γ辐射源环境影响评价的剂量估算方法
付锦;裴承凯
【摘 要】This paper introduces the basic method and procedures of dose estimation by studing the impact of gamma radioactive source to the environment, workers and the public in EIA, including air absorption dose rate calculation of point source, atmospheric backscatter estimation, the annual effective dose equivalent estimation of the workers and the public, estimation of ozone yields by radiation. It also summarized several problems which should be paid attention to in EIA of gamma radioactive source.%针对环境影响评价中γ辐射源对环境、工作人员及公众的影响,提出剂量估算的基本方法步骤.包括点源的空气吸收剂量率计算,大气反散射辐射剂量率估算,工作人员和公众年有效剂量当量估算,辐射致臭氧产额估算.并指出了γ辐射源环评需要注意的问题. 【期刊名称】《铀矿地质》
【年(卷),期】2012(028)004
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【总页数】6页(P233-238)
【关键词】环境影响评价;辐射;γ放射源
【作 者】付锦;裴承凯
【作者单位】核工业北京地质研究院,北京100029;核工业北京地质研究院,北京100029
【正文语种】中 文
【中图分类】P631.6+2;X8
随着国民经济的高速发展，核技术在各行各业得到了越来越广泛的应用，因此，环境的辐射安全也日益重要。γ辐射源是应用比较广泛的放射性源，其环境评价特点在辐射环境评价中具有普遍意义。评价放射源对环境的影响、估算工作人员和公众的年有效剂量当量，是此类环评的主要目的。本文通过一个γ辐射源标准装置的环评实例，探讨含有γ辐射源的辐射装置环境影响评价的监测、布点和工作人员及公众的年有效剂量当量估算方法。本文所评价的标准装置主要用于对辐射防护仪器和计量器具进行刻度，内含一个60 Co源，设计 放射性活度为3.7×1013 Bq，虽然该枚放射源的当前放射性活度小于2.54×1012 Bq，但依照国家相关的法律法规，仍需按照设计放射性活度进行评价，该放射性源为一级放射性源，需编写环境影响评价报告书[1]。
该装置对环境的影响主要是电离辐射。装置中的60Co源，设计放射性活度为3.7×1013 Bq，当前放射性活度为254.19×1010 Bq，换算回源引进时的实际放射性活度为3.107×1013 Bq。源外铅防护装置为圆柱形结构，非工作状态时，源处于安全位置（即存储位）；工作状态时，控制台控制电机将源移到准直孔部位（即工作位），点源对准铅准直孔，定向发射γ射线。由于使用单位引入该源时间较早，装置参数没有留存，无法得知其引进时的具体参数，只能根据实测和计算来估算剂量。
为了了解本装置对工作人员和公众的辐射影响，结合装置的实际情况，采用现场实测和计算相结合的方法进行估算。郑渊洁博客
2.1.1 装置外各控制点吸收剂量率估算
γ射线照射量标准装置存放场所为混凝土结构的γ射线照射量标准装置实验室（也称源库）。
实验室长为21m、宽为10m、高为10m，混凝土南北墙厚度1m、东西墙厚度2m，实验室出口通过一条S形迷道与控制室相连。
表1是现场测量的放射源在存储位和工作位两种状态下，γ射线照射量标准装置实验室各参考点空气中γ辐射吸收剂量率测量值。表1表明，源位于存储位时，与控制室相通的迷道内拐弯处、迷道尽头处和迷道入口处空气吸收剂量率基本接近本底水平。源处于工作位时，控制室、迷道拐弯处空气吸收剂量率接近本底水平，迷道尽头空气吸收剂量率高于本底4～5倍。下面就主要控制点做详细计算。
图1是60 Co源的铅防护装置及该装置周围测量布点图。图中东所指的方向为γ射线主射方向，非工作状态时，60 Co源处于存储位；工作状态时，60 Co源经电机带动移动到工作位，经准直孔发射γ射线。当源位于存储位时，在铅屏蔽装置四周外壁进行空气吸收剂量率实测，图中B、C、D、E、F为空气吸收剂量率测点，测点距防护装置外壁10cm。经实测，屏蔽装置北端B点、东端C点（距离源约30cm）、西端北侧D点、西端南侧E点、南端F点空气吸收剂量率测量值分别为4.6、4.6、2.0、1.4、1.0μGy/h，由于存储位时源位于铅屏蔽装置的西端，在南端E点空气吸收剂量率已经降至本底水平附近。换算到设计放射性 活度（3.7×1013 Bq）下B～F点的吸收剂量率分别为67.0、67.0、29.1、20.4、14.6μGy/h。
