通道式輻射儀在廢舊鋼鐵檢驗(yàn)中的應(yīng)用
摘要：隨著核工業(yè)的發(fā)展以及放射性同位素的廣泛應(yīng)用，放射性物質(zhì)進(jìn)入廢鋼鐵的機(jī)會(huì)也越來越大，如何對(duì)廢鋼進(jìn)行測(cè)量和防范，本文從介紹放射性和放射性安全標(biāo)準(zhǔn)入手，闡述了通道式輻射儀的運(yùn)行原理及操作方法，投入該設(shè)備后帶來的好處。
一、引言
廢鋼鐵是煉鋼的重要原料，特別是電爐煉鋼。近年來，每年全國(guó)煉鋼合計(jì)需消耗廢鋼鐵約3500～3800萬噸。我國(guó)廢鋼鐵來源的主要途徑是生產(chǎn)返回、社會(huì)收購(gòu)和進(jìn)口廢鋼鐵。生產(chǎn)返回廢鋼鐵一般不涉及放射性問題，而社會(huì)收購(gòu)和進(jìn)口的廢鋼鐵可能會(huì)含有放射性物質(zhì)。社會(huì)收購(gòu)廢鋼鐵涉及范圍非常廣泛，它包含全國(guó)各行各業(yè)。隨著核工業(yè)的發(fā)展以及放射性同位素的廣泛應(yīng)用，放射性物質(zhì)進(jìn)入廢鋼鐵的機(jī)會(huì)也越來越大。廢鋼鐵中的放射性污染問題必須引起我們的嚴(yán)密注意和高度重視。
二、放射性簡(jiǎn)介
放射性是放射性物質(zhì)的一種固有屬性。放射性物質(zhì)按其來源分為天然放射性物質(zhì)和人工放射性物質(zhì)。放射性物質(zhì)可發(fā)射α、β／γ和中子射線。這四種射線對(duì)人體有一定的危害，但只有受射線照射達(dá)到一定量時(shí)，對(duì)人體的危害才能顯現(xiàn)出來，放射性的多少用活度來量度。放射性活度單位貝可勒爾，符號(hào)Bq。人體或器官接受射線的大小用劑量表示，劑量有吸收劑量，單位戈端，符號(hào)Gy，以及劑量當(dāng)量和有效劑量當(dāng)量，單位希沃特，符合Sv。目前國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)職業(yè)輻射工作人員和公眾分別規(guī)定了年有效劑量當(dāng)量基本限值為50mSv和1mSv,同時(shí)規(guī)定了一系列次級(jí)限值，包括導(dǎo)出空氣濃度DHC和導(dǎo)出食入濃度DIC。輻射安全部門和環(huán)境保護(hù)部門的職責(zé)就是制定審管制度，要求營(yíng)運(yùn)單位采取完善的防護(hù)措施對(duì)放射源和實(shí)踐予以管理，防止放射性物質(zhì)意外向環(huán)境釋放，從而防止工作人員和公眾接受劑量超過限值并使其保持合理可達(dá)到的低水平。
三、廢鋼鐵的放射性安全標(biāo)準(zhǔn)
為了保證公眾和環(huán)境的安全，國(guó)家制定了一系列放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)廢鋼鐵回收再利用的放射安全標(biāo)準(zhǔn)有GB13367《放射源和實(shí)踐豁免管理原則》和關(guān)于核設(shè)施退役放射性材料回收再利用標(biāo)準(zhǔn)《反應(yīng)堆退役輻射防護(hù)規(guī)定》。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。GB13367規(guī)定，鋼材的β放射性表面污染≤0.4Bq/cm2，α放射性表面污染≤0.04Bq/cm2在300cm 2上的平均值，經(jīng)過地方環(huán)保部門測(cè)量的批準(zhǔn)，可以回收再利用。活化產(chǎn)物鐵、鈷、錳，β放射性比活度≤1Bq/g在1000kg中的平均值，可以回爐再利用或直接使用，在1～10Bq /g范圍應(yīng)進(jìn)行模型評(píng)價(jià)。任何利用方案都應(yīng)保證公眾個(gè)人接受劑量小于10μSv/a。GB11850對(duì)核設(shè)施退役的設(shè)備材料回收再利用作了規(guī)定。對(duì)β／γ輻射體的設(shè)備材料，在100 0kg中的平均比活度小于1.5Bq/g或其表面固定性污染水平300cm2上的平均值小于0 .8Bq/cm2，經(jīng)輻射防護(hù)部門測(cè)量許可，可送往普通冶煉廠與其它非放射材料一起熔煉，熔煉后的金屬可不受限制再利用。
四、對(duì)廢鋼鐵的輻射測(cè)量和輻射防范
回收后的廢鋼鐵是否帶有放射性，如果有放射性，其污染水平或比活度是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)該進(jìn)行測(cè)量。在我國(guó)，一般情況下回收廢鋼鐵中不會(huì)帶有放射性，但回收核設(shè)施退役設(shè)備或材料時(shí)，應(yīng)經(jīng)地方環(huán)保部門或防護(hù)部門測(cè)量批準(zhǔn)。為了防止意外事件，對(duì)從社會(huì)或其它行業(yè)回收的廢鋼鐵也應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。目前濟(jì)鋼采用通道式和便攜式儀器進(jìn)行測(cè)量。
五、通道式輻射安全檢測(cè)系統(tǒng)工作原理及操作
1、系統(tǒng)組成：大型戶外探測(cè)器4臺(tái)，數(shù)據(jù)中控主機(jī)一臺(tái)，工業(yè)計(jì)算機(jī)一臺(tái)，軟件一套組成；其中每一臺(tái)大型戶外探測(cè)器都由：大體積塑料閃爍體，光電倍增管，前置放大器，接線端子（帶繼電器）組成。如下圖：
