一种新型γ射线源安全贮存装置的研发

2017-08-16能喻颖王颂王谷日

中国特种设备安全 2017年7期

关键词：柜体放射源防盗

贺能喻颖王颂王谷日

(1.湖南省特种设备检验检测研究院湘潭分院湘潭 411204)

(2.湘潭市汇丰设备制造有限公司湘潭 411100)

(3.湖南汇丰工程检测有限公司湘潭 411100)

一种新型γ射线源安全贮存装置的研发

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(1.湖南省特种设备检验检测研究院湘潭分院湘潭 411204)

(2.湘潭市汇丰设备制造有限公司湘潭 411100)

(3.湖南汇丰工程检测有限公司湘潭 411100)

本文分析了目前常用γ源的运输贮存装置不能重复使用、场地适应性差、安全防盗性能不足等缺点，提出了新型γ源放射源安全贮存装置设计需要达到的功能要求，并介绍了一种新型γ源放射源安全贮存装置的工作原理、整体方案及设计要点，并通过应用实例，证实该装置满足设计的要求和实际使用需要。

γ射线源安全贮存装置工作原理实例

γ射线检测是目前大型设备常用的一种无损检测手段,具有穿透力强、探测厚度大;体积小,质量轻,无需要使用水电,不受温度、压力、磁场外界条件影响,适合于野外作业;可以周向曝光和全景曝光,效率高等诸多优点,因此,常用于X射线不能应用的特殊形状的工件、特殊检测场地。

但γ射线检测对运输、贮存、使用的防护要求很高,目前,γ射线源在购买过程中的运输贮存和在使用单位的贮存已经得到了较好的解决,但γ射线源从使用单位到工地的转运、工地上重复使用和工地之间多次转运的贮存不是很规范,各单位的做法也不一,通常做法是:在工作现场用混凝土建造一个检测坑位,然后将γ射线检测设备放入检测坑位进行检测工作和临时贮存。

目前的做法存在如下缺陷:一是不能重复使用,每检测一处就需建造一个检测坑位(达到防辐射泄漏的场地必须确保混凝土的厚度在600mm以上,且需要满足相关法规要求的监控和防盗标准要求),检测完以后的检测坑位就只能够舍弃,造成了资源的浪费,也增加了检测成本的和检测工作的烦琐程度;二是一个检测坑位一般只能贮存一个γ源;三是工地人员混杂,管理难度大,极易丢失。之前,国内也曾发生过因贮存不当会造成γ源的泄漏、丢失、被盗等严重事件。

因此,研发一种适合于运输贮存、工地转运、工地贮存且安全防盗的多功能的γ射线源安全贮存装置就显得尤为迫切。

1 需满足的功能要求

为了克服现有技术的不足,设计一种防辐射性强、结构简单、机动灵活的放射源安全存储装置,需实现如下功能目标:

1)能直接、重复使用,不需采用另外的防护方法。

2)能同时贮存多个γ源,且都可独立使用。

3)方便检测实施,能广泛应用于各行业,各种复杂检测场所。

4)满足γ射线检测以及各类γ源安全存储要求。

5)多重防盗报警,安全可靠。

2 工作原理

2.1 辐射屏蔽防护

γ射线是一种波长小于0.2埃、频率很高的高能电磁波,具有很强的穿透能力,与物质相互作用会发生瑞利散射,γ射线具有生物效应,且具有积累作用,会破坏人体细胞组织,使之出现病理反应。但γ射线不像光线有折射或反射,且穿透铅板的能力很弱［1］。

因此,选择铅板作为γ放射源安全贮取装置的屏蔽防护材料,且γ放射源安全贮存装置的设计应考虑所有结构缝隙与放射源中心不能布置在一条直线上,且需用包裹的方式将散射予以屏蔽。所以贮存柜的门、合页、插销、防盗锁、螺丝孔等都不能直接暴露在辐射范围内,需用铅板遮挡。

另外,铅是柔软、延展性强的重金属,有毒,结构性能差,不能用作γ放射源安全贮取装置骨架结构的材料,同样,铅板不能直接用作γ放射源安全贮取装置的面板,需要用两块铁皮(镀锌板)将铅板夹在中间。这样既起到辐射防护的作用,又能增强结构强度,如图1所示。

还有,由于铅的熔点低,焊接会产生高温,而造成铅板熔化,因此面板与柜体骨架的连接不能采用焊接,只能采用螺钉连接。为防止γ放射会通过螺钉孔穿透出去,降低安全防护的效果,需在贮取装置的骨架结构进行特殊设计,以解决这个问题。

柜体骨架全部由钢板折成的槽钢焊接而成,槽口对外。在槽钢内先镶入一层凹形铅板,目的是为了不让γ射线进入槽钢内部。再在凹形铅板内镶入木条,以便固定面板,也便于固定槽钢内的铅板,如图2所示。

