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廢鋼材的放射性輻射檢測(cè)與防護(hù)

2016-06-07


  1. 放射性認(rèn)識(shí)
放射性是指元素從不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地放出射線(如α射線、β射線、γ射線等)而衰變形成穩(wěn)定的元素而停止放射(衰變產(chǎn)物)的一種現(xiàn)象。放射性有天然放射性和人工放射性之分,我們知道,許多天然和人工生產(chǎn)的核素都能自發(fā)地放射出射線。放出的射線類型除α、β、γ射線以外,還有正電子、質(zhì)子、中子、中微子等其他粒子。能自發(fā)地放射出射線的核素,稱為放射性核素(以前常稱為放射性同位素),也叫不穩(wěn)定核素。在目前已發(fā)現(xiàn)的100多種元素中,約有2600多種核素。其中穩(wěn)定性核素僅有280多種,屬于81種元素,而放射性核素有則高達(dá)2300多種。
人們?cè)陂L期的實(shí)踐和應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),少量的輻射照射不會(huì)危及人類的健康,過量的放射性射線照射對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生傷害,使人致病、致癌、致死。受照射時(shí)間越長,受到的輻射劑量就越大,危害也越大。如在400rad(拉德,輻射吸收強(qiáng)度單位)的照射下,受照射的人有5%死亡;若照射650rad,則人100%死亡。另外,放射性也能損傷劑量單位遺傳物質(zhì),主要在于引起基因突變和染色體畸變,使一代甚至幾代受害。

放射性強(qiáng)度的國際單位制單位是貝可勒爾(Bq),常用單位是居里(Ci),或器官接受放射線的大小用劑量表示,劑量大小有2個(gè)單位:吸收劑量(戈端, Gy),劑量當(dāng)量(希沃特,Sv)。我們國家有關(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。
  1. 廢鋼鐵與放射性污染
廢鋼鐵是煉鋼的重要原料, 2013年4月份,國家發(fā)展和改革委發(fā)布的《中國資源綜合利用年度報(bào)告》中指出,廢鋼鐵的綜合利用已成為我國鋼鐵生產(chǎn)原料的重要來源之一,其有力地支持了我國國民經(jīng)濟(jì)的科學(xué)、健康、可持續(xù)發(fā)展。這是因?yàn)椋啾壤描F礦石生產(chǎn)鋼材,直接利用廢鋼鐵重新生產(chǎn)鋼材不但可以有效降低生產(chǎn)成本,同時(shí)也可以大大減少生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中的的污染物排放,據(jù)相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù),煉鋼多用1噸廢鋼,比用鐵礦石或生鐵煉鋼節(jié)約能源60%,節(jié)水40%,減少排放廢氣86%,減少廢渣72%,廢水排放減少76%,固體排放物減少97%。如此顯而易見的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,使中國鋼鐵企業(yè)的廢鋼鐵需求量顯著增加,廢鋼鐵進(jìn)口量連年大幅上升。
但是,廢鋼鐵回收與生產(chǎn)過程中也存在許多安全隱患。這是因?yàn)槲覈鴱U鋼鐵來源的主要途徑是生產(chǎn)返回、社會(huì)收購和進(jìn)口廢鋼鐵,其中生產(chǎn)返回廢鋼鐵一般比較安全,但是其只占總體廢鋼鐵的一小部分,大部分廢鋼鐵來源于社會(huì)收購和進(jìn)口的廢鋼鐵,而社會(huì)收購廢鋼鐵和進(jìn)口的廢鋼鐵涉及范圍非常廣泛,它包含各行各業(yè),特別是隨著核工業(yè)的發(fā)展以及放射性同位素在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)中等場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用,一些對(duì)人體和環(huán)境極具危害的放射性物質(zhì)進(jìn)入廢鋼鐵的機(jī)會(huì)也越來越大,而這些危害極大的放射性物質(zhì)其帶來的污染后果不堪設(shè)想,不僅生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品將直接受到放射性污染,煉鋼爐和周圍的環(huán)境也都將受到放射性污染,一旦這些被污染的鋼鐵被制成建筑材料,整個(gè)建筑也將受到放射性污染,從而導(dǎo)致人類的居住環(huán)境污染。因此,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。
  1. 關(guān)于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,我們國家制定了一系列放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),在這些標(biāo)準(zhǔn)中,可適用于廢鋼鐵回收再利用的放射安全標(biāo)準(zhǔn)主要有以下五個(gè):
  1. GB 13367-1992 輻射源和實(shí)踐的豁免管理原則
  2. GB 16487.6-2005進(jìn)口可用作原料的固體廢物環(huán)境保護(hù)控制標(biāo)準(zhǔn)--廢鋼鐵
  3. GBT4223-2004 廢鋼鐵檢驗(yàn)檢疫
  4. GB 6566-2010建筑材料放射性核素限量
  5. GB 11850-1989 反應(yīng)堆退役輻射防護(hù)規(guī)定
這些個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌?!禛B 13367-1992 輻射源和實(shí)踐的豁免管理原則》中規(guī)定,鋼材表面的β射線放射性表面污染強(qiáng)度須≤0.4Bq/cm2,α射線放射性表面污染強(qiáng)度須≤0.04Bq/cm2。而活化產(chǎn)物鐵、鈷、錳,β射線放射性比活度須≤1Bq/g。另外,對(duì)于人身防護(hù)方面,標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定任何利用方案都應(yīng)保證公眾個(gè)人接受劑量小于10μSv/a。《GB 11850-1989 反應(yīng)堆退役輻射防護(hù)規(guī)定》中定。對(duì)于β/γ射線輻射體的設(shè)備材料,在1000kg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。
  1. 對(duì)廢鋼鐵的放射性測(cè)量和防范
針對(duì)廢鋼鐵的放射性測(cè)量需要借助專門的放射線檢測(cè)儀(或叫核輻射檢測(cè)儀、表面污染檢測(cè)儀),人們根據(jù)射線與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的上述各種效應(yīng),制成了許多不同類型探測(cè)器。放射性測(cè)量常用的探測(cè)器有三類:
  1. 氣體電離探測(cè)器(利用射線在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的電離效應(yīng))
  2. 閃爍探測(cè)器(利用射線在閃爍物質(zhì)中產(chǎn)生的發(fā)光效應(yīng))
  3. 半導(dǎo)體探測(cè)器(利用射線在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的電子和空穴)。
氣體電離探測(cè)器由于結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜、性能穩(wěn)定,是目前應(yīng)用最廣泛的放射性檢測(cè)設(shè)備;閃爍探測(cè)器具有分辨時(shí)間短、γ射線的探測(cè)效率高和能測(cè)量射線的能量等優(yōu)點(diǎn),適合快速、準(zhǔn)確檢測(cè),并可以實(shí)現(xiàn)放射性核素識(shí)別功能;半導(dǎo)體探測(cè)器性能優(yōu)良,具備良好的能量響應(yīng)線性和快速響應(yīng)能力,能量分辨率好,一般用于高端的設(shè)備或者實(shí)驗(yàn)室使用。

