直讀式中子劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)規(guī)范（制定）編制說明

直讀式中子劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)規(guī)范（制定）編制說明1任務(wù)來源中國工程物理研究院材料研究所向全國電離輻射計(jì)量技術(shù)委員會提出申請，申請制定《直讀式中子劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)規(guī)范》。2019年9月，依據(jù)市監(jiān)計(jì)量函[2019]42號《市場監(jiān)管總局計(jì)量司關(guān)于國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范制定、修訂及宣貫計(jì)劃有關(guān)事項(xiàng)的通知》等有關(guān)文件的要求，經(jīng)各專業(yè)計(jì)量技術(shù)委員會委員專家評審、上報市場監(jiān)管總局批復(fù)后，下達(dá)了2019年國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范制修訂計(jì)劃項(xiàng)目表。《直讀式中子劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)規(guī)范》主要起草單位有中國工程物理研究院材料研究所、中國計(jì)量科學(xué)研究院、中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所，參加起草單位有中國原子能科學(xué)研究院和中國工程物理研究院材料研究所，歸口單位為全國電離輻射計(jì)量技術(shù)委員會。2編制過程本規(guī)范由中國工程物理研究院材料研究所、中國計(jì)量科學(xué)研究院、中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所、中國原子能科學(xué)研究院共同起草，負(fù)責(zé)制定。本規(guī)范制定計(jì)劃任務(wù)的完成時間為2024年第4季度。自2020年起，本規(guī)范起草小組開始查閱收集相關(guān)資料，參考國內(nèi)、國際相關(guān)計(jì)量技術(shù)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、文件等形成校準(zhǔn)規(guī)范初稿。《直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)規(guī)范》為首次制定，起草小組對參考依據(jù)、驗(yàn)證試驗(yàn)等保持謹(jǐn)慎態(tài)度。在編制《直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)規(guī)范》初稿期間，起草小組引用了GB/T14055.1-2008/ISO8529-1:2001《中子參考輻射第1部分：輻射特性和產(chǎn)生方法》、GB/T14055.2-2012/ISO8529-2:2000《中子參考輻射第2部分：與表征輻射場基本量相關(guān)的輻射防護(hù)儀表校準(zhǔn)基礎(chǔ)》、ISO8529-3:1998《中子參考輻射第3部分：場所劑量儀和個人劑量儀的校準(zhǔn)及其能量響應(yīng)和角響應(yīng)的確定》（Referenceneutronradiations–Part3:Calibrationofareaandpersonaldosimetersanddeterminationoftheirresponseasafunctionofneutronenergyandangleofincidence）。但是，2021年，ISO發(fā)布了ISO8529-1:2021《中子參考輻射第1部分：輻射特性和產(chǎn)生方法》（Referenceneutronradiations–Part1:Characteristicsandmethodsofproduction），ISO8529-1:2021相較于ISO8529-1:2001有較大變化。2023年，ISO發(fā)布了ISO8529-3:2023《中子參考輻射第3部分：場所劑量儀和個人劑量儀的校準(zhǔn)及其能量響應(yīng)和角響應(yīng)的確定》（Referenceneutronradiations–Part3:Calibrationofareaandpersonaldosimetersanddeterminationoftheirresponseasafunctionofneutronenergyandangleofincidence），ISO8529-3:2023相較于ISO8529-3:1998有較大變化。GB/T14055.1、GB/T14055.2、ISO8529-2尚未有新的版本。經(jīng)多方面考慮，起草小組仍引用GB/T14055.1、GB/T14055.2和ISO8529-3，但不注日期。ISO8529-3并沒有明確規(guī)定中子個人劑量當(dāng)量儀的校準(zhǔn)程序，一個模糊的校準(zhǔn)方法是扣除中子輻照房間中散射中子對被校儀器讀數(shù)的貢獻(xiàn)。GB/T14055.2/ISO8529-2給出了中子周圍劑量當(dāng)量率儀的4種散射中子扣除方式，但是并沒有推薦中子個人劑量當(dāng)量儀的散射中子扣除方法。此外，由于中子個人劑量當(dāng)量儀的靈敏度低，校準(zhǔn)中子個人劑量當(dāng)量儀存在諸多困難。相較于中子周圍劑量當(dāng)量儀，中子個人劑量當(dāng)量測量的主要是劑量當(dāng)量，而不是劑量當(dāng)量率，通過重復(fù)測量減少統(tǒng)計(jì)不確定性使測量時間更長。因此，中子個人劑量當(dāng)量儀的校準(zhǔn)要更復(fù)雜得多，起草小組在驗(yàn)證試驗(yàn)中耗時更多。