近其他人員之間用能減弱射線的材料設(shè)置屏蔽物。使射線穿透屏蔽物而入射到人體的X射線減弱至國家標準規(guī)定的安全劑量之內(nèi)。興建X射線探傷室是實現(xiàn)屏蔽防護目的最好方法之一。(2)對臭氧的治理 采用通風(fēng)排氣消除臭氧的危害。我廠興建的探傷室，在曝光室內(nèi)裝上一臺排氣扇。(3)廢水治理 因為

24、本廠的無損檢測已經(jīng)外包，不需要洗片沒有廢水，只需要有存放保證底片沖洗質(zhì)量和底片保存的基本條件。6.3X射線探傷室防護層設(shè)計1探傷室設(shè)計的要求(1)選址：探傷室應(yīng)建在人員少到之處，最好單獨建成一幢，如果條件不允許，要建在高樓之底層，而且天花板應(yīng)作主防護層的要求設(shè)計。我廠新建探傷室已經(jīng)做到了單獨建造。(2)探傷室的面積與高度要求一般探傷室的面積和高度應(yīng)根據(jù)被控測的產(chǎn)品的太小，X射線機的外型尺寸及其移動范圍而定，既要保證工件的進出與足夠的作業(yè)位置，又要有充分的空間保證空氣流動。故探傷室的高度不能小于4 m，對管電流10mA以下的X射線機的探傷室其曝光室的面積不得小于24 。我廠預(yù)建的探傷室高度為5m

25、，曝光室的面積為40.6.4。(3)從操縱室進出曝光室的小門須有迷官式遮襠墻。我廠設(shè)計的探傷室在距小門外一米處(曝光室內(nèi))筑有一道厚600mm厚，高5m，長3.5m 的迷宮式遮擋墻以阻止射線可能通過小門進入操縱室， 示意圖如下圖2和圖3 圖6.3.1 迷宮式擋墻 圖6.3.2完善后的探傷室 (4)曝光室的防護大門一般以鋼板與鉛板組合而成，我廠采用的是雙扇門，由于笨重，上下端應(yīng)設(shè)置滑輪。 (5)防護門的大小應(yīng)比墻壁開孔尺寸大，其重疊寬度一般不少于門與墻面閫之縫隙的15倍，一般不小于150mm。此外，恃別要注意門的底邊要低于地面100mm150mm ，以便防止射線從大門下沿泄漏到室外，同耐還要處理

26、好門的移動軌道與工件進出探傷室的軌道交叉聯(lián)接問題。我廠探傷室防護大門的墻壁開孔尺寸為3mx 4m，鋼結(jié)構(gòu)門(內(nèi)包鉛板)的尺寸為3500mm x4300mm ，兩旁重疊寬度為250mm，門的下端低于地平面120mm左右。 (6)采用混凝土為防護墻，材料必須保證質(zhì)量，施工時，要求一次性澆注水泥(不能停)，并用振蕩器加以振蕩，防止蜂窩氣孔的出現(xiàn)。 （7）通風(fēng)要求 曝光室內(nèi)不設(shè)置自然通風(fēng)的門窗，室內(nèi)的通風(fēng)全靠機械抽風(fēng)，排風(fēng)口可設(shè)置在屋頂，用來確保室內(nèi)空氣的暢通，排風(fēng)量應(yīng)能滿足每天工作時間換氣3 4次.(9)探傷室對取暖、采光，濕度及地面質(zhì)量要求：探傷室內(nèi)各工作場所，對取暖，采光、濕度及地面的要求各不相

