射線裝置如何分類？我們研究了6個國家
【谷騰環保網訊】近年來，有不少業界人士呼吁依據參數（能量、束流功率）對射線裝置進行分類，而在我國現有的射線裝置分類標準中，Ⅰ類射線裝置的劃分依據是參數標準（100兆電子伏）和用途（質子/重離子治療裝置、生產放射性同位素），Ⅱ類、Ⅲ類射線裝置的劃分則主要依據用途。因此，筆者對國外射線裝置分類進行了研究，以期為進一步優化我國的射線裝置分類提供參考。
多國以束流參數作為分類標準
事實上，對射線裝置進行分級分類監管并非我國獨創，多個國家均有先例。與我國基于用途的射線裝置分類辦法不同，法國、德國、加拿大、巴西等國都以束流參數作為分類標準。不過，法國在分類時更多考慮了粒子類型、能量、束流功率3個指標。
巴西的射線裝置類別劃分與我國最為相似。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類射線裝置在整個生命周期內，需依次獲得配置、運行、退役3次許可；C類則在A類、B類的基礎上，增加了選址、重要安全改造（如有）兩個許可階段。D類射線裝置監管最為嚴格，在全生命周期內需依次獲得選址、建造、購買、調試及試運行、運行、重要安全改造（視需要）、退役許可等7個許可。
與中國、巴西不同的是，法國的分類標準并非只針對射線裝置本身，而是依據束流參數劃出一條線，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、放射性廢物處理設施等一起視為基本核裝置（BNI,Basic Nuclear Installations）。分界線的設定綜合考慮了束流能量和功率兩個因素。法國環境法典第R593—2條規定了應列入BNI范圍的射線裝置參數標準：
1、同時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、滿足以下兩個條件之一的質子/重離子加速器
（1）核子數小于等于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，法國將300兆電子伏能量以上的射線裝置劃為BNI；1982年，法國對分類標準進行修訂，引入束流功率，形成現有標準。目前，全法范圍內僅有法國國家重離子加速器滿足BNI標準，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。
與法國類似，加拿大未單獨制定射線裝置分類標準，而是將核設施、輻射設施糅合在一起后劃分為Ⅰ類、Ⅱ類核設施或設備，Ⅰ類核設施或設備又分為1A類和1B類。根據加拿大《Ⅱ類核設施和裝置監管條例》和《Ⅰ類核設施和裝置監管條例》，反應堆列為1A類核設施；可將核子數小于等于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，與鈾純化轉化設施、鈾釷產品生產設施等劃入1B類核設施或核裝置；束流能量大于1兆電子伏且不滿足1B類標準的射線裝置，列入Ⅱ類核設施或核裝置。
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（擁有一臺質子回旋加速器，最高能量520兆電子伏，束流能量83千瓦）兩個裝置列入IB類。Ⅰ、Ⅱ類核裝置在管理要求上區別很大。以許可為例，Ⅱ類核裝置在整個生命周期中需獲得建造、運行、退役3個許可階段，而IB類核設施和裝置，需獲得選址、建造、運行、退役、棄置5個許可。
值得一提的是，加拿大核安全委員會（CNSC）曾對質子治療裝置的輻射安全風險進行了研究，并于2018年發布報告認為，盡管這類裝置質子能量較高，但束流功率僅為瓦量級，整體輻射安全風險與醫用直線加速器相差不大。不過，CNSC并未采納將質子治療裝置降級為Ⅱ類或為其創設新的專屬類別的意見，仍舊將其劃為1B類，同時建議通過委派項目官員負責整個許可過程的方式，提高許可申請處理效率。
從法國和加拿大的劃分標準可看出，兩國均將核安全監管的思路應用在了輻射安全風險較高的加速器的監管上。
另外，德國從純輻射安全許可的角度，對射線裝置進行了分類，劃分時主要考慮束流能量因素，兼顧功率因素。根據德國輻射防護條例，使用以下5類射線裝置需申請許可：
1、中子產生率在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。
根據上述國家案例，筆者認為，單純以能量高低劃分類別簡單易行，但能量指標并不足以全面反映輻射安全風險。綜合考慮粒子類型、能量、功率等多個因素的分類方式更為合理，更能科學地反映輻射安全風險。
日韓兩國在法國現行標準上微調
近年來，日本、韓國等國核安全監管當局也正在研究優化大型射線裝置分類。兩國均認為，法國現有的BNI分界線最具科學性。韓國浦項科技大學與核安全研究院、日本核安全監管當局都提出，要在法國現行分類標準上微調，建立與本國相適應的大型加速器分類標準。
韓國學者發表文章認為，大型射線裝置運行過程中產生的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。當電子束流能量為50兆電子伏時，20兆電子伏以上能量的高能中子開始大量產生，且50兆電子伏的電子束流所導致的材料活化等與10兆電子伏的中子場類似。這就解釋了為何法國、加拿大、巴西等國紛紛將50兆電子伏作為電子加速器分界線。
韓國學者同時發現，能量為75兆電子伏每核子的離子所產生的中子場，與能量為100兆電子伏的質子類似；20兆電子伏每核子的鈾核導致的材料活化情況，與10吉電子伏的電子類似。
據此，韓國提出新的大型射線裝置分類方法，以下射線裝置，應劃為一類：
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、核子數大于4、能量50兆電子伏以上的離子加速器；
3、核子數大于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。
日本核安全監管部門從劑量率的角度，對射線裝置如何分類進行了研究。他們的研究思路是，假定束流打在一個圓柱靶上，在束流方向90度角、1米遠處進行觀測，取能產生劑量率為1Sv/h的能量、束流功率組合作為高一級與低一級射線裝置的臨界點，在此基礎上制定大型加速器分類的參數。經過蒙卡模擬后，日本核安全監管部門認為，300兆電子伏的質子束流產生的劑量率水平與100兆電子伏每核子的碳離子束流相近；法國現行分類標準與通過模擬得到的束流能量—功率分界線相近，最為合理，加拿大的現行分類標準過于保守。
因此，日本學者對大型加速器的分類提出了建議，一是電子加速器照搬法國標準，即電子能量50兆電子伏、束流功率1千瓦；二是將質子/重離子加速器認定標準統一為100兆電子伏每核子、束流功率0.5千瓦。
筆者認為，日本核安全監管當局在研究確立大型加速器分類標準時，創造出建立束流打靶模型，以在某點處產生某個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用至小型射線裝置參數化分類標準的建立上。
（作者單位：生態環境部輻射源安全監管司）
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