Промышленные источники ионизирующих излучений

В промышленности и в других отраслях активной деятельности человека источники ионизирующих излучений в абсолютном большинстве случаев применяются в виде источников закрытого типа.

Источники внешнего воздействия. ионизирующих излучений по физико-технологическому принципу действия распределяются по следующим основным группам:

• радиоизотопные источники электрической энергии;
• мощные радиационные устройства с источниками гамма-излучений и с ускорителями электронов;
• радиационные дефектоскопы;
• радиоизотопные приборы;
• высокочувствительные установки для ядерно-физических методов анализа.

Мощные гамма-установки широко применяются в радиационной химии, особенно в нефтехимии, для получения новых химических соединений и придания материалам новых свойств; для стерилизации пищевых продуктов; в научно-исследовательских целях.

В промышленности и научно-исследовательских учреждениях используются установки рентгеновского излучения низких энергий для исследования внутренней структуры кристаллов.

Все более масштабные размеры принимает использование атомных реакторов в качестве энергетических установок на атомных электростанциях и ледокольном флоте.

К группе потенциальных производственных источников ионизирующей радиации относятся предприятия по добыче, переработке и получению расщепляющих материалов и искусственных радиоактивных веществ (предприятия атомной промышленности): урановые рудники, гидрометаллургические заводы по получению обогащенного урана и очистке урановых концентратов, заводы по производству ядерного горючего.

Естественные радиоактивные нуклиды могут встречаться на неурановых рудниках и предприятиях промышленности редких металлов.

К основным, наиболее распространенным источникам ионизирующего излучения в промышленности, относятся радиоизотопные приборы (РИП) и гамма-дефектоскопические аппараты, являющиеся источниками закрытого типа. Радиоизотопные приборы представлены толщиномерами, уравнемерами, плотномерами, нейтрализаторами статического электричества, счетчиками предметов, переносными радиометрическими приборами для измерения влажности и плотности различных сред.

В толщиномерах используют β- и γ-активные изотопы для автоматического контроля и измерения толщины прокатываемого металла, бумаги, толщины стенок трубопроводов и емкостей. В основе действия толщиномеров лежит зависимость степени поглощения радиоактивного излучения от толщины облучаемого предмета.

Гамма-уровнемеры, широко применяемые в металлургической промышленности, используются при непрерывной разливке стали, обеспечивают автоматическое регулирование уровня стали. Уровнемеры применяются также для измерения и контроля уровня жидких и сыпучих материалов в металлургической, угольной и химической промышленности.

Для борьбы со статическим электричеством, возникающим при переработке изделий в химической, текстильной, бумажной, полиграфической и других отраслях промышленности, успешно применяют радиоизотопные нейтрализаторы. Действие радиоизотопных нейтрализаторов основано на способности α-частиц, испускаемых радиоактивным изотопом плутония-239, или β-частиц, испускаемых тритием, ионизировать воздух. Ионы с зарядами, противоположными заряду материала, будут перемещаться к нему и нейтрализовать его заряды.

В текстильной промышленности радиоизотопные нейтрализаторы применяют на чесальных, гребнечесальных, ленточных, сновальных, шлихтовальных, стригальных, ворсовальных машинах, при переработке натуральных и химических волокон; в полиграфической промышленности на листорезальных, печатных машинах.

В металлообрабатывающих и литейных цехах радиоизотопные приборы используют для блокировки агрегатных станков и машин и на автоматических линиях.

Радиоизбтопные блокирующие устройства, широко применяемые на машиностроительных заводах, автоматически регулируют работу прессов. В механических цехах применяется бесконтактный радиоизотопный метод контроля целостности инструмента, в основе которого лежит регистрация интенсивности β-излучения. При поломке инструмента пучок β-излучения попадает на приемник, выходные контакты электромагнитного реле, разрывает цепь электропривода автоматической линии, что приводит к ее остановке.

Радиационная опасность при изготовлении, транспортировке, хранении, установке и эксплуатации РИП определяется следующими факторами:

• гамма-излучением и тормозным излучением;
• рентгеновским излучением;
• альфа - и бета-излучением;
• потоками нейтронов;
• радиоактивным загрязнением рабочих поверхностей блока источников излучения РИП, оборудования и т. п.