27、同，詳見表1。表1工作場所取暖（）相對濕度采光等級采光質(zhì)量要求地面面層材料地面性能要求操縱室166070無眩光水泥、水磨石曝光室15786070人工光線防漏射水磨石，磚、塑料無釉瓷磚無縫隙易沖洗暗室167080人工光線防漏射水磨石、水泥耐腐蝕2探傷室防護層厚度的確定(1)放射性工作人員與一般公眾最大容許劑量標準為了保障從事放射性工作人員和工作場所公眾的健康和安全， 國家衛(wèi)生部發(fā)布了GB479O一84放射衛(wèi)生防護基本標準規(guī)定了各類人員年劑量的限值，詳見表2。表2效應(yīng)分類照射分類放射性工作人員一般公眾隨即效應(yīng)全身均勻照射50mSV（5 rem）長期照射年劑量<1mSV非均勻照射WHT 50m

28、SV非隨機效應(yīng)眼晶體150mSV（15rem）其他組織500mSV（50rem）50Msv(5 rem)(3)與防護層設(shè)計厚度有關(guān)的因素從上述對探仿室設(shè)計的要求分析，可以得出防護層設(shè)計與如下因素有關(guān)： X射線機的管電壓及管電流之太小I 防護層距X射線機靶(球管)的遠近， X射線機的類型(單向機還是周向機)， 操作人員每周工作時間的長短， 環(huán)境因素的影響，探傷室外有無人員工作或走動而決定是否需要局部增加或減少度。 防護層的材料性質(zhì)，一般密度大的材料有較好的防護效果。如鉛、鋼鐵、混凝土、鉛玻璃等。但在材料的選用上必須從材料的價格著眼，混凝土的價格遠比鉛、鋼鐵便宜，一般應(yīng)首先考慮選用它為防護層材料。

29、故，我廠選用混凝土作為防護層材料。(4)防護層厚度的計算方法探傷室防護層的厚度計算較為簡單，一般不需要根據(jù)X射線束的衰減公式去直接計算，可以利用一些文獻資料上繪出的圖譜及表格，經(jīng)過街單的計算直接查圖(表)而得。這些圖表一是根據(jù)射線的衰減公式繪制， 二是用試驗的方法，把實際測量的數(shù)值列成表格或繪成圖譜。如前所述，不同的資料繪出的圖表不一，計算結(jié)果相差較大，故必須進行多種方法的計算，分析計算結(jié)果，決定取舍，我們認為防護層的厚度設(shè)計既要符臺國家衛(wèi)生部規(guī)定的放射衛(wèi)生防護的標準，絕對保證職業(yè)工作人員的身體健康，又不能盲目認為越厚越好，應(yīng)該做到既安全又節(jié)省，應(yīng)用價值工程，消除過剩功能，從而減少浪費，提高經(jīng)

30、濟效益。故我廠防護層厚度計算是根據(jù) 醫(yī)用X射線防護 (衛(wèi)生出版社1960年版本)一書及繪出的圖表來進行計算的。已知：管電壓U=400kV管電流I=10mA距離R=5 m工作時間： 6小時 天計算：求工作負荷(W·U-F)w·U·F =最大管電流×工作時間(分鐘 周)= 10× 6 × 60× 6=21600毫安·分 周X射線控制在1 00毫雷 周的屏蔽防護層厚度(主防護) (見表3)摘自醫(yī)用X射線的防護人民衛(wèi)生出版社1980年版X線管電壓（千伏）有效工負荷（安·分周）下列源距所需的鉛的厚度 （厘米）下列源

31、距所需的混凝土的厚度 （厘米）4001米2米4米8米1米2米4米8米400004.053.493.022.5065059.053.046.8100003.493.022.502.0259.053.046.840.625003.022.502.021.5453.046.840.634.46502.502.021.541.1246.840.634.428.5查表3用內(nèi)插法求得：采用鉛板為材料防護層厚度=258cm =2584mm實取8=26mm采用混凝土為材料防護層厚度為；=4773cm =4773mm實取=600mm 所以我廠采用的是混凝土防護層，故去混凝土防護層=600mm。同理算出其他厚度：

