辐照加工技术已广泛应用于食品保鲜、医疗用品和药品灭菌、辐照育种、聚合物的合成改性等领域，在国民经济中发挥重要作用。大型辐照装置多以⁶⁰Co为辐照源，源强在(0.4~400) PBq，辐照时一旦发生意外事故，将造成人员的伤亡与重大经济损失，社会影响恶劣。针对辐照装置运行中的辐射安全、运行管理、辐射剂量估算、屏蔽防护等问题，已有相关的研究和报道^[1-8]，国家也出台了有关辐照装置的法规和标准^[9]，以规范辐照装置运行的辐射防护、监管，保证其安全性。北京市生态环境保护局曾针对北京地区装载的辐照场进行抽查，并对不足之处进行了整改，以保障北京地区辐照装置的安全有效运行^[10]，而针对辐照场内受照剂量分布的研究鲜有报道。本研究以北京地区某座辐照装置为研究对象，对其正常工况下辐射防护状况及异常工况下辐照场内剂量分布进行监测，了解其运行中的辐射防护水平，分析其异常工况下的辐射风险，为辐照装置的安全运行提供合理建议与保障。

1.辐照装置及场所：北京地区正在运行的某大型⁶⁰Co γ辐照装置一座，额定装源活度74 PBq，检测时实际装源总活度为46.5 PBq，属于Ⅰ类密封源。辐照装置型号为SQ(H)-630，北京三强核力核技术工程公司生产；为固定源室(宽视野)湿法贮源辐照装置，贮源井水深约7.5 m。辐照场所在建筑为地上一层建筑，辐照室内径16 m × 8 m，高5 m，源容器中心点距场内东墙4.5 m、距北墙5.5 m、距西墙3.5 m、距南墙10.5 m，辐照室四周及室顶建筑屏蔽为不小于1.2 m厚的砼，东、西侧迷路内墙为1.2 m厚的砼。

2.异常工况条件：常规辐照条件下，升源过程中给予故障信号，源将继续升起至工作位后迅速降源至贮源井中贮源位。实验中模拟该工况，对布放于辐照场内的探测器元件进行照射，测量该过程中辐射场内不同位点探测器元件的吸收剂量。

3.检测仪器与检测指标：以源筐中心点为源中心，将辐照场分为辐照场内(射线可直射区域，中心点到达各面墙体最短及最长关注点位1~10)、迷路内口转角(射线散射、反散射区域，关注点位11~14)、迷路(散射、反散射区域，关注点位14~22，点位14~19相邻关注点位距离约1.5 m，点位20、21为迷路拐角点位，点位22为迷路外口靠近货物出入口门处)3个区域。采用LiF(Mg，Gu，P)热释光剂量计，布放于各区域各关注点位处，各关注点位距地约1.5 m(源升起至辐照位时中心点距地约1.5 m)，每位点布放3个探测器，场所布局及关注点位如图 1；辐照时长为异常工况下源升起至辐照位并迅速降源至贮存位，时长约70 s。元件被辐照后由热释光剂量仪测量。测量中，首先根据关注点位元件估算剂量调整仪器灵敏度后再进行测量、记录，并根据灵敏度对数值进行修正、计算(该热释光剂量计满足大剂量检测条件)。使用AT1121型X、γ剂量率仪对辐照场贮源状态下辐照室内关注点位及正常辐照状态下监督区(辐照室毗邻场所及工作人员操作位)进行辐射剂量巡测并记录测量结果。所用LiF(Mg，Gu，P)热释光剂量计元件分散性≤3%，元件及RGD-3B热释光剂量仪(中国人民解放军防化研究院)、AT1121型X、γ剂量率仪(白俄罗斯ATOMTEX公司)均经过计量检定合格，校准系数分别为0.85和0.82。

图 1 关注点位示意图 Figure 1 The diagram of concerned sites

4.检测与评价依据：GB 10252-2009 γ辐照装置的辐射防护与安全规范^[11]、GBZ 141-2002 γ射线和电子束辐照装置防护检测规范^[12]和GBZ 114-2006密封放射源及密封γ放射源容器的放射卫生防护标准^[13]。