Защитные мероприятия осуществляются с учетом воздействия на человека всех вышеперечисленных видов излучения и направлены на снижение суммарной экспозиционной дозы излучения до допустимого уровня.

На предприятиях, осуществляющих изготовление, транспортировку, хранение, установку и экспулатацию РИП, определяется перечень лиц, относящихся к категориям А и Б.

Категория А устанавливается по согласованию с ТУ. К ней относится персонал, осуществляющий изготовление, установку и наладку РИП. К категории Б относится персонал, эксплуатирующий РИП.

Радиоизотопные приборы по степени радиационной опасности подразделяются на следующие группы: 1-я группа – РИП с источниками альфа - и бета-излучений активностью до 5 мКи (нейтрализаторы статического электричества, светознаки с использованием трития до 2 Ки); 2-я – РИП с источниками альфа - и бета-излучений активностью от 5 до 50 мКи, светознаки с использованием трития от 2 до 25 Ки; 3-я – РИП с источниками гамма-излучений, создающими мощность экспозиционной дозы излучения более 0,23 мкР/с на расстоянии 1 м от поверхности РИП, или с источниками бета-излучения активностью более 50 мКи и светознаки с использованием трития активностью выше 25 Ки.

Мощность экспозиционной дозы излучения на поверхности РИП не должна превышать 10 мР/ч, а на расстоянии 1 м от поверхности РИП – 0,3 мР/ч.

Организация работы РИП должна осуществляться в строгом соответствии с «Санитарными правилами устройства и эксплуатации радиоизотопных приборов» (1980), в которых изложены основные санитарно-технические требования к РИП, правила учета, хранения, транспортировки, размещения и эксплуатации. Предприятие, получившее РИП, должно организовать хранение блоков источников излучения в специально отведенном отдельном помещении. Мощность дозы излучения на наружной поверхности стен и двери этого помещения не должна быть более 0,3 мбэр/ч.

Требования к размещению и безопасной эксплуатации радиочастотных приборов устанавливаются в зависимости от группы РИП. РИП 3-й группы размещаются в местах, максимально удаленных или огражденных от постоянных рабочих мест.

При использовании РИП 2-й и 3-й групп обязательно должны соблюдаться следующие требования: пучок излучения должен быть направлен в сторону, наиболее безопасную для персонала; установка РИП должна быть на расстоянии, безопасном для обслуживающего персонала и других лиц.

Максимально ограничивается время пребывания персонала на расстоянии менее 1 м от поверхности блока источников излучения. Предприятие, проводившее установку и наладку РИП, обязательно осуществляет дозиметрические измерения: на наружной поверхности блока источников излучения, на расстоянии 1 м от наружной поверхности блока источника излучения и на рабочих местах, близко расположенных к месту установки РИП.

Радиоактивное излучение используется также для изучения внутреннего строения (макроструктуры) изделий или заготовок на наличие скрытых дефектов – гамма дефектоскопия. Она широко применяется в судостроении, машиностроении, металлургии, при строительстве магистральных трубопроводов, тепловых и атомных электростанций для контроля качества сварки, пайки и литья, выявления трещин, раковин, определения их форм и размеров.

Гамма-дефектоскопия различается по способу регистрации излучения, прошедшего через контролируемый объект. Для гамма-дефектоскопии используют следующие искусственные радиоактивные изотопы: цезий-137, кобальт-60, иридий-192, европий-152, европий-154, европий-155, селен-75, тулий-170, самарий-145, церий-144. Выбор источника излучения зависит от толщины и материала просвечиваемого объекта. Наиболее широко в промышленной гамма-дефектоскопии применяют радиоизотоп иридий-192.

Гамма-дефектоскопия может осуществляться направленным (конусным) пучком излучения при просвечивании сплошных деталей и путем панорамного просвечивания, когда источник излучения помещается внутри полой детали или между несколькими деталями.

Для просвечивания изделий гамма-излучением применяют стационарные, передвижные и переносные гамма-дефектоскопы, содержащие защитное устройство с источником гамма-излучения, систему управления выпуском и перекрытием пучка излучения, систему сигнализации о положении источника, систему блокировки предотвращающую возможность облучения персонала, и средства ориентации пучка излучения относительно контролируемого объекта.

