廢鋼材的放射性輻射檢測與防護

1.      放射性認識

放射性是指元素從不穩定的原子核自發地放出射線（如α射線、β射線、γ射線等）而衰變形成穩定的元素而停止放射（衰變產物）的一種現象。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的核素都能自發地放射出射線。放出的射線類型除α、β、γ射線以外，還有正電子、質子、中子、中微子等其他粒子。能自發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），也叫不穩定核素。在目前已發現的100多種元素中，約有2600多種核素。其中穩定性核素僅有280多種，屬于81種元素，而放射性核素有則高達2300多種。

人們在長期的實踐和應用中發現，少量的輻射照射不會危及人類的健康，過量的放射性射線照射對人體會產生傷害，使人致病、致癌、致死。受照射時間越長，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，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。

放射線對人體健康的影響圖

放射性強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個單位：吸收劑量（戈端， Gy），劑量當量（希沃特，Sv）。我們國家有關標準對職業輻射工作人員和公眾分別規定了年有效劑量當量基本限值為50mSv和1mSv。

2.      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，國家發展和改革委發布的《中國資源綜合利用年度報告》中指出，廢鋼鐵的綜合利用已成為我國鋼鐵生產原料的重要來源之一，其有力地支持了我國國民經濟的科學、健康、可持續發展。這是因為，相比利用鐵礦石生產鋼材，直接利用廢鋼鐵重新生產鋼材不但可以有效降低生產成本，同時也可以大大減少生產企業在生產過程中的的污染物排放，據相關權威機構發布的數據，煉鋼多用1噸廢鋼，比用鐵礦石或生鐵煉鋼節約能源60%，節水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%。如此顯而易見的經濟效益和社會效益，使中國鋼鐵企業的廢鋼鐵需求量顯著增加，廢鋼鐵進口量連年大幅上升。

但是，廢鋼鐵回收與生產過程中也存在許多安全隱患。這是因為我國廢鋼鐵來源的主要途徑是生產返回、社會收購和進口廢鋼鐵，其中生產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收購和進口的廢鋼鐵，而社會收購廢鋼鐵和進口的廢鋼鐵涉及范圍非常廣泛，它包含各行各業，特別是隨著核工業的發展以及放射性同位素在醫療、工業、農業中等場合的廣泛應用，一些對人體和環境極具危害的放射性物質進入廢鋼鐵的機會也越來越大，而這些危害極大的放射性物質其帶來的污染后果不堪設想，不僅生產的鋼材產品將直接受到放射性污染，煉鋼爐和周圍的環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，整個建筑也將受到放射性污染，從而導致人類的居住環境污染。因此，廢鋼鐵中的放射性污染問題必須引起我們的嚴密注意和高度重視。

廢鋼鐵的放射性污染檢測工作不容小覷

3.      關于廢鋼鐵的放射性安全標準

為了保證公眾和環境的安全，我們國家制定了一系列放射防護標準，在這些標準中，可適用于廢鋼鐵回收再利用的放射安全標準主要有以下五個：

1)        GB 13367-1992 輻射源和實踐的豁免管理原則

2)        GB 16487.6-2005進口可用作原料的固體廢物環境保護控制標準--廢鋼鐵

3)        GBT4223-2004 廢鋼鐵檢驗檢疫

4)        GB 6566-2010建筑材料放射性核素限量

5)        GB 11850-1989 反應堆退役輻射防護規定

這些個標準與國際標準接軌。《GB 13367-1992 輻射源和實踐的豁免管理原則》中規定，鋼材表面的β射線放射性表面污染強度須≤0.4Bq/cm²，α射線放射性表面污染強度須≤0.04Bq/cm²。而活化產物鐵、鈷、錳，β射線放射性比活度須≤1Bq/g。另外，對于人身防護方面，標準中規定任何利用方案都應保證公眾個人接受劑量小于10μSv/a。《GB 11850-1989 反應堆退役輻射防護規定》中定。對于β／γ射線輻射體的設備材料，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，經輻射防護部門測量許可，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。