图1 面板结构示意图

图2 骨架结构处的连接设计

2.2 安全防盗

γ放射源安全贮取装置采用双层门设计,起双重防护作用。

内侧为推拉门,主要起屏蔽防护作用。

外侧为防盗门,主要防止放射源意外丢失。门上设双锁,同时开启双锁才能打开柜门,非正常开门时,应能自动报警。

3 总体方案及设计要点

3.1 尺寸设计

长×宽×高:1800mm×610mm×1500mm。

实际投产时,可以根据客户贮存γ放射源数量的实际需要减少或增加柜体容积,形成不同的整体尺寸规格。

3.2 工作条件

有电源条件下:接入AC220V,50Hz电源。

无电源条件下:内置的12V蓄电池供电,其容量应保证48～72h使用需要。

该新工艺原料为玉米和小麦，花生粕为发酵提供了蛋白质，使用双菌种发酵用曲。该新工艺达到提高产品质量的目的，且安全卫生。

3.3 安全贮存功能设计

为了实现上述安全贮存功能目标,采用如下技术方案:

放射源安全存储装置包括柜体和安全防护装置,柜体包括柜体骨架、水平承重板、竖直承重板、防辐射面板、双层柜门。

柜体骨架由钢板折成的槽钢构成,槽钢的内侧设有凹形的铅板,凹形铅板内部填入与凹形空间同样大小的方木。

柜体骨架的左右、上下和后部五个面均设有防辐射面板,防辐射面板是由两层镀锌板夹一定厚度的铅板制成,这样既增加了铅板的受力强度,又增加了防辐射面板的耐磨性。面板采用螺钉紧固在柜体骨架内嵌的方木上。因柜体骨架和防辐射面板均内置了铅板,能起到有效的防护效果,且面板是用螺钉固定在柜体骨架内嵌的方木上,避免了螺钉与骨架槽钢直接接触导致辐射泄漏,大大降低了辐射风险。

柜体骨架的前部设有上、下导轨,并设置水平滑动推拉门,推拉门同样采用镀锌板和铅板组成的,推拉门上设有防盗装置和密码锁,大大地降低了丢失的风险。

3.4 防盗设计

本装置采用双层门设计。

内门为镶嵌铅板的推拉门,主要起到防辐射作用。内门主体结构采用木条拼接而成,内侧为两层镀锌板包裹铅板,外侧为一层镀锌板。内门由左中右三扇组合而成,左右两门与中间门的重叠宽度为100mm。这种结构占用的空间小,密封性能好,又能减轻门的重量,任何位置门都能移开,便于γ放射源的存取。

外门为防盗门,由铁板加方钢管焊接而成,内侧镶嵌铅板,进一步提高防辐射安全效果。外门设有门禁系统,必须同时拥有ID卡和开门密码时才能开门。门系统上设有开门报警装置,在设防的情况下开门就会报警,只有使用遥控器撤防了,方能取消报警。

4 应用实例

4.1 贮存装置实物

按照上述方案进行设计、制造、安装、调试,完成了这套新型γ源放射源安全贮存装置的样机制作,该贮存装置在湖南汇丰工程检测有限公司投入了使用已有一年多了,经验证,基本达到了预定设计要求。

4.2 使用情况总结

从一年多的使用情况来看,本装置具有如下特点:

1)安全性强。经专业机构检测,其《核技术利用场所辐射环境监测报告》显示,当贮存柜内放置一枚活度为55.5Ci的Se-75放射源时,在贮存柜前后、左右、上下监测到的空气比释动能率在0.12～2.01μSy/h之间［2］,源柜周边环境影响符合GB Z132—2008 《工业γ射线探伤放射防护标准》中规定的设施外表面的空气比释动能率小于2.5μSy/h的要求［3］。

2)可实现重复使用功能,无须再在检测现场建造混凝土检测坑位,也可以最大限度减少辐射遗留。

3)双层门防盗设计,安全可靠,可有效避免因放射源意外丢失造成的辐射事故。

4)检测场地适应性强。该装置结构简单、运输方便,适应范围广,能大大提高工作效率,减少资源浪费,能满足冶金、建筑、电力等多行业、各类复杂环境的使用要求。

5 结束语

这种新型γ源放射源安全贮存装置在野外进行检测时,无须建造检测坑位,方便快捷,降低了检测成本,并且因设置防盗装置和密码锁双重防护,既降低了丢失的风险,又可防止非专业人员打开柜门的辐射伤害事故。有效地解决了目前γ射线检测中运输贮存、工地转运、工地贮存的安全性、便捷性及防盗难题。

［1］中国特种设备检验协会．承压类特种设备无损检测相关知识［M］．2015：136-141．

［2］湖南贝可辐射环境科技有限公司．核技术利用场所辐射环境监测报告［Z］．

［3］ GB Z132—2008 工业 γ射线探伤放射防护标准［S］．

Development of a New Type of Storage Device for Gamma Ray Source

He Neng1Yu Ying1Wang Song2Wang Guri3
(1. Xiangtan Branch of Hunan Special Equipment Inspection & Testing Institute Xiangtan 411204)
(2. Xiangtan Huifeng Equipment Manufacturing Co., Ltd. Xiangtan 411100)
(3. Hunan Huifeng Engineering Testing Co., Ltd. Xiangtan 411100)

The shortcomings of currently used gamma source transportation storage device which cannot be reused, and with poor site adaptability, safety and anti-theft performance de fi ciencies are analyzed. This paper puts forward the functional requirements for novel radiation source storage device design, and introduces a new type of gamma ray source radiation source safety storage device's working principle, overall plan and the key points of the design, and con fi rmed that the device meet the design requirements and the needs of practical use by examples.

Gamma ray source Safe storage device Working principle Example