X—射线探伤室的屏蔽设计计算
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X—射线探伤室的屏蔽设计X—射线探伤室的屏蔽设计计算一、 MG325 型和 MG452 型 X 射线探机的主要技术参数技术参数名称MG325 型M452 型市电电源交流 AC 、（ V ）220220频率，（Hz ）50/6050/60电源容量，（kw ）1010X 射线管管电压，（ kv）15~320，可调20~`450，可调管电压复性，（ %）0.010.01高压温度漂移，（ppm/℃）8080高压纹波，（v ）4040管电流，（ mA ）0~22.5，可调0~15，可调精确度，（ %）± 0.2±0.2管电流温度漂移，（ ppm/℃）50（按要求可达到30）50（按要求可达到30）X 射线束阳极钨靶焦点，（mm3 mm）0.8（大焦点， 1）0.8（大焦点， 1）辐射角（度°）4040X 射线输出量（R2 Am-12 man-1 2 m2） 2.67 3.29漏射线，距焦点1m 处空气比释动能率4.68983 10-3 Gy/h （0.5372R/h） 4.68983 10-3 Gy/h （0.5372R/h）（Gy/h ）二、 X 射线探伤室主要尺寸名称MG325MG452工作房间（ mm3 mm 3 mm）81003 66003 6000120003 66003 6000工件房门（ mm3 mm 3 mm）2100（W ）3 2400（ H）2100 （ W ）3 2400 （H）迷宫门（ mm3 mm3 mm）808（W ）3 2000（ H）808（ W ）3 2000（H ）迷路（ mm3 mm）2155（ L ）3 808（ W ）2155（ L ）3 808（ W ）通排风孔道观察窗水、暖管和电缆过墙沟三、 X 射线屏蔽厚度计算1、计算公式BxtHmt d 2 Q U T d022、X 射线探伤室混凝屏蔽土墙厚度计算结果项目名称X射线管电压，（ kv ）周工作负荷 Q，（ mA 2 min ）X射线透穿率 B xt，（ Sv2 mA -1 2 min-1）混凝土屏蔽层厚度，（ mm）2 倍安全系数的屏蔽厚度，（mm）MG325MG452320450 5400036000 1.6673 10-7 2.503 10-7上表的计算结果是根据X 射线透射率，得出混凝土密度为2.35g/cm3时，其混凝土屏蔽墙的厚度如下：MG325 型的 320kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：mm。
X射线探伤机房的屏蔽设计_丁君鋆
234 科技与企业科技X射线探伤机房的屏蔽设计【摘要】X射线探伤是现代常规无损检测方法之一。
只有进行有效的防护才能保证职业操作人员和公众的安全。
本文主要介绍了如何计算X射线探伤室的防护墙和防护门的厚度。
【关键词】X射线探伤；防护；厚度前言射线探伤是现代常规无损检测方法之一，工业生产上应用十分广泛，它既用于金属检查，也用于非金属检查。
对金属内部可能产生的缺陷，如气孔、针孔、未焊透等，都可以用射线检查。
主要应用的行业有特种设备、船舶、管件制造业等。
射线探伤的基本原理为：当强度均匀的射线束透照射物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，这样，采用一定的检测器（例如，射线照相中采用胶片）检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。
工业射线探伤常用的方法是X射线探伤和γ射线探伤，本文主要讨论X射线探伤机房的屏蔽及优化。
X射线探伤机的X射线管阴极钨丝加热产生电子流，发射的电子经球管内两极高压电场加速后，高速轰击阳极靶，发生轫致辐射效应，产生X射线，利用X射线进行工业无损探伤。
若对X射线探伤机工作时发出的X射线没有防护措施或者防护不当，则会对周围环境造成电离辐射污染。
为了保证职业操作人员和公众的安全，需要对探伤机房的进行有效屏蔽。
1.辐射源项某公司拟使用的一台X射线装置，该装置型号为XXQ－3005，该X 射线装置的最大管电压为300kV，最大管电流为5mA，常用管电压为250kV ，常用管电流为5mA，该台X射线装置年曝光出束总时间约为500小时。
X射线装置拟在探伤机房内中央使用，曝光时出束的主射方向为向下。
2.机房设计2.1参考标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)职业照射：1)由审管部门决定的连续5年的年平均有效剂量(但不可作任何追溯性平均)，20mSv；2)任何一年中的有效剂量50mSv；公众照射：实践使公众中有关关键人群组的成员所受到的平均剂量估计值不应超过下述限值：1)年有效剂量1mSv；2)特殊情况下，如果5个连续年的年平均剂量不超过1mSv ，则某一单一年份的有效剂量可提高到5mSv。