为了得到铅屏蔽装置的屏蔽衰减倍数K，需要计算60 Co源在当前放射性活度下的空气吸收剂量率，60Co源为点源，采用如下公式计算空气吸收剂量率：
式中：D为计算点的空气吸收剂量率（mGy/h）；A为点源的放射性活度（Bq）；R为点源与计算点之间的距离（cm）；Γ为点源转换因子（C·cm2·kg－1·Bq－1·h－1）；f为照射量单位（C·kg－1）对于吸收剂量单位（Gy）的转换系数，其中，60 Co源的Γ＝9.24×10－11（C·cm2·kg－1·Bq－1·h－1），f ≈2.22×10－4（mGy·C－1·kg），60 Co点源的现有放射性活度A＝254.19×10－10 Bq。
由式（1）估算，源处于工作位时，60 Coγ源在当前放射性活度下距其1m处的空气吸收剂量率为788.04mGy/h。B点所测空气吸收剂量率为4.6μGy/h（距源约30cm），换算到距源1m处（源处于安全位时）空气吸收剂量率为0.410μGy/h，那么铅屏蔽衰减倍数K＝788.04÷（0.41×10－3）＝1.9×106，60Coγ射线能量为1.332MeV和1.173MeV，取平均能量1.25MeV，查 《辐射防护基础》[2]，对应铅屏蔽厚度为24cm，据此推断该装置铅厚度
为24cm。
二十大报告主题目前，源在工作位时，γ射线主射方向射线经过东墙（2m厚）的混凝土墙屏蔽后（混凝土减弱倍数为2.6×108[3]），混凝土墙外的吸收剂量率降为6×10－5μGy/h，已达到本底水平。
表2列出了根据前述铅屏蔽厚度计算得到的以上各控制点空气吸收剂量率。可见，源处在工作位时各控制点的空气吸收剂量率大于源处于存储位时相应各控制点的空气吸收剂量率，换言之，如果源在工作位时源库外各控制点的空气吸收剂量率达标了，源在存储位时相应各控制点的空气吸收剂量率也自然达标。从表2可以看出，源在工作位设计放射性活度下准直孔方向上空气吸收剂量率最大，应以此最大空气吸收剂量率来估算。由于在γ射线主射方向的源库东墙外与源的距离最近，该处是源库外空气吸收剂量率的最大值点，其值为4.37nGy/h，已达本底水平，据此可以推断，源库外其他位置空气吸收剂量率均可达到本底水平。源库内各处空气吸收剂量率虽然高，但在工作时，源库内是无人的。源在存储位时，空气吸收剂量率值的最大点是在设计放射性活度下距准直孔30cm处，此处空气吸收剂量率值为66.96μGy/h，离开该点1m处空气吸收剂量率下降至6.03μGy/h。因此，如果更换
为设计放射性活度钴源，源库内距源较近的位置空气吸收剂量率还是比较大的，工作人员应尽量减少在源库的滞留时间并需穿戴铅衣等防护设备。
2.1.2 控制室操作台吸收剂量率估算山东省行政程序规定
在当前放射性活度下，控制室内操作台处实测空气吸收剂量率已达到本底水平。控制室操作台距源的直线距离为18m，其间有2m厚的混凝土屏蔽（衰减倍数K＝2.6×108）和24cm厚的铅屏蔽（衰减倍数K＝1.9×106），因此，在设计放射性活度下，当不考虑空气吸收剂量率的距离衰减，只考虑屏蔽衰减时，在控制台处空气吸收剂量率降至26×10－8μGy/h，已达到本底水平。
2.1.3 散射剂量率估算
无线modem钴源在源库的最南侧，距离北侧的迷道尽头垂直距离为20m，因此，γ射线需经过近20m的距离到达迷道尽头处。经实测，当前放射性活度下，源工作时，迷道尽头的空气吸收剂量率为0.305μGy/h，换算到设计钴源放射性活度（3.7×1013 Bq）下，这里的吸收剂量率达到4.44μGy/h。γ射线再经过迷道的散射，和第2道5cm厚铅钢复合门的隔离，到达迷道入口已经微乎其微了。
李福菊
由于大气的反散射作用，在60 Co源库的周围会形成辐射场。P点的天空反散射辐射剂量率公式可用下式计算[4]：
式中：HS为P点天空反散射辐射剂量当量率（mSv·h－1）；A 为源的放射性活度（Bq）；CF 为点源转换因子（mSv·m2·Bq－1·h－1）；H为天空反射点到源的垂向距离（m）；x为源至计算点的水平距离（m）；Ω为辐射源对天空所张的仰角（立体角）（°）；k为屋顶材料对射线的衰减倍数，无量纲。其中60 Co源的CF＝2.5×10－10 mSv·m2·Bq－1·h－1，H＝12.5m，Ω＝76°，屋顶为2m厚的混凝土硂，k＝2.6×108。据式（2），以60 Co源的放射性活度A＝3.7×1013 Bq计算γ照射量标准装置实验室周围与源的距离x＝10、20、30m处的天空反散射辐射剂量当量率分别为2.3×10－6、1.1×10－6、5.6×10－7μSv/h，随着距离的增大此值会逐渐降低。可见，天空反散射的附加剂量率很小。这里还没有考虑铅屏蔽装置在天空方向的屏蔽，实际上，除了房顶的混凝土屏蔽，源在天空方向还有铅室的屏蔽，若考虑它的影响，这个值将更低。因此，天空反散射作用所引起的辐射不会对周围环境和公众造成影响。
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