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HJ 979-2018 电子加速器辐照装置辐射安全和防护

5.2.1屏蔽设计计算应包括：辐照室和主机室及各自迷道、屋顶、孔洞等。

5.2.1屏蔽设计计算应包括：辐照室和主机室及各自迷道、屋、孔洞等 5.2.2屏蔽设计和计算结果应在设计文件中加以说明。 5.2.3电子加速器辐照装置的屏蔽计算方法可参见附录A。对于专用X射线辐照装置，应 根据加速器厂商提供的转换靶参数或X射线发射率进行计算。对于既可用于电子束辐照也 可用于X射线辐照的辐照装置，应按照电子加速器辐照装置的屏蔽计算方法计算

GB/T 454-2020 纸 耐破度的测定6电子加速器辐照装置的安全设计

在电子加速器辐照装置的设计中必须设置功能齐全、性能可靠的安全联锁保护装置，对 控制区的出入口门、加速器的开停机和束下装置等进行有效联锁和监控。 安全联锁引发加速器停机时必须自动切断高压。 安全联锁装置发生故障时，加速器不能运行。安全联锁装置不得旁路，维护与维修后必 须恢复原状。

1）钥匙控制。加速器的主控钥匙开关必须和主机室门和辐照室门联锁。如从控制台 上取出该钥匙，加速器应自动停机。该钥匙必须与一台有效的便携式辐射监测报 警仪相连。在运行中该钥匙是唯一的且只能由运行值班长使用：

（2）「机联锁。辐照室和主机室的门必须与束流控制和加速器高压联锁。辐照室I或 主机室门打开时，加速器不能开机。加速器运行中门被打开则加速器应自动停机； （3）束下装置联锁。电子加速器辐照装置的控制与束下装置的控制必须建立可靠的接 口和协议文件。束下装置因故障偏离正常运行状态或停止运行时，加速器应自动 停机； （4）信号警示装置。在控制区出入口处及内部应设置灯光和音响警示信号，用于开机 前对主机室和辐照室内人员的警示。主机室和辐照室出入口设置工作状态指示装 置，并与电子加速器辐照装置联锁； 5）检按钮。主机室和辐照室内应设置“巡检按钮”，并与控制台联锁。加速器开 机前，操作人员进人主机室和辐照室按序按动“巡检按钮”，查有无人员误留。 6）防人误入装置。在主机室和辐照室的人员出入口通道内设置三道防人误入的安全 联锁装置（一般可采用光电装置），并与加速器的开、停机联锁； （7）急停装置。在控制台上和主机室、辐照室内设置紧急停机装置（一般为拉线开关 或按钮），使之能在紧急状态下终止加速器的运行。辐照室及其迷道内的急停装 置应采用拉线开关并覆盖全部区域。主机室和辐照室内还应设置开门机构，以便 人员离开控制区； （8）剂量联锁。在辐照室和主机室的迷道内设置固定式辐射监测仪，与辐照室和主机 室的出人口门等联锁。当主机室和辐照室内的辐射水平高于仪器设定的國值时 主机室和辐照室门无法打开； （9）通风联锁。主机室、辐照室通风系统与控制系统联锁，加速器停机后，只有达到 预先设定的时间后才能开门，以保证室内臭氧等有害气体浓度低于允许值； （10）烟雾报警。辐照室应设置烟雾报警装置，遇有火险时，加速器应立即停机并停 止通风。

6. 3. 1 电气系统

（1）必须按加速器装置及厂房建设和公用工程的供电条件设计，确保电压电流的稳定 度。 （2）主机室、辐照室、控制室应设置应急照明系统。 （3）各供电系统及相关设备应有可靠的接地系统。 （4）凡有高压危险的部位，应设置高压联锁、高压放电保护装置，

6. 3. 2 给水系统

（1）应根据加速器装置总用水 定裕量的水流量和水压。 艺要求的水质、水温、热交换负荷进行设计

6. 3. 3通风系统

（1）主机室和辐照室应设置通风系统，以保证辐照分解产生的臭氧等有害气体浓度满 足GBZ2.1的规定。有害气体的排放应满足GB3095的规定。 （2）臭氧的产生和排放，其计算模式和参数见附录B。 （3）辐照室内的主排气口应设置在易于排放臭氧的位置，例如扫描窗下方的位置

（4）排风口的高度应根据GB3095的规定、有害气体排出量和辐照装置附近环境与气 象资料计算确定

7日常检修（管理）及记录

7.1装置的维护与维修

辐照装置营运单位必须制定辐照装置的维护检修制度，定期巡视检查（检验）每台加速 器的主要安全设备，保持辐照装置主要安全设备的有效性和稳定性。 安全设施的变更，需经设计单位认可，并经监管部门同意后才能进行，

电子加速器辐照装置上的常用安全设备应每天进行检查，发现异常情况时必须及时修 复。常规日检查项目应至少包括下列内容： （1）工作状态指示灯、报警灯和应急照明灯 （2）辐照装置安全联锁控制显示状况； （3）个人剂量报警仪和便携式辐射监测仪器工作状况

电子加速器辐照装置上的重要安全设备或安全程序应每月定期进行检查，发现异常情况 时必须及时修复或改正。月检查项目至少应包括： （1）辐照室内固定式辐射监测仪设备运行状况： （2）控制台及其他所有紧急停止按钮； （3）通风系统的有效性； （4）验证安全联锁功能的有效性； （5）烟雾报警器功能正常。

电子加速器辐照装置的安全状况应每6个月定期进行检查，发现异常情况时必须及时采 取改正措施。其检查范围至少应包括： （1）配合年检修的检测； （2）全部安全设备和控制系统运行状况。

辐照装置营运单位必须建立严格的运行及 见定完成运行日志的记录，记录与装置有关的 下少于下列内容： （1）运行工况； （2）辐照产品的情况； （3）发生的故障及排除方法； （4）外来人员进入控制区情况； （5）个人剂量计佩戴情况：

辐照装置营运单位必须建立严格的运行及维修维护记录制度，运行及维修维护期间应按 现定完成运行日志的记录，记录与装置有关的重要活动事项并保存日志档案。记录事项一般 不少于下列内容： （1）运行工况； （2）辐照产品的情况； （3）发生的故障及排除方法； （4）外来人员进入控制区情况； （5）个人剂量计佩戴情况；

（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。

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

GJB 6238.4-2008 特种航空炸弹效应试验方法 航空照明炸弹伞炬系统降速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）

GB/T 40517-2021 太阳能中低温蓄热装置C (t) = PT T. I