射线装置如何分类？我们研究了6个国家
【谷腾环保网讯】近年来，有不少业界人士呼吁依据参数（能量、束流功率）对射线装置进行分类，而在我国现有的射线装置分类标准中，Ⅰ类射线装置的划分依据是参数标准（100兆电子伏）和用途（质子/重离子治疗装置、生产放射性同位素），Ⅱ类、Ⅲ类射线装置的划分则主要依据用途。因此，笔者对国外射线装置分类进行了研究，以期为进一步优化我国的射线装置分类提供参考。
多国以束流参数作为分类标准
事实上，对射线装置进行分级分类监管并非我国独创，多个国家均有先例。与我国基于用途的射线装置分类办法不同，法国、德国、加拿大、巴西等国都以束流参数作为分类标准。不过，法国在分类时更多考虑了粒子类型、能量、束流功率3个指标。
巴西的射线装置类别划分与我国最为相似。他们以100千电子伏、600千电子伏、50兆电子伏为限，将射线装置从低到高分为7—A、7—B、7—C和7—D这4类。A类、B类射线装置在整个生命周期内，需依次获得配置、运行、退役3次许可；C类则在A类、B类的基础上，增加了选址、重要安全改造（如有）两个许可阶段。D类射线装置监管最为严格，在全生命周期内需依次获得选址、建造、购买、调试及试运行、运行、重要安全改造（视需要）、退役许可等7个许可。
与中国、巴西不同的是，法国的分类标准并非只针对射线装置本身，而是依据束流参数划出一条线，分界线以下视为“小”的射线装置（Small Radiation Generators），分界线以上的射线装置则与核电站、铀浓缩、放射性废物处理设施等一起视为基本核装置（BNI,Basic Nuclear Installations）。分界线的设定综合考虑了束流能量和功率两个因素。法国环境法典第R593—2条规定了应列入BNI范围的射线装置参数标准：
1、同时满足以下条件的电子加速器
（1）粒子能量高于50兆电子伏；
（2）束流功率高于1千瓦。
2、满足以下两个条件之一的质子/重离子加速器
（1）核子数小于等于4，能量高于300兆电子伏且束流功率大于500瓦的加速器；
（2）核子数大于4，能量75兆电子伏每核子以上且束流功率大于500瓦的加速器。
最初，法国将300兆电子伏能量以上的射线装置划为BNI；1982年，法国对分类标准进行修订，引入束流功率，形成现有标准。目前，全法范围内仅有法国国家重离子加速器满足BNI标准，其最大束流能量为100兆电子伏每核子，最大束流功率为6千瓦。
与法国类似，加拿大未单独制定射线装置分类标准，而是将核设施、辐射设施糅合在一起后划分为Ⅰ类、Ⅱ类核设施或设备，Ⅰ类核设施或设备又分为1A类和1B类。根据加拿大《Ⅱ类核设施和装置监管条例》和《Ⅰ类核设施和装置监管条例》，反应堆列为1A类核设施；可将核子数小于等于4的粒子加速至能量高于50兆电子伏，或者可将核子数大于4的粒子加速至15兆电子伏每核子的加速器，与铀纯化转化设施、铀钍产品生产设施等划入1B类核设施或核装置；束流能量大于1兆电子伏且不满足1B类标准的射线装置，列入Ⅱ类核设施或核装置。
目前，加拿大有加拿大光源（最高能量2.9吉电子伏）、加速器研究中心TRIUMF（拥有一台质子回旋加速器，最高能量520兆电子伏，束流能量83千瓦）两个装置列入IB类。Ⅰ、Ⅱ类核装置在管理要求上区别很大。以许可为例，Ⅱ类核装置在整个生命周期中需获得建造、运行、退役3个许可阶段，而IB类核设施和装置，需获得选址、建造、运行、退役、弃置5个许可。
值得一提的是，加拿大核安全委员会（CNSC）曾对质子治疗装置的辐射安全风险进行了研究，并于2018年发布报告认为，尽管这类装置质子能量较高，但束流功率仅为瓦量级，整体辐射安全风险与医用直线加速器相差不大。不过，CNSC并未采纳将质子治疗装置降级为Ⅱ类或为其创设新的专属类别的意见，仍旧将其划为1B类，同时建议通过委派项目官员负责整个许可过程的方式，提高许可申请处理效率。
