HJ 979-2018 电子加速器辐照装置辐射安全和防护

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HJ 979-2018 电子加速器辐照装置辐射安全和防护

(6)个人剂量、工作场所和周边环境的辐射监测结果; (7)检查及维修维护的内容与结果; (8)其它。

(6)个人剂量、工作场所和周边环境的辐射监测结果; (7)检查及维修维护的内容与结果; (8)其它。

附录A电子加速器辐照装置的屏蔽防护计算

电子束轰击靶、各结构材料和辐照产品都会产生韧致辐射(X射线),X射线是电子加 速器辐照装置辐射防护设计中的主要辐射源。 表A.1给出了单能电子入射到高Z厚靶(Z>73)上,在距靶1米处的X射线发射率Q。

T/CBDA 5-2016 商业店铺装饰装修技术规程表A.1X射线发射率

X射线穿过物质时呈近似指数规律衰减,屏蔽计算时首先须确定X射线的透射比Bx, 使剂量率在经过该屏蔽体厚度后,按该透射比的值减弱到允许值

A.2直射X射线的屏蔽

A.2直射X射线的屏蔽

2.1确定X射线的透身

A.2.2屏蔽厚度的求解

计算屏蔽体厚度,可以保守地估算为: S=T+(mUT

算屏蔽体厚度,可以保守地估算为:

式中: S屏蔽体厚度(cm); T一在屏蔽厚度中,朝向辐射源的第一个十分之一值层(cm); T。一平衡十分之一值层,该值近似于常数(cm); n一为十分之一值层的个数。 表A.2、A.3给出普通混凝土、钢和铅的T.和T.值。

表A.2宽束X射线在几种主要材料中的第一个十分之一值层厚度

A.2.3侧向X射线的屏赖

对于电子加速器辐照装置,很多情况下需要考虑侧向(相对电子束90°方向)X射线的 屏蔽,此时应将等效入射电子能量作为侧向入射电子的能量,如下表A.4所示,然后按等效 入射电子能量的特性参数,根据直射X射线屏蔽的方法进行计算,

表A.490°方向电子的相应等效能量

在加速器装置的屏蔽设计中,有三种情况必须考虑散射辐射: (1迷道和防护门:

(2)天空反散射; (3)孔道。

(2)天空反散射: (3)孔道。

A.3.1迷道和防护门

A.3.1.1防护电子的迷道,为防止电子在迷道入口处的照射, 最简单的屏散方法是使述道 路径长度大于电子在空气中的射程,这个长度可以是迷道的直线距离,或者是迷道中最短的 各个中间距离之和。 A.3.1.2防护X射线的迷道,下面的计算方法可保守地估算迷道外入口的剂量率:

式中: α1一一入射到第一个散射体的X射线的散射系数; X2 从以后的物质散射出来的0.5MeV的X射线的散射系数(假设对以后所有散射 过程是相同的); AI一X射线入射到第一散射物质的散射面积(m²); A2—迷道的截面积(m²假设整个迷道的截面积近似常数,高宽之比在1~2之间); di一一X射线源与第一散射物质的距离(m); drl,dr2...dj—沿着迷道长轴的中心线距离;d,/A的比值应在1~6之间; j一指第j个散射过程。 在任何迷道的设计中,沿X射线源方向的线路,所设计迷道墙厚度的总和应不小于直 射所需屏蔽墙的厚度,

A. 3. 1. 3防护间

(1)设有防护门的加速器装置,门的关闭必须确保门外人员的辐射安全 (2)加速器门的结构材料最常用的有混凝土、钢和铅。由于铅易变形,通常安装在钢 结构上,或夹在两层钢板中间; (3)门与入口要有足够的搭接,在门的顶部和两边至少重叠10倍于门与墙之间的缝 隙。门可安装在门洞内侧,以减少边界辐射泄露问题; (4)门的底部存在辐射漏束,需要根据具体情况进行防护; (5)重型屏蔽门应由电气、液压、或气动装置驱动,并设置有防止夹人功能

A. 3. 2天空反散射

加速器产生的辐射源通过屋顶泄漏,再经过天空中大气的反散射,返回至加速器周围的 地面附近,形成附加的辐射场,这种现象称为天空反散射,

A.3.2.1天空反散射的计算

Bxs 一X射线屋顶的屏蔽透射比; Q一—由X射线源与屏蔽墙对向的立体角(Sr); d—在屋顶上方2m处离靶的垂直距离(m); dX 射线源至 P点的距离(m)。

A.3.2.2厂房屋顶厚度

屋顶的屏蔽透射比B为

Hmd?d? Brs = 4×10~ Do21.3

A.3.2.3X射线通过屋顶的侧向散射

图A.1X射线天空反散射示意图

当加速器近邻有高层建筑时,则X射线通过屋顶后侧向散射对建筑物造成辐射影响 见图A.2。

通过混凝土屋顶X射线的侧向散射可用以下经验公式计算:

