废钢材的放射性辐射检测与防护

1.      放射性认识

放射性是指元素从不稳定的原子核自发地放出射线（如α射线、β射线、γ射线等）而衰变形成稳定的元素而停止放射（衰变产物）的一种现象。放射性有天然放射性和人工放射性之分，我们知道，许多天然和人工生产的核素都能自发地放射出射线。放出的射线类型除α、β、γ射线以外，还有正电子、质子、中子、中微子等其他粒子。能自发地放射出射线的核素，称为放射性核素（以前常称为放射性同位素），也叫不稳定核素。在目前已发现的100多种元素中，约有2600多种核素。其中稳定性核素仅有280多种，属于81种元素，而放射性核素有则高达2300多种。

人们在长期的实践和应用中发现，少量的辐射照射不会危及人类的健康，过量的放射性射线照射对人体会产生伤害，使人致病、致癌、致死。受照射时间越长，受到的辐射剂量就越大，危害也越大。如在400rad（拉德，辐射吸收强度单位）的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，则人100%死亡。另外，放射性也能损伤剂量单位遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害。

放射线对人体健康的影响图

放射性强度的国际单位制单位是贝可勒尔（Bq），常用单位是居里（Ci），或器官接受放射线的大小用剂量表示，剂量大小有2个单位：吸收剂量（戈端， Gy），剂量当量（希沃特，Sv）。我们国家有关标准对职业辐射工作人员和公众分别规定了年有效剂量当量基本限值为50mSv和1mSv。

2.      废钢铁与放射性污染

废钢铁是炼钢的重要原料， 2013年4月份，国家发展和改革委发布的《中国资源综合利用年度报告》中指出，废钢铁的综合利用已成为我国钢铁生产原料的重要来源之一，其有力地支持了我国国民经济的科学、健康、可持续发展。这是因为，相比利用铁矿石生产钢材，直接利用废钢铁重新生产钢材不但可以有效降低生产成本，同时也可以大大减少生产企业在生产过程中的的污染物排放，据相关权威机构发布的数据，炼钢多用1吨废钢，比用铁矿石或生铁炼钢节约能源60%，节水40%，减少排放废气86%，减少废渣72%，废水排放减少76%，固体排放物减少97%。如此显而易见的经济效益和社会效益，使中国钢铁企业的废钢铁需求量显著增加，废钢铁进口量连年大幅上升。

但是，废钢铁回收与生产过程中也存在许多安全隐患。这是因为我国废钢铁来源的主要途径是生产返回、社会收购和进口废钢铁，其中生产返回废钢铁一般比较安全，但是其只占总体废钢铁的一小部分，大部分废钢铁来源于社会收购和进口的废钢铁，而社会收购废钢铁和进口的废钢铁涉及范围非常广泛，它包含各行各业，特别是随着核工业的发展以及放射性同位素在医疗、工业、农业中等场合的广泛应用，一些对人体和环境极具危害的放射性物质进入废钢铁的机会也越来越大，而这些危害极大的放射性物质其带来的污染后果不堪设想，不仅生产的钢材产品将直接受到放射性污染，炼钢炉和周围的环境也都将受到放射性污染，一旦这些被污染的钢铁被制成建筑材料，整个建筑也将受到放射性污染，从而导致人类的居住环境污染。因此，废钢铁中的放射性污染问题必须引起我们的严密注意和高度重视。

废钢铁的放射性污染检测工作不容小觑

3.      关于废钢铁的放射性安全标准

为了保证公众和环境的安全，我们国家制定了一系列放射防护标准，在这些标准中，可适用于废钢铁回收再利用的放射安全标准主要有以下五个：

1)        GB 13367-1992 辐射源和实践的豁免管理原则

2)        GB 16487.6-2005进口可用作原料的固体废物环境保护控制标准--废钢铁

3)        GBT4223-2004 废钢铁检验检疫

4)        GB 6566-2010建筑材料放射性核素限量

5)        GB 11850-1989 反应堆退役辐射防护规定

这些个标准与国际标准接轨。《GB 13367-1992 辐射源和实践的豁免管理原则》中规定，钢材表面的β射线放射性表面污染强度须≤0.4Bq/cm²，α射线放射性表面污染强度须≤0.04Bq/cm²。而活化产物铁、钴、锰，β射线放射性比活度须≤1Bq/g。另外，对于人身防护方面，标准中规定任何利用方案都应保证公众个人接受剂量小于10μSv/a。《GB 11850-1989 反应堆退役辐射防护规定》中定。对于β／γ射线辐射体的设备材料，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，经辐射防护部门测量许可，可送往普通冶炼厂与其它非放射材料一起熔炼，熔炼后的金属可不受限制再利用。