4.      對廢鋼鐵的放射性測量和防范

針對廢鋼鐵的放射性測量需要借助專門的放射線檢測儀(或叫核輻射檢測儀、表面污染檢測儀)，人們根據射線與物質相互作用所產生的上述各種效應，制成了許多不同類型探測器。放射性測量常用的探測器有三類：

1)        氣體電離探測器（利用射線在氣體介質中產生的電離效應）

2)        閃爍探測器（利用射線在閃爍物質中產生的發光效應）

3)        半導體探測器（利用射線在半導體中產生的電子和空穴）。

氣體電離探測器由于結構簡單、造價便宜、性能穩定，是目前應用最廣泛的放射性檢測設備；閃爍探測器具有分辨時間短、γ射線的探測效率高和能測量射線的能量等優點，適合快速、準確檢測，并可以實現放射性核素識別功能；半導體探測器性能優良，具備良好的能量響應線性和快速響應能力，能量分辨率好，一般用于高端的設備或者實驗室使用。

鋼材專用放射性污染檢測儀、輻射強度測量儀

（美國Inspector EXP多功能核輻射檢測儀、α/β表面污染檢測儀）

而對于放射性的防護，國際放射放護委員會（ICRP）1977年第26號出版物中提出防護的基本原則是：放射實踐的正當化、放射防護的最優化、個人劑量限制；這三項原則構成了完整劑理限制體系。

放射實踐的正當化是指在進行任何放射性工作時，都應當代價和利益的分析，要求任何放射實踐，對人群和環境可能產生的危害比起個人和社會從中獲得的利益來，應當是很小的，即效益明顯大于付出的全部代價時，所進行的放射性工作就是正當的，是值得進行的。

放射防護的最優化是使放射性和照射量在可以合理達到的盡可能低的水平，避免一些不必要的照射，要求對放射實踐選擇防護水平時，必須在由放射實踐帶來的利益與所付出和健康損害的代價之間權衡利蔽，以期用最小的代價獲取最大的凈利益。最優化原則又稱為ALARA原則，健康代價（曲線A）

正比于總劑量，當總劑量較小時，放射防護代價（曲線B）很高，且隨劑量的增加而急劇下降，曲線A和B代價之和有一最小值，這就是最優化健康代價與防射代價之和Wo。放射防護的最優化在于促進社會公眾集體安全的衛生保健，它是劑量限制體系中的一項重要的原則。

而個人劑量限制是指在放射實踐中，不產生過高的個體照射量，保證任何人的危險度不超過某一數值，即必須保證個人所受的放射性劑量不超過規定的相應限值。ICRP規定工作人員全身均勻照射的年劑量當量限制為50毫希沃特（mSv），廣大居民的年劑量當量限值為1mSv(0.1rem)。我國放射衛生防護基本標準中，對工作人在民年劑量當量限值，采用了ICRP推薦規定的限值，為防止隨機效應，規定放射性工作人員受到全身均勻照射時的年劑量當量不應超過50mSv(5rem)，公眾中個人受照射的年劑量當量應低于5mSv(0.5rem)。當長期持續受放射性照射時，公眾中個人在一生中每年全身受照射的年劑量當量限值不應高于1mSv(0.1rem)，且以上這些限制不包括天然本底照射和醫療照射。

個人劑量限制是強制性的，必須嚴格遵守。各種民政部下規定的個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。即使個人所受劑量沒有超過規定的相應的劑量當量限值，仍然必須按照最優化原則考慮是否要進一步降低劑量。所規定的個人劑量限值不能作為達到滿意防護的標準或設計指標，只能作為以最優化原則控制照射的一種約束條件而已。

鋼鐵行業從事人員必須做好足夠的輻射防護

對于鋼鐵行業從事人員來說，按照以上原則，應該做的是就是從廢鋼材質的檢測到生產過程的檢測與個人放射性輻射安全報警相結合，全方位做好防護及預警措施，同時，定期的健康檢查也必不可少。

編輯：廣州極端科技有限公司

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