В процессе гамма-дефектоскопии осуществляются следующие основные операции:

• 1) доставка гамма-источника к месту просвечивания;
• 2) установка гамма-источника и кассет с рентгеновской плёнкой у просвечиваемого объекта;
• 3) просвечивание;
• 4) снятие кассеты и источника и транспортировка его к месту хранения.

При выполнении этих операций возможно облучение персонала. Опасность облучения возрастает при ремонте и перезарядке дефектоскопов. При просвечивании массивных изделий конусным (направленным) пучком и при панорамном просвечивании, а также при просвечивании в труднодоступных местах происходит сравнительно равномерное облучение дефектоскопистов.

Гамма-дефектоскопия с применением переносных и передвижных гамма-дефектоскопов может осуществляться в полевых условиях, на стапелях, при контроле качества изделий на строительно-монтажных площадках и качества сварных магистральных трубопроводов.

Просвечивание изделий может также осуществляться в условиях цеха и в специально оборудованных лабораториях. Организация работ по радиоизотопной дефектоскопии металла должна проводиться в строгом соответствии с «Санитарными правилами по радиоизотопной дефектоскопии» (1975).

При гамма-дефектоскопии в одноэтажных цехах, на открытых площадках, в полевых условиях устанавливаются размеры и маркируется радиационно-опасная зона, в пределах которой мощность дозы превышает 0,3 мР/ч. На границе этой зоны устанавливаются предупреждающие надписи и знаки радиационной опасности, хорошо видимые на расстоянии не менее 3 м. При этом избираются наиболее безлюдные места. По возможности просвечивание в цехах проводится в нерабочее время.

Пучок излучения должен быть направлен преимущественно вниз или вверх – в сторону от ближайших рабочих мест.

Излучение, прошедшее через просвечиваемое изделие, перекрывается защитным барьером такой толщины, чтобы обеспечить снижение мощности дозы на рабочих местах и смежных помещениях до 0,1 мР/ч. При панорамном просвечивании (просвечивание незащищенным источником) персонал должен находиться в безопасном месте (на определенном безопасном расстоянии или за защитой). При этом могут применяться только дефектоскопы с дистанционным управлением и механизмом перемещения источника излучения из положения хранения в рабочее положение и обратно.

При проведении дефектоскопических работ на высоте подъем дефектоскопов к месту просвечивания и спуск его должны осуществляться с помощью подъемных устройств (тельфера, лифта и т. п.).

Транспортировка дефектоскопов с источниками излучений проводится в соответствии с «Правилами безопасности при транспортировании радиоактивных веществ». Помещения для стационарного хранения источников в переносных дефектоскопах оборудуются специальными колодцами, нишами, сейфами с защитными крышками и подъемными устройствами.

При постоянном и большом объеме работ по гамма-дефектоскопии на производстве организуются лаборатории по радиоизотопной дефектоскопии, размещенные в изолированном одноэтажном здании или в отдельном крыле здания.

Мощность дозы излучения на наружных поверхностях здания и в проемах окон, дверей не должна превышать 0,3 мР/ч.

В состав лаборатории по гамма-дефектоскопии должны входить:

• а) помещение для просвечивания;
• б) помещение пульта управления дефектоскопом;
• в) фотолаборатория;
• г) помещение для персонала и хранения пленок;
• д) хранилище (при работе с переносными гамма-дефектоскопами);
• е) помещение для перезарядки и ремонта переносных дефектоскопов.

Помещения для стационарных дефектоскопов рекомендуется делать без естественного освещения для соблюдения допустимых уровней облучения на прилегающей территории.

Комната управления и вспомогательные помещения обеспечиваются естественным освещением. Вход в помещение для просвечивания должен иметь защитную дверь, блокированную с механизмом перемещения источника, что исключает возможность ее открывания при включенном дефектоскопе. В момент просвечивания на пульте управления и у входа в помещение автоматически включаются предупреждающие световые сигналы. Основой профилактики радиационных поражений при работе с любыми источниками ионизирующих излучений является строгое соблюдение норм и правил радиационной безопасности.