而對(duì)于放射性的防護(hù),國際放射放護(hù)委員會(huì)(ICRP)1977年第26號(hào)出版物中提出防護(hù)的基本原則是:放射實(shí)踐的正當(dāng)化、放射防護(hù)的最優(yōu)化、個(gè)人劑量限制;這三項(xiàng)原則構(gòu)成了完整劑理限制體系。
放射實(shí)踐的正當(dāng)化是指在進(jìn)行任何放射性工作時(shí),都應(yīng)當(dāng)代價(jià)和利益的分析,要求任何放射實(shí)踐,對(duì)人群和環(huán)境可能產(chǎn)生的危害比起個(gè)人和社會(huì)從中獲得的利益來,應(yīng)當(dāng)是很小的,即效益明顯大于付出的全部代價(jià)時(shí),所進(jìn)行的放射性工作就是正當(dāng)?shù)模侵档眠M(jìn)行的。
放射防護(hù)的最優(yōu)化是使放射性和照射量在可以合理達(dá)到的盡可能低的水平,避免一些不必要的照射,要求對(duì)放射實(shí)踐選擇防護(hù)水平時(shí),必須在由放射實(shí)踐帶來的利益與所付出和健康損害的代價(jià)之間權(quán)衡利蔽,以期用最小的代價(jià)獲取最大的凈利益。最優(yōu)化原則又稱為ALARA原則,健康代價(jià)(曲線A)
正比于總劑量,當(dāng)總劑量較小時(shí),放射防護(hù)代價(jià)(曲線B)很高,且隨劑量的增加而急劇下降,曲線A和B代價(jià)之和有一最小值,這就是最優(yōu)化健康代價(jià)與防射代價(jià)之和Wo。放射防護(hù)的最優(yōu)化在于促進(jìn)社會(huì)公眾集體安全的衛(wèi)生保健,它是劑量限制體系中的一項(xiàng)重要的原則。
而個(gè)人劑量限制是指在放射實(shí)踐中,不產(chǎn)生過高的個(gè)體照射量,保證任何人的危險(xiǎn)度不超過某一數(shù)值,即必須保證個(gè)人所受的放射性劑量不超過規(guī)定的相應(yīng)限值。ICRP規(guī)定工作人員全身均勻照射的年劑量當(dāng)量限制為50毫希沃特(mSv),廣大居民的年劑量當(dāng)量限值為1mSv(0.1rem)。我國放射衛(wèi)生防護(hù)基本標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)工作人在民年劑量當(dāng)量限值,采用了ICRP推薦規(guī)定的限值,為防止隨機(jī)效應(yīng),規(guī)定放射性工作人員受到全身均勻照射時(shí)的年劑量當(dāng)量不應(yīng)超過50mSv(5rem),公眾中個(gè)人受照射的年劑量當(dāng)量應(yīng)低于5mSv(0.5rem)。當(dāng)長期持續(xù)受放射性照射時(shí),公眾中個(gè)人在一生中每年全身受照射的年劑量當(dāng)量限值不應(yīng)高于1mSv(0.1rem),且以上這些限制不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。
個(gè)人劑量限制是強(qiáng)制性的,必須嚴(yán)格遵守。各種民政部下規(guī)定的個(gè)人劑量限值是不可接受的劑量范圍的下界,而不是可以允許接受的劑量上限。即使個(gè)人所受劑量沒有超過規(guī)定的相應(yīng)的劑量當(dāng)量限值,仍然必須按照最優(yōu)化原則考慮是否要進(jìn)一步降低劑量。所規(guī)定的個(gè)人劑量限值不能作為達(dá)到滿意防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)指標(biāo),只能作為以最優(yōu)化原則控制照射的一種約束條件而已。

鋼鐵行業(yè)從事人員必須做好足夠的輻射防護(hù)
對(duì)于鋼鐵行業(yè)從事人員來說,按照以上原則,應(yīng)該做的是就是從廢鋼材質(zhì)的檢測(cè)到生產(chǎn)過程的檢測(cè)與個(gè)人放射性輻射安全報(bào)警相結(jié)合,全方位做好防護(hù)及預(yù)警措施,同時(shí),定期的健康檢查也必不可少。

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