DIN 54113-3-2005 Non-destructive testing - Radiation protection rules for the technical application of X-ray equipment up to 1 MV - Part 3 Formulas and diagrams for the calculation.pdf

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1、April 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialpr fung (NMP) im DINNormenausschuss Radiologie (NAR) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 1

2、3.280; 19.100BPi 9607498www.din.deXDIN 54113-3Zerst rungsfreie Pr fung Strahlenschutzregeln f r die technische Anwendung von R ntgeneinrichtungen bis 1 MV Teil 3: Formeln und Diagramme f r Strahlenschutzberechnungen f r R ntgeneinrichtungen bis zu einer R hrenspannung von 450 kVNondestructive testin

3、g Radiation protection rules for the technical application of Xray equipment up to 1 MV Part 3: Formulas and diagrams for the calculation of radiation protection for Xray equipment up to 450 kVEssais non destructifs Rgles de protection contre les rayonnements des installations radiographiques jusqu

4、1 MV Partie 3: Formules et diagrammes pour le calcul de la protection contre les rayonnements pour des installations radiographiques jusqu 450 kVAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN 541133:199511www.beuth.deGesamtumfang 24 SeitenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30

5、F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 54113-3:2005-042InhaltSeiteVorwort31 Anwendungsbereich.42 Normative Verweisungen .43 Grundlagen zur Berechnung44 Berechnung der erforderlichen Schutzschichten bei ortsfestem Betrieb 95 Abschirmung von Nutz- und Strstrahlung durch andere Schutzstoffe.126 Ortsve

6、rnderlicher Betrieb.16Anhang A (informativ) Musterrechnungen.19B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 54113-3:2005-043VorwortDiese Norm ist vom Arbeitsausschuss NMP 822 Durchstrahlungsprfung und Strahlenschutz desNormenausschusses Materialprfung (NMP) ausgearbeitet w

7、orden.DIN 54113 Zerstrungsfreie Prfung Strahlenschutzregeln fr die technische Anwendung vonRntgeneinrichtungen bis 1 MV besteht aus:Gbe Teil 1: Allgemeine sicherheitstechnische AnforderungenGbe Teil 2: Sicherheitstechnische Anforderungen und Prfung fr Herstellung, Errichtung und BetriebGbe Teil 3: F

8、ormeln und Diagramme fr Strahlenschutzberechnungen fr Rntgeneinrichtungen bis zu einerRhrenspannung von 450 kVnderungenGegenber DIN 54113-3:1995-11 wurden folgende nderungen vorgenommen:a) die Festlegungen der Norm wurden den Festlegungen der Rntgenverordnung in der Bekanntmachungder Neufassung der

9、Rntgenverordnung vom 30.04.2003 angepasst;b) der Anwendungsbereich wurde eingeschrnkt; die Norm gilt fr Rntgeneinrichtungen mit Rhren-spannungen bis 450 kV;c) die Diagramme in den Bildern 1 bis 3 wurden erweitert;d) ein Abschnitt zur Berechnung der Kontrollbereichsgrenze wurde hinzugefgt;e) die Norm

10、 wurde redaktionell berarbeitet.Frhere AusgabenDIN Rnt 6: 1934-04DIN 6806: 1944-03DIN 54113: 1956-07DIN 54113-3: 1980-09, 1995-11B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 54113-3:2005-0441 AnwendungsbereichDiese Norm gilt fr die Herstellung, Errichtung und den Betrieb v

11、on Rntgeneinrichtungen bis 450 kV frtechnische Anwendungen.Alle Angaben dieser Norm wurden ausschlielich fr Rntgeneinrichtungen mit Wolframanoden ermittelt.2 Normative VerweisungenDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nu

12、r die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzteAusgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).DIN 54113-1, Zerstrungsfreie Prfung Strahlenschutzregeln fr die technische Anwendung vonRntgeneinrichtungen bis 1 MV Teil 1: Allgemeine sicherheitst

13、echnische AnforderungenVerordnung ber den Schutz vor Schden durch Rntgenstrahlen (Rntgenverordnung RV in derBekanntmachung der Neufassung der Rntgenverordnung vom 30. April 2003)1)Richtlinie fr die technische Prfung von Rntgeneinrichtungen und genehmigungsbedrftigen Strstrahlern Richtlinie fr Sachve

14、rstndigenprfungen nach der Rntgenverordnung (SV-RL) vom 27. August 2003 RdSchr. d. BMU v. 29. August 2003 RS II 1 11601/04Gemeinsames Ministerialblatt1)3 Grundlagen zur Berechnung3.1 AllgemeinesAlle Angaben dieser Norm basieren auf Messungen, die bei konstanter Gleichspannung durchgefhrt wurden.Bei