5.数据处理：测量结果为测量值×校准因子，监督区域测量结果与国家标准进行比较；辐照场内剂量结果符合正态分布，以x±s表示。

1.贮源状态下辐照室内辐射水平和辐照状态下辐照室外毗邻场所的辐射水平：贮源状态下，辐照室内室中央、护源罩外、贮源井井盖上辐射剂量水平为(0.09~0.11)μSv/h，均处于环境本底水平；正常辐照状态下，辐照场毗邻场所防护检测结果见表 1，结果显示辐照场毗邻场所及工作人员操作位周围剂量当量率均处于本底水平，均低于国家相关标准要求。

表 1(Table 1)

表 1 辐照场毗邻场所放射防护检测结果 Table 1 Ambient dose equivalent rate at sites adjacent to the irradiation field 测量点位置 周围剂量当量率(μSv/h) 辐照室人员门表面30 cm 0.11 辐照室人员门门缝30 cm 0.11 辐照室西墙外30 cm 0.11 工作人员操作位 0.10 货物出口门表面(位于北墙)30 cm 0.09 辐照室北墙外(中)30 cm 0.10 货物入口门表面(位于北墙)30 cm 0.10 辐照室南墙外30 cm 0.11 辐照室东墙外30 cm 0.09 辐照室楼顶30 cm 0.10 注：以上数据未扣除现场本底：0.09~0.11 μSv/h

表 1 辐照场毗邻场所放射防护检测结果 Table 1 Ambient dose equivalent rate at sites adjacent to the irradiation field

2.辐照状态下辐照室内辐射场剂量分布：点位1~10为辐射场内直射线关注位点，11~14为迷路内口转角处散射线关注位点，15~22为迷路内不同位置散射线关注位点。热释光元件经测量后，辐照场内各点位元件的吸收剂量分别见表 2，3。剂量数据显示各位点剂量值由高到低依次为辐照场内＞迷路内口转角＞迷路内。辐射场内关注点剂量最高为101.3 Gy，迷路外口剂量已接近本底水平。

表 2(Table 2)

表 2 辐照场内不同关注点位的吸收剂量水平(x±s) Table 2 Absorbed dose at different points in the irradiation field (x±s) 关注点 距源直线距离(m) 剂量(Sv) 1 4.5 101.3±6.7 2 7.1 37.2±2.0 3 5.5 43.2±0.8 4 6.5 41.5±1.8 5 3.5 19.4±6.5 6 7.8 27.1±0.3 7 10.5 8.6±0.2 8 8.3 25.4±0.8 9 11.3 3.7±0.2 10 11.4 1.0±0 注：表中数据含本底值8.5 μSv

表 2 辐照场内不同关注点位的吸收剂量水平(x±s) Table 2 Absorbed dose at different points in the irradiation field (x±s)

表 3(Table 3)

表 3 迷路内口转角及迷路内不同关注点位的吸收剂量水平(x±s) Table 3 Absorbed dose at different sites and corners in the maze (x±s) 关注点 迷路内口转角(mSv) 关注点 迷路(μSv) 11 270.0±4.0 15 183.2±4.2 12 219.2±10.3 16 78.5±2.6 13 541.0±23.6 17 20.9±0.5 14 32.7±0.5 18 33.5±0.9 19 16.7±0.4 20 8.7±0.2 21 8.7±0.4 22 8.7±0.2 注：表中数据含本底值8.5 μSv

表 3 迷路内口转角及迷路内不同关注点位的吸收剂量水平(x±s) Table 3 Absorbed dose at different sites and corners in the maze (x±s)

3.辐射防护安全设施：对辐照场配置的辐射安全设施进行查验，查验结果显示：① 警示、监视及通讯系统：辐照室各门体外均设置有电离辐射警告标志牌，辐照室门口外和辐照室内灯光声响信号装置，录像监控系统覆盖辐照室出入口门、货物出入口及整个工作场所，且人员进出口门处3道光电报警装置，通过警示、监视、报警等功能阻止人员意外闯入。② 安全联锁装置：设置有多功能钥匙与一台γ辐射仪相连，人员入口门联锁，辐照室内无人检查按钮并与控制台联锁，源升降机构与出入口门、光电、固定式剂量监测仪等联锁系统，井水位监测报警与补给系统，辐照室内通风系统并与控制系统联锁等。③ 出入口控制设施：源架在贮存位置，剂量监测仪未报警，通风系统启动并工作正常，产品出口门剂量监测未报警，无低水位报警信号，水处理器剂量监测未报警，源已降至贮存位置600 s，通道入口门钥匙开锁，完成剂量监测仪测试等控制设施，各项控制措施完成或正常状态下，方可开启出入口门体。④ 其他安全措施：辐照室入口门处设有校准源，辐照室入口阻入链，源架保护罩并安装联锁，货物入口和出口防护门与传输货物联动，配置有手持型γ辐射仪和个人剂量报警仪等防护仪器等安全措施，以保证场所辐照安全，避免人员意外受照。⑤ 紧急设施：控制台及辐照室内急停按钮、辐照室内紧急降源拉绳和开门按钮，应对紧急状况下以启动降源功能。查验时各项设施功能状况均正常。同时，辐照室现场设置有停电自动降源系统、源架迫降系统、辐照室内烟雾报警系统，并与控制系统联锁，辐照室顶装源用可移动式屏蔽塞与中心控制系统联锁。

