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谈核无须色变,工业检测中也有核素

第三方检测频道    2015/4/2  

前段时间,天津某工程检测发展有限公司在进行探伤作业期间,丢失放射源铱192,引起关注。


新闻背景:

还原铱-192丢失找回全过程 一工人受到辐射损害

在工业无损检测领域,有一种门类称为:射线检测(RadiographicTesting),简称RT,常用于检测各种熔化焊接方法(电弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等)的对接接头。点击页面底部“阅读原文”详细内容《五大常规无损检测技术之一:射线检测(RT)的原理和特点》,而应用放射源铱192(Ir192)对钢管的焊接口的探伤作业 ,属于γ射线检测。


一、放射源到底是什么?


世界上的所有物质都是由元素组成的,到目前为止,人类已经发现了100多种元素,其中人工制造的有10多种,xx界存在的有90多种。

每一种元素可以包含在多种核素,其中有一些核素是不稳定的,会发生放射性衰变。


什么是核素?

同一种元素的原子的质子数相同,但是核内的中子数却可以不同。例如:钴60(Co60)和钴59(Co59)属于钴(Co)元素的核素,Co60和Co59同样具有27个质子,但是前者有33个中子,而后者有32个中子。钴60(Co60)就是一种工业射线检测中常见的核素,具有放射性,是一种放射源。


放射源的本质就是:不稳定的放射性核素,它们会自发放出某种射线,α、β或γ射线,而变成另一种元素。以铱192(Ir192)为例子,它从不稳定状态过渡到稳定状态会释放多种不同能量的γ射线,最终变成铂192(Pt192)和锇192(Os192)。


二、放射源来自何方?


一般情况下,原子序数Z≥83的许多元素及其化合物都具有放射性,它们一般在自然界中的矿物中存在。而有些放射性核素是人工合成,例如:铱192(Ir192)。人工合成的放射性核素,一般是用高能粒子轰击稳定核素的原子核,使其变成放射性核素。


目前为止,人类发现了约2000多种核素,其中人工合成的核素有1600多种,其中绝大多数都具有放射性;xx存在的核素有300多种,其中有30多种具有放射性,这些xx的放射性核素构成了“xx本底辐射”。


三、工业检测常用的放射源有哪些?


工业射线检测所用的放射源基本上为人工合成的放射性核素,下面我逐一介绍下5类常见放射源:


(1)钴60(Co60),是由稳定核素钴59(Co59)被中子照射后形成的,其半衰期为5.27年,平均能量1.25MeV,比活度中,适合透照钢板厚度40~200mm,具有铁磁性。


什么是半衰期?

放射性核素衰变掉原来核数一半所需的时间。例如:钴60(Co60),其半衰期为5.27年,这意味着钴60(Co60)每经过5.27年,其放射强度变成初始强度的一半。


什么是比活度?

单位质量放射源的放射性活度,单位:贝可/克(Bq/g),表示放射源的放射性活度,及其放射源的纯度,代表放射源的品质。


(2)铯137(Cs137),是铀235(U253)分裂时的一种产物,其半衰期为33年,平均能量0.661MeV,比活度小,适合透照钢板厚度15~100mm。

实际使用的放射源是Cs137(Cs137)的盐类—CsCl,其液化温度约28°C,因此一般采用双层不锈钢壳体保存,以防止液体泄漏造成污染。


(3)铱192 (Ir192),这次放射源丢失事件的主角。它是铱191(Ir191)俘获热中子而得,其半衰期为74.4天,平均能量0.355MeV,比活度大,适合透照钢板厚度10~100mm。

实际上,此次丢失的铁链状放射源是:Ir192 γ射线探伤机的源组件,铱192 (Ir192)物质装入源包壳内,包壳采用内外两层,内层是铝包壳,外层是不锈钢包壳,可防止放射性污染扩散。因此,一般情况下,人们是看不到铱192(Ir192)的。

由于铱192(Ir192)的比活度较大,该放射源尺寸可以做得更小些,铱192(Ir192)实体只有一颗黄豆粒大小,而且一般情况下都是伴有其他杂质元素的,并不是铱192(Ir192)单质。


铁链状放射源,图片来自相关截图:


(4)铥170(Tm170),由热中子轰击铥169(Tm169)后生成,其半衰期是128天,平均能量0.072MeV,比活度大,适合透照钢板厚度3~20mm,可用作薄金属及轻金属的检测。


(5)硒75(Se75),将硒74(Se74)放入反应堆中受中子照射,通过俘获中子后生成,其半衰期120.4天,平均能量0.206MeV,比活度中,适合透照钢板厚度5~40mm。


四、我们该如何识别放射源?


2005年1月1日以后,我国规定人工合成的每一个工业放射源都有一个xx而且不会重复使用的编码,由12位数字和字母组成,分别表示生产单位(或生产国)、出厂年份、核素代码、产品序列号、放射源类别等内容。


放射源编码由12位数字和字母组成,其中:

第1-2位:国内生产的放射源,为生产单位代码,用两位数字表示;国外生产的,为生产国家代码,用两位字母表示,例如:美国代码为US。

第3-4位:为出厂年份,用年份后2位数字表示。如2004年出厂的放射源,则填写04。放射源于2005年1月1日前出厂且年份不清楚的,填写NN。

第5-6位:为核素代码。2005年1月1日前出厂的放射源且本项不清楚的,填写NN。

第7-11位:为产品序列号。

第12位:出厂时放射源类别。分为1、2、3、4、5类源,分别填写1、2、3、4、5,不清楚的填写N。


什么是放射源类别?

(1)1类放射源属极危险源。没有防护情况下,接触这类源几分钟到1小时就可致人死亡。

(2)2类放射源属高危险源。没有防护情况下,接触这类源几小时至几天可以致人死亡。

(3)3类放射源属中危险源。没有防护情况下,接触这类源几小时就可对人造成xx性损伤,接触几天至几周也可致人死亡。

(4)4类放射源属低危险源。基本不会对人造成xx性损伤,但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤。

(5)5类放射源属极低危险源。不会对人造成xx性损伤。


举个例子,中国原子能科学研究院2005年生产的Cs137放射源,则其编码为: 0405CS000013。

04代表中国原子能科学研究院,05代表2005年生产,CS是铯的元素符号,00001是产品序列号,3代表属于3类放射源,即中危险源。

因此,我们遇见工业检测用的放射源,从编码我们可以识别放射源的核素种类、生产时间、属于哪一类放射源。

来源:红色荒漠

阅读原文:(其它四种无损检测技术详解,请访问本网站)

五大常规无损检测技术之一:射线检测(RT)的原理和特点

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