32、 最后得到： 四周墻壁混凝土防護層=600mm 天花板混凝土防護層=300mm 曝光室防護大門鉛板厚度=20mm （鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)夾鉛板）6.4機房頂棚的輻射防護計算 雖然頂棚以上的位置為辦公室，因為大氣散射（或稱為天空回散照射）可能造成輻照室周圍出現(xiàn)高水平的輻射水平，所以具體否構(gòu)建頂棚，需經(jīng)計算得出： 計算公式： Bxs 0.67×10-3Hmdi2ds2/D10 公司說明: Hmd為最大允許劑量當(dāng)量率ds為觀察點P離源的距離di為輻射源到屋頂上方兩米左右的距離為輻射源與屏蔽墻的仰角(立體角)D10為輻射源上方離源1米處的吸收劑量指數(shù)率BXS為透射比D10 = fA= 4.65戈米2/

33、分 = 4tg-1(ab/cd)=1.62球面度帶入公式可得: Bxs=0.92×104查表的所需鉛版的最大厚度為5mmpb查圖劑量減弱系數(shù)fD與鉛屏蔽層厚度的關(guān)系圖查得所需要的鉛屏蔽的厚度為增加6mmpb防護涂料層與15CM鋼筋混凝土作為天花防護。7. X射線對人體的危害及防護措施7.1 污染因子X射線：由X射線探傷機的工作原理可知，X射線是隨機器的開、關(guān)而產(chǎn)生和消失。本項目使用的X射線探傷機只有在開機并處于出線狀態(tài)時（曝光狀態(tài)）才會發(fā)出X射線。因此，在開機曝光期間，X射線成為污染環(huán)境的主要污染因子。廢氣：X射線探傷機最大管電壓為250kV，管電流為5mA，在工作時其室內(nèi)空氣被電離

34、會產(chǎn)生少量的臭氧和氮氧化物；廢液：X射線探傷作業(yè)完成后需對拍攝的X射線片進行顯（定）影，在此過程產(chǎn)生一定數(shù)量的廢顯影液、定影液及膠片，查國家危險廢物名錄可知，該廢液屬編號為HW16的感光材料廢物，且無放射性。正常工況：X射線探傷機在對工件進行照相的工況下，X射線經(jīng)透射、反射，對作業(yè)場所及周圍環(huán)境產(chǎn)生輻射影響。7.2 輻射損傷的概述輻射損傷是一定量的電離輻射作用于機體后，受照機體所引起的病理反應(yīng)。 急性放射損傷是由于一次或短時間內(nèi)受大劑量照射所致，主要發(fā)生于事故性照射。在慢性小劑量連續(xù)照射的情況下，值得重視的是慢性放射損傷，主要由于X射線職業(yè)人員平日不注意防護，較長時間接受超允許劑量所引起的。

35、電離輻射不僅能引起全身性急慢性放射損傷，而且也能引起局部的皮膚損害。在發(fā)現(xiàn)X射線后第二年，X射線管的制造者格魯貝的手就發(fā)生了特異性皮炎。1899年史蒂文斯首先報道了X射線對皮膚的傷害。 人類的經(jīng)驗已證明，X射線的應(yīng)用可以給人類帶來巨大的利益(如放射診斷、放射治療等)，但是在應(yīng)用中如果不注意防護或使用不當(dāng)。也可造成一定的危害(如個體受到損傷或人群中癌癥發(fā)病率增高等)。因此，本章從輻射防護的需要出發(fā)，介紹輻射損傷的有關(guān)基本知識，以便深入理解輻射防護標準的制定依據(jù)和搞好防護的必要性。一、輻射損傷機理 X射線照射生物體時，與機體細胞、組織、體液等物質(zhì)相互作用，引起物質(zhì)的原子或分子電離，因而可以直接破壞