从法国和加拿大的划分标准可看出，两国均将核安全监管的思路应用在了辐射安全风险较高的加速器的监管上。
另外，德国从纯辐射安全许可的角度，对射线装置进行了分类，划分时主要考虑束流能量因素，兼顾功率因素。根据德国辐射防护条例，使用以下5类射线装置需申请许可：
1、中子产生率在1012/秒以上的加速器或等离子体装置；
2、能量10兆电子伏以上，束流功率超过1千瓦的电子加速器；
3、能量150兆电子伏以上的电子加速器；
4、能量10兆电子伏每核子以上、束流功率超过50瓦的离子加速器；
5、能量150兆电子伏每核子以上的离子加速器。
根据上述国家案例，笔者认为，单纯以能量高低划分类别简单易行，但能量指标并不足以全面反映辐射安全风险。综合考虑粒子类型、能量、功率等多个因素的分类方式更为合理，更能科学地反映辐射安全风险。
日韩两国在法国现行标准上微调
近年来，日本、韩国等国核安全监管当局也正在研究优化大型射线装置分类。两国均认为，法国现有的BNI分界线最具科学性。韩国浦项科技大学与核安全研究院、日本核安全监管当局都提出，要在法国现行分类标准上微调，建立与本国相适应的大型加速器分类标准。
韩国学者发表文章认为，大型射线装置运行过程中产生的20兆电子伏以上的高能中子决定了辐射屏蔽厚度。10兆电子伏以上的中子与部件活化程度相关。当电子束流能量为50兆电子伏时，20兆电子伏以上能量的高能中子开始大量产生，且50兆电子伏的电子束流所导致的材料活化等与10兆电子伏的中子场类似。这就解释了为何法国、加拿大、巴西等国纷纷将50兆电子伏作为电子加速器分界线。
韩国学者同时发现，能量为75兆电子伏每核子的离子所产生的中子场，与能量为100兆电子伏的质子类似；20兆电子伏每核子的铀核导致的材料活化情况，与10吉电子伏的电子类似。
据此，韩国提出新的大型射线装置分类方法，以下射线装置，应划为一类：
1、能量50兆电子伏以上、束流功率1千瓦以上的电子加速器；
2、核子数不大于4、能量100兆电子伏每核子以上、束流功率0.5千瓦以上的加速器；
3、核子数大于4、能量75兆电子伏以上、束流功率0.5千瓦以上的加速器。
以下射线装置，应划为二类：
1、能量50兆电子伏以上的电子、离子加速器；
2、核子数大于4、能量50兆电子伏以上的离子加速器；
3、核子数大于4、能量50兆电子伏以上、束流功率50瓦以上的离子加速器；
4、氘—氘聚变装置。
日本核安全监管部门从剂量率的角度，对射线装置如何分类进行了研究。他们的研究思路是，假定束流打在一个圆柱靶上，在束流方向90度角、1米远处进行观测，取能产生剂量率为1Sv/h的能量、束流功率组合作为高一级与低一级射线装置的临界点，在此基础上制定大型加速器分类的参数。经过蒙卡模拟后，日本核安全监管部门认为，300兆电子伏的质子束流产生的剂量率水平与100兆电子伏每核子的碳离子束流相近；法国现行分类标准与通过模拟得到的束流能量—功率分界线相近，最为合理，加拿大的现行分类标准过于保守。
因此，日本学者对大型加速器的分类提出了建议，一是电子加速器照搬法国标准，即电子能量50兆电子伏、束流功率1千瓦；二是将质子/重离子加速器认定标准统一为100兆电子伏每核子、束流功率0.5千瓦。
笔者认为，日本核安全监管当局在研究确立大型加速器分类标准时，创造出建立束流打靶模型，以在某点处产生某个特定剂量水平的束流功率—能量组合作为射线装置分类界线，这种思路或许可以应用至小型射线装置参数化分类标准的建立上。
（作者单位：生态环境部辐射源安全监管司）
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