X射线探伤室辐射屏蔽方法、γ射线移动式探伤控制区距离估算、应急预案部分资料
附 录 A （资料性附录）X 射线探伤室的辐射屏蔽方法A.1 探伤室屏蔽要求A.1.1 探伤室辐射屏蔽的剂量参考控制水平A.1.1.1 探伤室墙和入口门外周围剂量当量率（以下简称剂量率）和每周周围剂量当量（以下简称周剂量）应满足下列要求：a) 周剂量参考控制水平（c H ）和导出剂量率参考控制水平（d c,•H ）： 1) 关注点的周剂量参考控制水平cH 如下：对职业工作人员工作区域：c H ≤100μSv/周； 对公众区域：c H ≤5μSv/周。
2) 相应c H 的导出剂量率参考控制水平d c,•H 按式（A.1）计算：)T U t /(H H ⋅⋅=•c d c,................................. (A.1) 式中：d c,•H ——导出剂量率参考控制水平，单位为微希沃特每小时（μSv/h ）；c H ——周剂量参考控制水平，单位为微希沃特每周（μSv/周）；t ——探伤机周照射时间，单位为小时每周（h/周），按式(A.2)计算；U ——探伤机向关注点方向照射的使用因子；T ——人员在相应关注点驻留的居留因子，不同场所与环境条件下的居留因子见表A.1。
IWt ⋅=60 ...................................... (A.2) 式中：W ——X 射线探伤的周工作负荷（平均每周X 射线探伤照射的累积“mA •min ”值），mA •min/周；60——小时与分钟的换算系数，单位为分每小时（min/h ）；I ——X 射线探伤机在最高管电压下的常用最大管电流，单位为毫安（mA ）。
表A.1 不同场所与环境条件下的居留因子b) 关注点最高剂量率参考控制水平max c,•H ：max c,•H ＝2.5μSv/hc) 关注点剂量率参考控制水平c •H ：c •H 为上述a ）中的d c,•H 和b)中的x H ma c,•二者的较小值。
工业探伤室的混凝土屏蔽厚度计算
２ 辐射防护相关 国家标准
探伤室运行时 ，工作人 员和公 众可能受到 的辐射及附加 年有效剂量 ， 需分别满 足《 电离辐射防护与辐射源安全基本标 准》 （ Ｇ Ｂ １ ８ ８ ７ １ －２ ０ ０ ２ ） ｔ ２ ］ 对 辐射工 作人 员 、 公 众附 加年 有效剂
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｆ ｏ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ ｏ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｈ ｔ ｏ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｉ ｔ ．
量２ ０ ｍＳ ｖ 、 ｌ ｍＳ ｖ 的剂量限值要求 ，同时也需满足当地地方标
炸， 将会造成较多人员伤 亡及很大 的经济损失。 焊缝是压力容
器失效 的主要 因素［ １ 】 ， 不论是生产还 是使用 压力容器 的公 司 ，
对其焊缝进行 射线探伤都是必要的。为确保操作人员及公众 免受超 过国家规定 的允许辐 射剂量 ，对射线辐射的防护成为
Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｎｄ Ｉ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ｌ ａ ｌ ｆ ａ ｗ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｏ ｍ （ ｎｃ Ｉ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ Ｘ－ ｒ ａ ｙ ｌ ｆ ａ ｗ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｏ ｍ ａ ｎ ｄ ａ ｇ ａ ｍｍａ ｒ ａ ｙ ｌ ｆ ａ ｗ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｏ ｍ） ａ Ｓ ｎ ａ
射线屏蔽防护计算
射线屏蔽防护屏蔽防护的原理是：射线包括穿透物质时强度会减弱，一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度，在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低辐射水平，使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下，确保人身安全，达到防护目的。
屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。
对于X射线常用的屏蔽材料是铅板和混凝土墙，或者是钡水泥（添加有硫酸钡-也称重晶石粉末的水泥）墙。
屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值层(半价层)的概念。
在X射线检测中利用的是宽束X射线，下表给出了宽束X射线在铅和混凝土中的近似半价层厚度T1/2和1/10价层厚度T1/10。
注意：由于铅板的纯度及纯净度、混凝土的配方以及组织结构上必然存在的差异，因此表中给出的半价层厚度只能作为参考值，在实际应用中必须考虑增加保险量。
超过5rem，一年365天共52周，按国家法定工作时间（即扣除周六、日和法定节假日）应为250天约36周，但为了从严考虑（例如加班），取50周计算得到0.1rem/周的限值，公众人员个人受到的年剂量当量应低于0.5rem,即为0.1rem/周的限值。
如果射线照射工作场地邻近非职业射线照射工作人员的工作现场时，应考虑屏蔽的最大容许剂量当量按公众人员标准计算。
）R—X射线源到操作者的距离，米T—居留因子：全居留T=1（这是表示工作人员在工作场所停留情况的因子，分为全居留、部分居留、偶然居留三种情况。
全居留T=1是指经常有人员停留的地方所考虑的因子，适用于控制区，包括控制室、邻近的暗室、工作室、实验室、走廊、休息室和职业性照射人员常规使用的办公室，以及例如位于射线机房邻近建筑物中用于居留和商店、办公室、居住区、运动场、其他生产工作场所等；部分居留T=1/4是指有部分时间里有人员停留时考虑的因子，适用于非控制区，例如日常非职业性照射人员所用的公共走廊、公共房间、休息室、娱乐室、电梯、无人管理的停车场等；偶然居留T=1/16是指偶然有人员经过情况下考虑的因子，适用于非控制区，例如公共浴室、楼梯、自动电梯、行人、车辆通道等）U—使用因子：充分使用U=1（这是表示射线利用程度的一个因素，分为充分使用、部分使用、不常使用三种情况。
射线屏蔽防护计算
射线屏蔽防护计算Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998射线屏蔽防护屏蔽防护的原理是：射线包括穿透物质时强度会减弱，一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度，在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低辐射水平，使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下，确保人身安全，达到防护目的。
屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。
对于X射线常用的屏蔽材料是铅板和混凝土墙，或者是钡水泥（添加有硫酸钡-也称重晶石粉末的水泥）墙。
屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值层(半价层)的概念。
在X射线检测中利用的是宽束X 射线，下表给出了宽束X射线在铅和混凝土中的近似半价层厚度T1/2和1/10价层厚度T1/10。
注意：由于铅板的纯度及纯净度、混凝土的配方以及组织结构上必然存在的差异，因此表中给出在屏蔽防护计算中，需要考虑两个方面的因素，即由射线源直接穿过屏蔽物的初级辐射屏蔽，还有射线在屏蔽物上引起的散射辐射也是需要考虑屏蔽的。
下面结合具体例题予以说明：[1]初级X射线屏蔽：首先确定屏蔽透射量，然后根据由实验测量得到的射线减弱曲线求出所需要的屏蔽层厚度。
屏蔽透射量B=PR2/WUT式中：B—X射线的屏蔽透射量 R/(mAmin) (在1米处) 数值上：1R≈1remP—每周最大容许剂量当量：职业性照射为P=周；放射性工作场所邻近人员P=周（注：根据GB4792-1984《放射卫生防护基本标准》规定放射性工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不应超过5rem，一年365天共52周，按国家法定工作时间（即扣除周六、日和法定节假日）应为250天约36周，但为了从严考虑（例如加班），取50周计算得到 rem/周的限值，公众人员个人受到的年剂量当量应低于0. 5rem,即为 rem/周的限值。
如果射线照射工作场地邻近非职业射线照射工作人员的工作现场时，应考虑屏蔽的最大容许剂量当量按公众人员标准计算。
X—射线探伤室的屏蔽设计计算