辐照装置设计的合理与否，直接影响到辐射源的利用效率和辐照效果，关系到人员及环境的安全。钴源属于Ⅰ类极高危险源，使用钴源的辐照装置因其大源强，工作时辐射剂量率高，一旦发生事故，身处辐照室内的人会在数分钟或数秒钟内接受致死剂量，而导致严重后果。辐射安全至关重要。该辐照装置依据国家法规、标准建设、并投入运行近20年，检测时装载⁶⁰Co源活度为46.5 PBq，贮源状态下，辐照室内室中央、护源罩外、贮源井井盖上辐射剂量水平及正常辐照状态下，辐照场毗邻场所及工作人员操作位辐射剂量率均处于环境本底水平，辐照场屏蔽防护效果符合国家标准要求。

异常工况下(源升起时给予故障指令后，源需升起至工作位后迅速降源降至源井安全位置)，辐射场内探测器元件受照剂量由高到低依次为辐照场内＞迷路内口转角＞迷路内，剂量范围分别为1.0~101.3 Sv、32.7~514.0 mSv、8.7~183.2 μSv。文献报道，人体接受1~10 Sv剂量将引发各类骨髓型急性放射病(部分死亡，剂量>4 Sv时可发生)，10~50 Sv剂量将引发肠型、脑型急性放射病(全部死亡)，辐照场内多位点受照剂量达到了致死剂量，人员误留、误入将引发生命威胁或严重辐射损伤；0.10~0.50 Sv可引发机体可恢复的机能变化，但没有疾病感觉，< 0.10 Sv对人体没有危害^[14]。迷路内口转角关注点位受照剂量大幅降低，不会对机体产生严重的健康损伤，迷路墙体起到了较好的屏蔽效果；迷路内接近人员门位置辐射剂量已接近室外环境本底水平，检测结果提示，迷路内的人员短时误留不会引起健康危害效应，而辐射场内人员误留应迅即启动应急措施并迅速转移至迷路中。

针对辐照室内的人员误留，误照大致有如下几种情况：① 辐照时人员误入辐照室。② 人员滞留在辐照室时，工作人员误启动辐照。③ 放射源从源板架跌出，不能正常降落至贮源水井内安全位置；源控设备被卡阻或源板被辐照箱卡阻，源不能降至贮源位；贮源井水水位过低等联锁异常状况下人员进入辐照室。国际放射防护委员会(ICRP)第76号出版物^[15]中关于辐照装置辐射安全设施分析表明，新的辐照装置发生人员在辐照室内情况下误升源事件的预期频度大于辐照状态下人员误入辐照室的预期频度。该辐照场所设置的警示、监视、通讯系统，安全联锁系统在有效运行中可有效避免人员的误入与误留。辐照场内设置的急停按钮、紧急降源拉绳和开门按钮可及时启动降源操作，避免长时间误照。设置的其他控制、联锁设施如源架保护罩及联锁、井水位监测报警与补给系统等可防止源脱落与低水位等引发异常照射的事件发生。研究表明，在辐照技术安全措施保持有效，辐照装置发生事故的概率极低，每进入一次源室发生事故的概率约为10^-6[16]，主要是由于操作人员安全防范意识不强、麻痹大意，尤其是装置运行人员违规操作等，成为导致事故的主要原因。因此，在保证各项安全联锁、设施完备有效的前提下，更需提升操作人员的安全操作、防护意识。

利益冲突  无

作者贡献声明  王宏芳负责研究实施、论文撰写、文章修改；冯泽臣、王欢、翟曙光、白斌负责数据采集、分析；马永忠负责研究指导及实施