15、Verwendung von Gleichrichterschaltungen, die keine konstante Gleichspannung liefern, ist fr alleBerechnungen nach dieser Norm der Scheitel- oder Spitzenwert der Hochspannung zu verwenden. Die unterdiesen Voraussetzungen durchgefhrten Berechnungen knnen eventuell geringfgig zu hoheAbschirmdicken oder

16、 Sicherheitsabstnde ergeben. Diese Erhhungen sind aber in Relation zu derGrenordnung der erforderlichen Materialdicken bzw. Abstnde erfahrungsgem vernachlssigbar.Ziel dieses Abschnittes ist die Darstellung der Grundlagen, umGbe bei stationrem Betrieb fr vorgegebene Betriebsparameter eines Rntgenstra

17、hlers (Nennspannung,Rhrenstromstrke, ffnungswinkel des Nutzstrahlenbndels, Ortsdosisleistung der Gehuse-durchlassstrahlung) und vorgegebenen Abstand von der Strahlenquelle, die notwendige Dicke desAbsorbers zu ermitteln, damit die Grenzwerte der Krperdosen nach RV in den angrenzendenAufenthaltsberei

18、chen nicht berschritten werden;Gbe bei ortsvernderlichem Einsatz fr vorgegebene Betriebsparameter eines Rntgenstrahlers(Nennspannung, Rhrenstromstrke, ffnungswinkel des Nutzstrahlenbndels, Ortsdosisleistung derGehusedurchlassstrahlung), den notwendigen Abstand von der Strahlenquelle zur Einhaltung d

19、erKontrollbereichsgrenze von maximal 40 Sv/h nach DIN 54113-1 zu ermitteln.Die Berechnungsergebnisse in den Abschnitten 4 bis 6 beziehen sich auf Rntgeneinrichtungen imRhrenspannungsbereich von 100 kV bis 450 kV.1) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN-Software GmbH, zu beziehen bei: Beuth Verl

20、ag GmbH, 10772 Berlin.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 54113-3:2005-045ANMERKUNG Zur Ermittlung der erforderlichen Schutzschichten oder Abstnde fr Nennspannungen auerhalbdieses Wertebereiches knnen die Hersteller bzw. Vertreiber der Rntgenrhren/Rntgenstrahler k

21、onsultiert werden.Die notwendigen Abstnde oder Dicken von Schutzschichten werden fr Gleichspannung ermittelt, drfenjedoch auch fr Wechselspannungsanlagen angewendet werden.Fr die Berechnung der notwendigen Schutzschichten beim ortsfesten Betrieb sind die maximalenBetriebsparameter (maximale Rhrenstr

22、omstrke bei maximaler Rhrenspannung) der Rntgeneinrichtung zuverwenden. Fr die Berechnung der notwendigen Abstnde zur Einhaltung der Kontrollbereichsgrenze beimortsvernderlichen Betrieb sind die verwendeten Betriebsparameter (Rhrenstromstrke undRhrenspannung) zu verwenden. Der zustzliche Einsatz wei

23、terer Quellen ionisierender Strahlung ist bei derBerechnung von Schutzschichten und erforderlicher Abstnde entsprechend zu bercksichtigen.3.2 Physikalische Zusammenhnge3.2.1 BegriffsbestimmungenFr die Berechnung von Strahlenschutzmanahmen sind die Nutz-, Streu- und Gehusedurchlassstrahlungzu bercksi

24、chtigen. Sie sind im Sinne dieser Norm in dem Winkelbereich, in dem sie existieren, alsgleichfrmig anzusehen.Nutzstrahlung ist die Rntgenstrahlung, die aus dem Strahlenaustrittfenster des Rntgenstrahlers austritt,nach Modifikation durch Blenden- und Kollimatorsysteme sowie durch andere Komponenten,

25、die die Winkel-oder Energieverteilung beeinflussen (z. B. Filter).Streustrahlung ist die Rntgenstrahlung, die durch Streuung an Materie (z. B. Prfkrper, Schutzwnde,Decken) entsteht. Streustrahlung hat eine andere spektrale Verteilung und eine niedrigere mittlere Energie alsdie Nutzstrahlung. Die Dos

26、isleistung der Streustrahlung ist abhngig von der Art des streuenden Materials.Gehusedurchlassstrahlung ist die Rntgenstrahlung, welche bei geschlossenem Strahlenaustrittsfenster ausdem Rhrenschutzgehuse eines Strahlers austritt.Strstrahlung ist die Summe aus Streustrahlung und Gehusedurchlassstrahl