X—射线探伤室的屏蔽设计X —射线探伤室的屏蔽设计计算一、MG325型和MG452型X 射线探机的主要技术参数二、X 射线探伤室主要尺寸 三、X 射线屏蔽厚度计算 1、计算公式22d T U Q d H B mt xt ⋅⋅⋅⋅=2、X 射线探伤室混凝屏蔽土墙厚度计算结果上表的计算结果是根据X 射线透射率，得出混凝土密度为2.35g/cm 3时，其混凝土屏蔽墙的厚度如下：MG325型的320kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：mm 。
MG452型的450kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：mm 。
3、 X 射线探伤室防护门铅屏蔽层厚度的计算结果4、 X 射线探伤Z 型迷路防护门铅屏蔽厚度的计算结果 （1）Z 型迷路有效长度L eff ：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+-=21232221232102221i i effW W W W L L ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=2122212225808088082580808808212155 mm 2038=（2）Z 型迷外入口减弱倍数K 2：)(07.1202020eff sL dm Z eFd H t T D K +-⨯⋅⋅⋅⋅=776.351440020207.01014016.27)04.24(07.123=⨯⋅⨯⨯⨯⨯=+--e K Z （3）Z 型迷路外入口的铅门屏蔽层厚度)2.1ln(12K μ=∆mm cm 1.4409.04.20347.8===5 、X 射线探伤室屋顶混凝土屏蔽层厚度假定X 射线机探伤对直接对屋顶照射，只有漏射线和散射线对屋顶照射。
（1）漏射线辐射屏蔽由于M325型和MG452型X 射线探伤机的说明书未给出其漏射辐射的空气吸收剂量，根据现有资料给出虚拟值为46.9×10-3Gy/h 。
减弱倍数为：2d H T D Km L ⋅=辐射剂量减弱K 倍所需的1/10减弱厚度的数目为：K n log =2logd H t T D m L ⋅⋅⋅=（2）散射线辐射屏蔽Fd d T Q S H B se se mt s 400)()(22⋅⋅⋅=GM325型320kv ： 11322min 10605.39.476540000019.04007.031.0---⋅⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=mA rem B sGM452型450kv ：11322min 10419.59.476360000019.04007.031.0---⋅⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=mA rem B s 散射线混凝土屏蔽层厚度（3）散射辐射和漏射辐射混合屏蔽根据散射辐射和漏射辐射叠加时，其屏蔽厚度的取值原则，由泄漏辐射屏蔽厚度与散射辐射屏蔽厚度之差决定之。
某公司X射线探伤室辐射防护屏蔽计算
104科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1 项目概况某公司拟建一座X射线探伤室,并购置2台X射线探伤机(型号分别为定向2005型和周向2505型),用于对压力容器进行无损检测,提高产品的质量与生产安全。
2 新建探伤室的设计平面布局X 射线探伤室的设计应依据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871-2002[1]、《工业X射线探伤卫生防护标准》GBZ117-2006[2]进行设计,探伤室占地面积为229.71m 2。
X 射线探伤室由曝光室、操作室、暗室、评片室组成。
操作室通过迷道和铅防护门与曝光室相连通,排风系统设于曝光室东南角,U 型布置,远离工件门,可及时将探伤工作过程中产生的有害气体排出室外,同时,探伤室还设置了门机联锁、摄像头、紧急停止按钮(4个)等,确保探伤工作时不会对工作人员及公众造成辐射影响。
3 辐射防护屏蔽计算使用X射线探伤机进行工作时,本项目需使用电压为最大为250kV,电流为5mA的周向探伤机作为该探伤室设计的基础。
计算公式如下[3][4]:(1)防护墙与工件门的屏蔽UQ W r H priLW X2式中:X 为X射线透射率R ·mA -1·min -1(在1米处)数值上:1R≈1rem;LW H 为关注点处周控制剂量当量率,本次计算取wk mSv H LW /1.0 ;i pr r 为X射线管焦点至东、南、西、北四面墙外参考点的最短距3m 、2m、3m、2m;Q 为居留因子(无量纲),1 Q ;U 为束定向因子(无量纲),1 U ;W 为有效工作负荷W =5(d)×1(h)×60(min)×5(mA)=1500mA ·min/wk;考虑二倍的安全系数,在计算结果的基础上再加上一个半值层的防护厚度(混凝土2.8cm)。