2、工作原理：每一臺(tái)戶外探測(cè)器都以并聯(lián)的形式，戶外探測(cè)器將射線通過塑料閃爍體轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再由光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過前置放大器放大后，通過電纜，傳至數(shù)據(jù)中控主機(jī)。數(shù)據(jù)中控主機(jī)通過串口線與計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)安裝有專用軟件，該軟件可以采集探測(cè)器傳遞來的數(shù)據(jù)信號(hào)，量化后顯示在軟件界面中。還可以掃描總線上連接的探測(cè)器，為每一個(gè)探測(cè)器設(shè)置工作電壓，通訊速率等。探測(cè)器工作時(shí)，會(huì)自動(dòng)為塑料閃爍體加上高壓，該高壓為24V升壓產(chǎn)生。隨著電壓的增大，探測(cè)器的靈敏度會(huì)大幅度的增加。數(shù)據(jù)中控主機(jī)后端預(yù)留兩個(gè)聯(lián)動(dòng)接口，均提供220V AC電信號(hào)，已經(jīng)與紅綠燈聯(lián)動(dòng)報(bào)警。
3、技術(shù)參數(shù)及規(guī)格
3.1 γ探測(cè)能量范圍：40keV～2000KeV；滿足IAEA2006 年發(fā)布的《Technical and Functional Specifications for Border Monitoring Equipment》對(duì)門式車輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有關(guān)γ射線探測(cè)效率的要求；系統(tǒng)誤報(bào)警率：＜0.01%；源移動(dòng)速度不大于8km/h
3.2 NORM 拒絕功能：應(yīng)具備判別貨物中天然放射性核素的功能；系統(tǒng)靈敏度一致性：監(jiān)測(cè)區(qū)域高度方向的γ 靈敏度的變化：≤40%。
3.3 工作溫度：﹣40℃～50℃；工作濕度范圍：0～95%不結(jié)露
3.4可連續(xù)錄像； gamma探頭報(bào)警上限：無車輛時(shí)1000cps，有車輛時(shí)1500cps；對(duì)應(yīng)NBR算法報(bào)警：無車輛時(shí)30%，有車輛時(shí)20%；報(bào)警自動(dòng)打印。
4操作程序
4.1 SGSII程序運(yùn)行時(shí)界面如下圖：
軟件啟動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入自動(dòng)獲取本底狀態(tài)，持續(xù)10s
獲取本底后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入測(cè)量模式，開始進(jìn)行測(cè)量
4.2 實(shí)時(shí)狀態(tài)圖標(biāo)含義：
背景輻射監(jiān)測(cè)中無其他物體 背景輻射值超過設(shè)置的警報(bào)值
物體輻射監(jiān)測(cè) 物體的輻射值超出警報(bào)值 背景監(jiān)測(cè)過程中有物體進(jìn)入
4.3如果在背景輻射測(cè)量過程中，紅外探測(cè)器檢測(cè)到有車輛進(jìn)入，那么背景輻射測(cè)量將會(huì)停止。因?yàn)檐囕v的存在很有可能會(huì)改變背景輻射值，所以只有等車輛離開后才能繼續(xù)進(jìn)行背景輻射的測(cè)量。
車輛通過儀器通道時(shí),紅外傳感器會(huì)測(cè)量移動(dòng)速度,儀器自動(dòng)會(huì)進(jìn)入快速輻射監(jiān)測(cè)掃描狀態(tài).
A 掃描結(jié)果,無報(bào)警時(shí),車輛放行通過.
B 掃描結(jié)果有報(bào)警時(shí),
4.5 出現(xiàn)報(bào)警畫面
讓該車輛重新進(jìn)行一次輻射掃描.如果第二掃描無報(bào)警, 應(yīng)認(rèn)為第一次報(bào)警系車輛通過時(shí)對(duì)探頭空間本底干擾所致. 如果第二次仍有報(bào)警, 該車輛極其可疑放射性超標(biāo). 應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步進(jìn)行核查確定究竟是何原因引起輻射監(jiān)測(cè)超標(biāo).
如果是人工放射性核素引起放射性超標(biāo),則要用便攜式輻射檢測(cè)儀確認(rèn)放射源的位置和強(qiáng)度, 并且通知有關(guān)部門進(jìn)行后期的分離安置處理.
如果是僅僅是本底較高天然性輻射造成的輻射超標(biāo)影響,可以考慮放行,但應(yīng)記錄備案.
六、使用通道式輻射儀的好處
該設(shè)備投入使用后，一是能夠探測(cè)進(jìn)廠廢鋼中有無混裝放射源和受過大劑量射線輻射而污染過的廢鋼溶入產(chǎn)品中；二是能夠預(yù)防因過量的放射性物質(zhì)進(jìn)入人體而引發(fā)的急性和慢性的放射病。三是能夠滿足濟(jì)鋼產(chǎn)品使用單位在核查評(píng)估濟(jì)鋼作為供應(yīng)商的資格時(shí)提出的對(duì)進(jìn)廠原料、廢鋼和出廠產(chǎn)品進(jìn)行輻射物檢測(cè)的要求。
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