36、機體內(nèi)某些大分子結(jié)構(gòu)，如使蛋白分子鏈斷裂、核糖核酸或脫氧核糖核酸的斷裂、破壞一些對物質(zhì)代謝有重要意義的酶等，甚至可直接損傷細胞結(jié)構(gòu)。另外射線可以通過電離機體內(nèi)廣泛存在的水分子，形成一些自由基，通過這些自由基的間接作用來損傷機體。 輻射損傷的發(fā)病機理和其它疾病一樣，致病因子作用于機體之后，除引起分子水平，細胞水平的變化以外，還可產(chǎn)生一系列的繼發(fā)作用，最終導(dǎo)致器官水平的障礙乃至整體水平的變化，在臨床上便可出現(xiàn)放射損傷的體征和癥狀。對人體細胞的損傷，只限于個體本身，引起軀體效應(yīng)。而對生殖細胞的損傷，則影響受照個體的后代而產(chǎn)生遺傳效應(yīng)。單個或小量細胞受到輻射損傷(主要是染色體畸變，基因突變等)可出現(xiàn)隨

37、機性效應(yīng)。輻射使大量細胞或受到破壞即可導(dǎo)致非隨機性效應(yīng)。在輻射損傷的發(fā)展過程中，機體的應(yīng)答反應(yīng)則進一步起著主要作用，首先取決于神經(jīng)系統(tǒng)的作用，特別是高級神經(jīng)活動，其次是取決于體液的調(diào)節(jié)作用。由此可知，高等動物的疾病不能僅僅歸結(jié)于那些簡單的或孤立的細胞中所產(chǎn)生的過程，它包含著十分復(fù)雜的過程。二、影響輻射損傷的因素 射線作用于機體后引起的生物效應(yīng)與很多因素有關(guān)。如射線的性質(zhì)和強度；個人特性，如敏感性、年齡、性別、既往病史和健康狀況,工作環(huán)境等。 (一)輻射性質(zhì) 輻射性質(zhì)包括射線的種類和能量。不同質(zhì)的射線在介質(zhì)中的傳能線密度（LET）不同，所產(chǎn)生的電離密度不同，因而相對生物效應(yīng)有異。X射線和射線的生

38、物效應(yīng)基本一樣。而中子的LET大得多，110兆電子伏的快中子產(chǎn)生的生物效應(yīng)比X射線、r射線大10倍。 同一類型的射線，由于射線能量不同產(chǎn)生的生物效應(yīng)也不同。例如，低能X射線造成皮膚紅斑所需照射量小于高能X射線。這是因為低能X射線主要被皮膚所吸收，而高能X射線照射時，能量可達深層組織，這不僅對放射治療有價值，而且在射線防護中很有意義。 (二)X射線劑量 射線作用于機體后，所引起的機體損傷直接與X射線劑量有關(guān)。以不同劑量照射動物，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)劑量達到一定量時才開始出現(xiàn)急性放射病征象，繼續(xù)增加劑量時，則可出現(xiàn)死亡，劑量越大，死亡率越高，當(dāng)增加到一定大的劑量時，則100的動物發(fā)生死亡。 (三)劑量率 劑

39、量率即單位時間內(nèi)的吸收劑量。一般說來，總劑量相同時，劑量率越高，生物效應(yīng)越大。但當(dāng)劑量率達到一定值時，生物效應(yīng)與劑量率之間失去比例關(guān)系。在極小的劑量率條件下，當(dāng)機體損傷與其修復(fù)相平衡時，機體可長期接受照射而不出現(xiàn)損傷。小劑量長期照射，當(dāng)累積劑量很大時，便可產(chǎn)生慢性放射損傷。 (四)照射方式 總劑量相同，單方向照射和多方向照射產(chǎn)生的效應(yīng)不同。一次照射和多次照射，以及多次照射之間的時間隔不同，所產(chǎn)生的效應(yīng)也有差別。 (五)照射部位和范圍 機體各部位對于射線的輻射敏感性不同，所謂輻射敏感性是指機體由電離輻射的抵抗能力，即輻射的反應(yīng)強弱程度或時間快慢，輻射敏感性高的組織容易受損傷。細胞對輻射的一般規(guī)律是，處于正常分裂狀態(tài)的細胞對