(2)顶棚的屏蔽3.1102231067.0D f d d H B e S i W XS 式中:W H --最大容许剂量当量率;2i d --辐射源到屋顶上方约2m左右的距离;e f --安全系数;10D --1m处吸收剂量指数率; --辐射源于屏蔽墙所张的仰角(立体角),单位为球面度。
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X—射线探伤室的屏蔽
设计
X —射线探伤室的屏蔽设计计算
一、M Ｇ３２5型和MG452型Ｘ射线探机的主要技术参数
二、Ｘ射线探伤室主要尺寸 三、X 射线屏蔽厚度计算 1、计算公式
2
2
d T U Q d H B mt xt ⋅⋅⋅⋅=
2、X 射线探伤室混凝屏蔽土墙厚度计算结果
上表的计算结果是根据Ｘ射线透射率，得出混凝土密度为2.35g/cm ３时，其混凝土屏蔽墙的厚度如下:
ＭＧ３２５型的320kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为：mm 。
MG ４52型的450kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为:m ｍ。
3、 X 射线探伤室防护门铅屏蔽层厚度的计算结果
4、 X 射线探伤Z 型迷路防护门铅屏蔽厚度的计算结果 （1)Z 型迷路有效长度L ｅff :
⎪⎭
⎪⎬
⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-++⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+-=21
23222
1232102221i i eff
W W W W L L ⎪⎭
⎪⎬
⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=2
122
212225808088082580808808212155 mm 2038=
（２)Z 型迷外入口减弱倍数K 2:
)
(07.1202020eff s
L d
m Z e
F
d H t T D K +-⨯⋅⋅⋅⋅=
776.3514400
20207.01014016.27)
04.24(07.12
3=⨯⋅⨯⨯⨯⨯=
+--e K Z （3）Z 型迷路外入口的铅门屏蔽层厚度
)2.1ln(1
2K μ
=
∆
mm cm 1.4409.04
.20347
.8===
5 、X 射线探伤室屋顶混凝土屏蔽层厚度
假定X 射线机探伤对直接对屋顶照射,只有漏射线和散射线对屋顶照射。
(1)漏射线辐射屏蔽
由于Ｍ3２５型和MG45２型X 射线探伤机的说明书未给出其漏射辐射的空气吸收剂量，根据现有资料给出虚拟值为４6．9×１0-3Ｇy/h 。
减弱倍数为:2
d H T D K
m L ⋅=
辐射剂量减弱Ｋ倍所需的1/1０减弱厚度的数目为:
K n log =
2
log
d H t T D m L ⋅⋅⋅=
(2）散射线辐射屏蔽
F
d d T Q S H B s
e se mt s 400)
()(2
2⋅⋅⋅=
GM3２5型3２0k ｖ:
11322min 10605.39
.476540000019.04007.031.0---⋅⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=mA rem B s
G Ｍ452型45０kv ：11322min 10419.59
.476360000019.04007.031.0---⋅⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=mA rem B
s
散射线混凝土屏蔽层厚度
（3)散射辐射和漏射辐射混合屏蔽
根据散射辐射和漏射辐射叠加时,其屏蔽厚度的取值原则，由泄漏辐射屏蔽厚度与散射辐射屏蔽厚度之差决定之。
其差值ΔL=L S-L L。
探伤屋顶混凝屏蔽层厚度：
四、X射线探伤主要设计参数:
五、X射线探伤室的通风
X射线照空气，可使空气内产生臭氧和氮氧化物，而臭氧空气中浓度限值为0.1pｐm,氮氧化物空气中浓度限值为5ppm。
探伤室的容积ＭG３２5型(３2０kV）为２01．５2ｍ3、MG452型(４50kV)为ｍ3,为了有效排除有害的气体即臭气和氮化物，建议探
伤室的排速率选取m3ｍｉn-１~m3miｎ-1为宜。