27、ung.3.2.2 Messung der OrtsdosisleistungDie Ortsdosisleistung HG26eines Rntgenstrahlers oder einer Rntgenrhre ist als Umgebungs-quivalent-dosisleistung *HG26(10) zu messen. Mit einer bergangszeit bis zum 01. August 2011 darf weiterhin zurErmittlung der Ortsdosisleistung auch die Photonen-quivalentdos

28、isleistung xHG26verwendet werden. Indiesem Fall ist das Messergebnis mit einem Umrechnungsfaktor nach Tabelle 1 zu multiplizieren.Tabelle 1 Verhltnis der Umgebungs-quivalentdosisleistung *HG26(10)zur Photonen-quivalentdosisleistung xHG26RhrenspannungUmrechnungsfaktor*HG26(10)/xHG26U Ga3 50 kV 1,050

29、kV 400 kV 1,0B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 54113-3:2005-0463.2.3 Spezifische DosisleistungDie spezifische Dosisleistung spezHG26ist eine zur Einhaltung der Grenzwerte der Krperdosis reduzierte Dosis-leistung. Diese ist der Quotient aus der Ortsdosisleistung

30、ohne Schutzschicht und dem Schwchungsgrad dererforderlichen Schutzschicht. spezHG26ist abhngig vom Abstand zwischen Strahlenquelle und zu schtzendemAufenthaltsbereich, der Rhrenstromstrke, der Einschaltzeit der Rntgenrhre je Jahr und demAufenthaltsfaktor. Sie kann fr Nutz-, Streu- und Gehusedurchlas

31、sstrahlung wie folgt dargestellt werden:TItaHHxExspez,2G3dG26(1)Dabei ista der Abstand vom Zentrum der Strahlenquelle bis zum zu schtzenden Aufenthaltsplatz, in m;H der Grenzwert der effektiven Dosis nach Tabelle 3, in Sv;xspez,HG26die spezifische Dosisleistung, in (Svm)/(mAh);Ixdie Nennstromstrke,

32、in mA;T der Aufenthaltsfaktor nach 3.3.2;tEdie maximale jhrliche Einschaltzeit, in h;x der Index fr die Nutz-, Streu- oder Gehusedurchlassstrahlung.In Gleichung (1) sind folgende Rhrenstromstrken einzusetzen:II: G3dG3dNx N)(ungNutzstrahl in mA (2)6001:S)(lungStreustrahII G3dG3dSxin mA (3)mA1,0:tr)(h

33、lungchlassstraGehusedur G3dG3dtrx I (4)Dabei istG61 der ffnungswinkel des Nutzstrahlenbndels parallel zur Rhrenachse, dimensionslos in Winkelgradeinzusetzen;G62 der ffnungswinkel des Nutzstrahlenbndels senkrecht zur Rhrenachse, dimensionslos in Winkel-grad einzusetzen.Zur Reduzierung der Ortsdosisle

34、istung auf vorgegebene Grenzwerte werden entweder entsprechendeAbstnde verwendet (ortsvernderlicher Betrieb) oder Absorber eingesetzt (z. B. Blei fr Kabinen oderBarytbeton fr Rntgenrume). Fr eine vorgegebene Rhrenspannung lsst sich die notwendigeAbsorberdicke als Funktion der spezifischen Dosisleist

35、ung darstellen. Kurvenscharen, aus denen diebentigte Absorberdicke d von Blei als Funktion der jeweiligen spezifischen Dosisleistung direkt abgelesenwerden kann, werden in den Bildern 1 bis 3 fr Nutzstrahlung, Streustrahlung und Gehusedurchlass-strahlung dargestellt. Die konkrete Bestimmung der Abso

36、rberdicken wird in Abschnitt 4 beschrieben.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 54113-3:2005-0473.2.4 HalbwertschichtdickenDie Halbwertschichtdicke HWS ist diejenige Dicke eines Absorbers, welche die Ortsdosisleistung auf dieHlfte reduziert. Fr das Material Blei si

37、nd einige typische Werte fr Halbwertschichtdicken vonRntgenstrahlung in Tabelle 2 angegeben. Die Werte gelten fr Wolframanoden und einer starkenStrahlungsschwchung (Schwchungsfaktor 105) der Art, dass die resultierende Ortsdosisleistung imBereich von etwa 0,5 Sv/h bis 50 Sv/h liegt.Tabelle 2 Halbwer