表A.5X射线的角度分布函数f(O)

电子加速器辐照装置设备设计制造单位提供加速器在主机室的束流损失,按此值根据 A.2、A.3方法计算主机室的屏蔽设计

A示例10MeV电子加速器辐照装置辐射屏蔽计

电子加速器的电子束能量为10MeV,电子束流强度为2mA,束流功率为20kW

电子加速器的电子束能量为10MeV,电子束流强度为2mA,束流功率为20kW。 1.2辐照室、主机室结构尺寸

辐照室内净空尺寸为长17m×宽7.5m×高2.2m,最外侧迷道的高度为1.7米,屏蔽墙均 采用普通混凝土。辐照室周围布置有辐照加工区、风机房、配电房、其他辅助用房等(见图 A.3)。 主机室内净空尺寸为长8.3m×宽5.0m×高8.0m,屏蔽墙均采用普通混凝土,门口处安装 铅防护门。周围布置有水冷室、控制室、其他辅助用房等 (见图A.4)

图A.3辐照室及直射辐射计算点

图A.4主机室及直射辐射计算点

依据附录A表A.4,3MeV入射电子在侧向屏蔽能量取相应等效能量1.9Me

2. 1.2透射比B,的计算

表A.6直射辐射屏蔽透射比计算结果

2.1.3屏蔽厚度的计算

表A.7直射辐射屏蔽墙厚度计算结果

表A.8迷道散射计算结果

位于屏蔽门内,还应考虑X射线直射剂量的叠加影响。

图A.5辐照室散射路径示意图

图A.6主机室散射路径示意图

2.3防护门的屏蔽计算

表A.9防护门的屏蔽厚度计算结果

屋顶厚度首先应考虑直射的防护,本计算设定加速器开机时主机室内及其屋顶上方均无 人到达,因此,对屋顶直射的防护主要应考虑图A.4和图A.7从一层辐照室X射线源直射 到二层主机室周围辅助房间的剂量。

D一层辐照室屋顶厚度计

图A.7厂房屋顶厚度计算示意图

表A.11屋顶天空反散射计算结果

2.5X射线通过顶盖的侧向散射

表A.12X射线的侧向散射计算结果

H值大于公众的允许剂量水平,说明本示例在20m之内不充许有高层建筑;若建筑物 高度或其距离不可改变,则应增加屋顶厚度。

附录B有害性气体的产生和排放计算

空气在辐射照射下产生臭氧(O)和氮氧化物(NOx)等有害气体。氮氧化物的产额终

束所致O:的产生率可以用以下公式进行保守的

P一单位时间电子束产生O的质量(mg/h); I一一电子束流强度(mA); d一一电子在空气中的行程(cm),应结合电子在空气中的线阻止本领s=2.5keV/cm和 福照室尺寸选取; G一空气吸收100eV辐射能量产生的O:分子数,保守值可取为10。

B.2辐照室臭氧的平衡浓度

在加速器正常运行期间,臭氧不断产生, 考虑到室内连续通风和臭氧自身的化学分解(有 效化学分解时间约为50分钟),辐照室空 氧的平衡浓度随辐照时间t的变化为

式中: C(t)一辐照室空气中在t时刻臭氧的浓度(mg/m3); P单位时间电子束产生O3的质量(mg/h); 一对臭氧的有效清除时间(h)

C (t) = PT T. I

T×T T, + T.

Tv一一辐照室换气一次所需时间(h); Ta一臭氧的有效化学分解时间(h),约为50分钟。 此种情况下,Tv<

加速器长期正常运行期间,室内臭氧达到饱和平衡浓度,通常情况下,该浓度大大高于 GBZ2.1所规定的工作场所最高容许浓度。因此,当加速器停止运行后,人员不能直接进入 辐照室,风机必须继续运行,室内臭氧浓度随时间急剧下降,浓度变化的平衡方程为:

GB/T 50328-2014 建设工程文件归档规范得到浓度随时间的变化公式为:

由此可得: 关闭加速器后风机运行的持续时间公式为:

GBZ2.1规定的臭氧的最高容许浓度,Co=0.3mg/m。 一为使室内臭氧浓度低于规定的浓度所须时间(h)。

B.4X射线产生的臭氧

在辐射加工中,只有仅利用X射线的厂房,需要考虑X射线产生的臭氧。而电子束和 X射线同时使用的厂房,只计算电子束产生臭氧就足够了。 如X射线在距靶1米处的周围剂量当量率为D10GB/T 26332.8-2022 光学和光子学 光学薄膜 第8部分:激光光学薄膜基本要求.pdf,则X射线产生的臭氧可用下式估算:

P=2×10" D/SI

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