射線裝置如何分類？我們研究了6個(gè)國(guó)家
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】近年來，有不少業(yè)界人士呼吁依據(jù)參數(shù)（能量、束流功率）對(duì)射線裝置進(jìn)行分類，而在我國(guó)現(xiàn)有的射線裝置分類標(biāo)準(zhǔn)中，Ⅰ類射線裝置的劃分依據(jù)是參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)（100兆電子伏）和用途（質(zhì)子/重離子治療裝置、生產(chǎn)放射性同位素），Ⅱ類、Ⅲ類射線裝置的劃分則主要依據(jù)用途。因此，筆者對(duì)國(guó)外射線裝置分類進(jìn)行了研究，以期為進(jìn)一步優(yōu)化我國(guó)的射線裝置分類提供參考。
多國(guó)以束流參數(shù)作為分類標(biāo)準(zhǔn)
事實(shí)上，對(duì)射線裝置進(jìn)行分級(jí)分類監(jiān)管并非我國(guó)獨(dú)創(chuàng)，多個(gè)國(guó)家均有先例。與我國(guó)基于用途的射線裝置分類辦法不同，法國(guó)、德國(guó)、加拿大、巴西等國(guó)都以束流參數(shù)作為分類標(biāo)準(zhǔn)。不過，法國(guó)在分類時(shí)更多考慮了粒子類型、能量、束流功率3個(gè)指標(biāo)。
巴西的射線裝置類別劃分與我國(guó)最為相似。他們以100千電子伏、600千電子伏、50兆電子伏為限，將射線裝置從低到高分為7—A、7—B、7—C和7—D這4類。A類、B類射線裝置在整個(gè)生命周期內(nèi)，需依次獲得配置、運(yùn)行、退役3次許可；C類則在A類、B類的基礎(chǔ)上，增加了選址、重要安全改造（如有）兩個(gè)許可階段。D類射線裝置監(jiān)管最為嚴(yán)格，在全生命周期內(nèi)需依次獲得選址、建造、購(gòu)買、調(diào)試及試運(yùn)行、運(yùn)行、重要安全改造（視需要）、退役許可等7個(gè)許可。
與中國(guó)、巴西不同的是，法國(guó)的分類標(biāo)準(zhǔn)并非只針對(duì)射線裝置本身，而是依據(jù)束流參數(shù)劃出一條線，分界線以下視為“小”的射線裝置（Small Radiation Generators），分界線以上的射線裝置則與核電站、鈾濃縮、放射性廢物處理設(shè)施等一起視為基本核裝置（BNI,Basic Nuclear Installations）。分界線的設(shè)定綜合考慮了束流能量和功率兩個(gè)因素。法國(guó)環(huán)境法典第R593—2條規(guī)定了應(yīng)列入BNI范圍的射線裝置參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
1、同時(shí)滿足以下條件的電子加速器
（1）粒子能量高于50兆電子伏；
（2）束流功率高于1千瓦。
2、滿足以下兩個(gè)條件之一的質(zhì)子/重離子加速器
（1）核子數(shù)小于等于4，能量高于300兆電子伏且束流功率大于500瓦的加速器；
（2）核子數(shù)大于4，能量75兆電子伏每核子以上且束流功率大于500瓦的加速器。
最初，法國(guó)將300兆電子伏能量以上的射線裝置劃為BNI；1982年，法國(guó)對(duì)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，引入束流功率，形成現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。目前，全法范圍內(nèi)僅有法國(guó)國(guó)家重離子加速器滿足BNI標(biāo)準(zhǔn)，其最大束流能量為100兆電子伏每核子，最大束流功率為6千瓦。
與法國(guó)類似，加拿大未單獨(dú)制定射線裝置分類標(biāo)準(zhǔn)，而是將核設(shè)施、輻射設(shè)施糅合在一起后劃分為Ⅰ類、Ⅱ類核設(shè)施或設(shè)備，Ⅰ類核設(shè)施或設(shè)備又分為1A類和1B類。根據(jù)加拿大《Ⅱ類核設(shè)施和裝置監(jiān)管條例》和《Ⅰ類核設(shè)施和裝置監(jiān)管條例》，反應(yīng)堆列為1A類核設(shè)施；可將核子數(shù)小于等于4的粒子加速至能量高于50兆電子伏，或者可將核子數(shù)大于4的粒子加速至15兆電子伏每核子的加速器，與鈾純化轉(zhuǎn)化設(shè)施、鈾釷產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)施等劃入1B類核設(shè)施或核裝置；束流能量大于1兆電子伏且不滿足1B類標(biāo)準(zhǔn)的射線裝置，列入Ⅱ類核設(shè)施或核裝置。
目前，加拿大有加拿大光源（最高能量2.9吉電子伏）、加速器研究中心TRIUMF（擁有一臺(tái)質(zhì)子回旋加速器，最高能量520兆電子伏，束流能量83千瓦）兩個(gè)裝置列入IB類。Ⅰ、Ⅱ類核裝置在管理要求上區(qū)別很大。以許可為例，Ⅱ類核裝置在整個(gè)生命周期中需獲得建造、運(yùn)行、退役3個(gè)許可階段，而IB類核設(shè)施和裝置，需獲得選址、建造、運(yùn)行、退役、棄置5個(gè)許可。
值得一提的是，加拿大核安全委員會(huì)（CNSC）曾對(duì)質(zhì)子治療裝置的輻射安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，并于2018年發(fā)布報(bào)告認(rèn)為，盡管這類裝置質(zhì)子能量較高，但束流功率僅為瓦量級(jí)，整體輻射安全風(fēng)險(xiǎn)與醫(yī)用直線加速器相差不大。不過，CNSC并未采納將質(zhì)子治療裝置降級(jí)為Ⅱ類或?yàn)槠鋭?chuàng)設(shè)新的專屬類別的意見，仍舊將其劃為1B類，同時(shí)建議通過委派項(xiàng)目官員負(fù)責(zé)整個(gè)許可過程的方式，提高許可申請(qǐng)?zhí)幚硇省?/p>