38、tschichtdicken in mm Blei fr stark geschwchte StrahlungUkV100 120 160 225 250 300 320 350 420 450HWSmm Blei0,3 0,3 0,3 0,7 0,8 1,3 1,5 1,8 2,4 2,8Fr Bereiche, in denen die zu schtzenden Aufenthaltspltze liegen, ist die Abschirmung bzw. dererforderliche Abstand nach dieser Norm so zu bemessen, dass P

39、ersonen, die sich dort aufhalten, inbereinstimmung mit der Rntgenverordnung (RV) keine hhere effektive Dosis H erhalten, als in Tabelle 3angegeben.Tabelle 3 Grenzwerte der effektiven Dosis von Personen an den zu schtzenden AufenthaltspltzenTyp des zu schtzenden AufenthaltsplatzesGrenzwert der effekt

40、iven Dosisje KalenderjahrHAufenthaltspltze der Bevlkerung 1 000 SvAufenthaltspltze innerhalb des berwachungsbereichesfr beruflich strahlenexponierte Personen 6 000 Sv3.3 Betriebsbedingungen3.3.1 AufenthaltsbereicheFr die Bemessung der Strahlenschutzmanahmen ist zunchst eine Einordnung des zu schtzen

41、denAufenthaltsplatzes zu treffen. Daraus ergibt sich nach Tabelle 3 der zulssige maximale Wert fr dieJahresdosis.3.3.2 Aufenthaltsdauer und Einschaltzeit der Rntgeneinrichtung im stationren BetriebBei der Berechnung der Strahlenschutzmanahmen ist von der maximal zu erwartenden Einschaltzeit derRntge

42、neinrichtung auszugehen. Diese kann maximal 2 000 h im Jahr (Einschichtbetrieb) betragen. Ist dieEinschaltzeit hher als 2 000 h je Jahr (Mehrschichtbetrieb), ist fr Wohnbereiche die gesamte Einschaltzeitzu bercksichtigen. Als Mindestwert fr die zu erwartende Einschaltzeit sind tmin= 100 h je Jahr an

43、zusetzen.Der Aufenthaltsfaktor T bercksichtigt die zu erwartende Aufenthaltsdauer von Personen in den zuschtzenden Bereichen. Es sind folgende Zahlenfaktoren zu verwenden:Gbe T = 1,0 fr Aufenthaltspltze von beruflich strahlenexponierten Personen im berwachungsbereich undfr Arbeits- und Daueraufentha

44、ltspltze auerhalb des berwachungsbereiches (z. B. Bros,Werksttten, Laboratorien, Schaltpltze und Wohnungen). Der Wert T = 1,0 bercksichtigt, dass dieB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 54113-3:2005-048betroffenen Personen whrend ihrer Arbeitszeit an verschiedenen

45、Aufenthaltspltzen ionisierenderStrahlung ausgesetzt sein knnen.Gbe T = 0,3 fr Verkehrsflchen auerhalb des Strahlenbetriebes, bei denen sichergestellt ist, dass sich dortkeine Personen lngerfristig aufhalten.Gbe T = 0,1 fr Pltze auerhalb des Kontrollbereiches, aber innerhalb des Betriebsgelndes, an d

46、enensichergestellt ist, dass sich dort keine Personen lnger als 10 % der zu Grunde gelegten Einschaltzeitaufhalten (z. B. Flure, Toiletten).ANMERKUNG In regelmigen Abstnden muss der Betreiber kontrollieren, ob die Betriebsbedingungen noch denenentsprechen, die der Genehmigung bzw. Anzeige nach RV zu

47、 Grunde lagen. Dies betrifft z. B. die Bedingungen einesAufenthaltsfaktors T und die Einschaltzeit tE.3.4 Kontrollbereich beim ortsvernderlichen Betrieb3.4.1 AllgemeinesNach DIN 54113-1 ist der Kontrollbereich so abzugrenzen, dass auerhalb der Abgrenzung keine hhereOrtsdosisleistung als 40 Sv/h auft

48、reten kann. Dabei drfen 120 Sv/Woche nicht berschritten werden. Diesist bei einer Einschaltzeit von 3 h je W der Fall. Ist zu erwarten, dass lngere Einschaltzeiten auftreten, ist dieOrtsdosisleistung entsprechend zu reduzieren.3.4.2 Materialprfung an VerkehrswegenIn bestimmten Fllen ist es nicht zweckmig oder mglich, den Kontrollbereich so abzugrenzen, dass dieOrtsdosisleistung an der Kontrollbereichsgrenze unterhalb des zulssigen Grenzwertes von 40 Sv/h bleibt.Dies kann z. B. fr die Prfung an ffentlichen Verkehrswegen mit flieendem Verkehr zutreffen. Dabei kannes vorkommen, dass