4.      对废钢铁的放射性测量和防范

针对废钢铁的放射性测量需要借助专门的放射线检测仪(或叫核辐射检测仪、表面污染检测仪)，人们根据射线与物质相互作用所产生的上述各种效应，制成了许多不同类型探测器。放射性测量常用的探测器有三类：

1)        气体电离探测器（利用射线在气体介质中产生的电离效应）

2)        闪烁探测器（利用射线在闪烁物质中产生的发光效应）

3)        半导体探测器（利用射线在半导体中产生的电子和空穴）。

气体电离探测器由于结构简单、造价便宜、性能稳定，是目前应用最广泛的放射性检测设备；闪烁探测器具有分辨时间短、γ射线的探测效率高和能测量射线的能量等优点，适合快速、准确检测，并可以实现放射性核素识别功能；半导体探测器性能优良，具备良好的能量响应线性和快速响应能力，能量分辨率好，一般用于高端的设备或者实验室使用。

钢材专用放射性污染检测仪、辐射强度测量仪

（美国Inspector EXP多功能核辐射检测仪、α/β表面污染检测仪）

而对于放射性的防护，国际放射放护委员会（ICRP）1977年第26号出版物中提出防护的基本原则是：放射实践的正当化、放射防护的最优化、个人剂量限制；这三项原则构成了完整剂理限制体系。

放射实践的正当化是指在进行任何放射性工作时，都应当代价和利益的分析，要求任何放射实践，对人群和环境可能产生的危害比起个人和社会从中获得的利益来，应当是很小的，即效益明显大于付出的全部代价时，所进行的放射性工作就是正当的，是值得进行的。

放射防护的最优化是使放射性和照射量在可以合理达到的尽可能低的水平，避免一些不必要的照射，要求对放射实践选择防护水平时，必须在由放射实践带来的利益与所付出和健康损害的代价之间权衡利蔽，以期用最小的代价获取最大的净利益。最优化原则又称为ALARA原则，健康代价（曲线A）

正比于总剂量，当总剂量较小时，放射防护代价（曲线B）很高，且随剂量的增加而急剧下降，曲线A和B代价之和有一最小值，这就是最优化健康代价与防射代价之和Wo。放射防护的最优化在于促进社会公众集体安全的卫生保健，它是剂量限制体系中的一项重要的原则。

而个人剂量限制是指在放射实践中，不产生过高的个体照射量，保证任何人的危险度不超过某一数值，即必须保证个人所受的放射性剂量不超过规定的相应限值。ICRP规定工作人员全身均匀照射的年剂量当量限制为50毫希沃特（mSv），广大居民的年剂量当量限值为1mSv(0.1rem)。我国放射卫生防护基本标准中，对工作人在民年剂量当量限值，采用了ICRP推荐规定的限值，为防止随机效应，规定放射性工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不应超过50mSv(5rem)，公众中个人受照射的年剂量当量应低于5mSv(0.5rem)。当长期持续受放射性照射时，公众中个人在一生中每年全身受照射的年剂量当量限值不应高于1mSv(0.1rem)，且以上这些限制不包括天然本底照射和医疗照射。

个人剂量限制是强制性的，必须严格遵守。各种民政部下规定的个人剂量限值是不可接受的剂量范围的下界，而不是可以允许接受的剂量上限。即使个人所受剂量没有超过规定的相应的剂量当量限值，仍然必须按照最优化原则考虑是否要进一步降低剂量。所规定的个人剂量限值不能作为达到满意防护的标准或设计指标，只能作为以最优化原则控制照射的一种约束条件而已。

钢铁行业从事人员必须做好足够的辐射防护

对于钢铁行业从事人员来说，按照以上原则，应该做的是就是从废钢材质的检测到生产过程的检测与个人放射性辐射安全报警相结合，全方位做好防护及预警措施，同时，定期的健康检查也必不可少。

编辑：广州极端科技有限公司

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