從法國(guó)和加拿大的劃分標(biāo)準(zhǔn)可看出，兩國(guó)均將核安全監(jiān)管的思路應(yīng)用在了輻射安全風(fēng)險(xiǎn)較高的加速器的監(jiān)管上。
另外，德國(guó)從純輻射安全許可的角度，對(duì)射線裝置進(jìn)行了分類，劃分時(shí)主要考慮束流能量因素，兼顧功率因素。根據(jù)德國(guó)輻射防護(hù)條例，使用以下5類射線裝置需申請(qǐng)?jiān)S可：
1、中子產(chǎn)生率在1012/秒以上的加速器或等離子體裝置；
2、能量10兆電子伏以上，束流功率超過1千瓦的電子加速器；
3、能量150兆電子伏以上的電子加速器；
4、能量10兆電子伏每核子以上、束流功率超過50瓦的離子加速器；
5、能量150兆電子伏每核子以上的離子加速器。
根據(jù)上述國(guó)家案例，筆者認(rèn)為，單純以能量高低劃分類別簡(jiǎn)單易行，但能量指標(biāo)并不足以全面反映輻射安全風(fēng)險(xiǎn)。綜合考慮粒子類型、能量、功率等多個(gè)因素的分類方式更為合理，更能科學(xué)地反映輻射安全風(fēng)險(xiǎn)。
日韓兩國(guó)在法國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)上微調(diào)
近年來，日本、韓國(guó)等國(guó)核安全監(jiān)管當(dāng)局也正在研究?jī)?yōu)化大型射線裝置分類。兩國(guó)均認(rèn)為，法國(guó)現(xiàn)有的BNI分界線最具科學(xué)性。韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)與核安全研究院、日本核安全監(jiān)管當(dāng)局都提出，要在法國(guó)現(xiàn)行分類標(biāo)準(zhǔn)上微調(diào)，建立與本國(guó)相適應(yīng)的大型加速器分類標(biāo)準(zhǔn)。
韓國(guó)學(xué)者發(fā)表文章認(rèn)為，大型射線裝置運(yùn)行過程中產(chǎn)生的20兆電子伏以上的高能中子決定了輻射屏蔽厚度。10兆電子伏以上的中子與部件活化程度相關(guān)。當(dāng)電子束流能量為50兆電子伏時(shí)，20兆電子伏以上能量的高能中子開始大量產(chǎn)生，且50兆電子伏的電子束流所導(dǎo)致的材料活化等與10兆電子伏的中子場(chǎng)類似。這就解釋了為何法國(guó)、加拿大、巴西等國(guó)紛紛將50兆電子伏作為電子加速器分界線。
韓國(guó)學(xué)者同時(shí)發(fā)現(xiàn)，能量為75兆電子伏每核子的離子所產(chǎn)生的中子場(chǎng)，與能量為100兆電子伏的質(zhì)子類似；20兆電子伏每核子的鈾核導(dǎo)致的材料活化情況，與10吉電子伏的電子類似。
據(jù)此，韓國(guó)提出新的大型射線裝置分類方法，以下射線裝置，應(yīng)劃為一類：
1、能量50兆電子伏以上、束流功率1千瓦以上的電子加速器；
2、核子數(shù)不大于4、能量100兆電子伏每核子以上、束流功率0.5千瓦以上的加速器；
3、核子數(shù)大于4、能量75兆電子伏以上、束流功率0.5千瓦以上的加速器。
以下射線裝置，應(yīng)劃為二類：
1、能量50兆電子伏以上的電子、離子加速器；
2、核子數(shù)大于4、能量50兆電子伏以上的離子加速器；
3、核子數(shù)大于4、能量50兆電子伏以上、束流功率50瓦以上的離子加速器；
4、氘—氘聚變裝置。
日本核安全監(jiān)管部門從劑量率的角度，對(duì)射線裝置如何分類進(jìn)行了研究。他們的研究思路是，假定束流打在一個(gè)圓柱靶上，在束流方向90度角、1米遠(yuǎn)處進(jìn)行觀測(cè)，取能產(chǎn)生劑量率為1Sv/h的能量、束流功率組合作為高一級(jí)與低一級(jí)射線裝置的臨界點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上制定大型加速器分類的參數(shù)。經(jīng)過蒙卡模擬后，日本核安全監(jiān)管部門認(rèn)為，300兆電子伏的質(zhì)子束流產(chǎn)生的劑量率水平與100兆電子伏每核子的碳離子束流相近；法國(guó)現(xiàn)行分類標(biāo)準(zhǔn)與通過模擬得到的束流能量—功率分界線相近，最為合理，加拿大的現(xiàn)行分類標(biāo)準(zhǔn)過于保守。
因此，日本學(xué)者對(duì)大型加速器的分類提出了建議，一是電子加速器照搬法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，即電子能量50兆電子伏、束流功率1千瓦；二是將質(zhì)子/重離子加速器認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一為100兆電子伏每核子、束流功率0.5千瓦。
筆者認(rèn)為，日本核安全監(jiān)管當(dāng)局在研究確立大型加速器分類標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，創(chuàng)造出建立束流打靶模型，以在某點(diǎn)處產(chǎn)生某個(gè)特定劑量水平的束流功率—能量組合作為射線裝置分類界線，這種思路或許可以應(yīng)用至小型射線裝置參數(shù)化分類標(biāo)準(zhǔn)的建立上。
（作者單位：生態(tài)環(huán)境部輻射源安全監(jiān)管司）
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