在對初稿進(jìn)行修改期間，BIPM組織了BIPM.CCRI(III)-S2.Hp(10)直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀國際校準(zhǔn)比對，16個國家計(jì)量院參比，韓國KRISS為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，比對期限為2022年2月至2024年12月，各參比單位應(yīng)在比對報告中描述散射中子的影響。中國計(jì)量科學(xué)研究院于2022年參與了此次國際比對，并提交了比對報告。參與此次國際比對，為形成本規(guī)范征求意見稿提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。起草小組成員經(jīng)多次討論、修改，就規(guī)范的校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)方法等達(dá)成共識。2024年3月，起草小組完成校準(zhǔn)規(guī)范的征求意見稿，向全國電離輻射計(jì)量技術(shù)委員會全體委員及專家征求意見。3規(guī)范名稱和適用范圍3.1規(guī)范名稱本規(guī)范名稱為《直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)規(guī)范》。3.2適用范圍在適用范圍中，本規(guī)范規(guī)定了適用于監(jiān)測中子個人劑量當(dāng)量Hp(10)的直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)，不適用于脈沖中子輻射場的直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)。4編寫依據(jù)本規(guī)范主要編寫依據(jù)如下：JJF1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語及定義》；JJF1035-2006《電離輻射計(jì)量術(shù)語及定義》；JJF1071-2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》；GB/T13161-2015/IEC61526:2010《輻射防護(hù)儀器測量X、γ、中子和β輻射個人劑量當(dāng)量Hp(10)和Hp(0.07)——直讀式個人劑量當(dāng)量儀（Radiationprotectioninstrumentation–MeasurementofpersonaldoseequivalentsHp(10)andHp(0.07)forX,gamma,neutronandbetaradiations–Directreadingpersonaldoseequivalentmeters）》；GB/T14055.1-2008/ISO8529-1:2001《中子參考輻射第1部分：輻射特性和產(chǎn)生方法（Referenceneutronradiations–Part1:Characteristicsandmethodsofproduction）》；GB/T14055.2-2012/ISO8529-2:2000《中子參考輻射第2部分：與表征輻射場基本量相關(guān)的輻射防護(hù)儀表校準(zhǔn)基礎(chǔ)（Referenceneutronradiations–Part2:Calibrationfundamentalsofradiationprotectiondevicesrelatedtothebasicquantitiescharacterizingtheradiationfield）》；ISO8529-3:2023《中子參考輻射第3部分：場所劑量儀和個人劑量儀的校準(zhǔn)及其能量響應(yīng)和角響應(yīng)的確定（Referenceneutronradiations–Part3:Calibrationofareaandpersonaldosimetersanddeterminationoftheirresponseasafunctionofneutronenergyandangleofincidence）》。同時，本規(guī)范還參考了以下文件：JJG393-2018《便攜式X、γ輻射周圍劑量當(dāng)量（率）儀和監(jiān)測儀》；JJG593-2016《個人和環(huán)境監(jiān)測用X、γ輻射熱釋光劑量測量系統(tǒng)》；JJG852-2019《中子周圍劑量當(dāng)量（率）儀》；JJG1009-2016《X、γ輻射個人劑量當(dāng)量Hp(10)監(jiān)測儀》；JJG（軍工）25-2012《直讀式中子個人劑量當(dāng)量計(jì)和監(jiān)測儀》；JJG（軍工）36-2014《15keV~7MeV直讀式X、γ輻射個人劑量計(jì)》；JJG（軍工）38-2014《個人監(jiān)測用X、γ輻射光釋光劑量測量（裝置）系統(tǒng)》；JJG（軍工）246-2021《X、γ射線周圍劑量當(dāng)量（率）儀》；GB/T14959-1994《個人中子劑量計(jì)的性能要求與刻度》；EJ/T901-1994《直讀式中子個人劑量當(dāng)量和劑量當(dāng)量率監(jiān)測儀》；ICRP74號出版物:1996《用于外照射防護(hù)中的轉(zhuǎn)換系數(shù)（ConversionCoefficientsforuseinRadiologicalProtectionAgainstExternalRadiation）》ICRU57號報告:1998《用于外照射防護(hù)中的轉(zhuǎn)換系數(shù)（ConversionCoefficientsforuseinRadiologicalProtectionAgainstExternalRadiation）》；ISO8529-1:2021《中子參考輻射第1部分：輻射特性和產(chǎn)生方法（Referenceneutronradiations–Part1:Characteristicsandmethodsofproduction）》；ISO8529-3:1998《中子參考輻射第3部分：場所劑量儀和個人劑量儀的校準(zhǔn)及其能量響應(yīng)和角響應(yīng)的確定（Referenceneutronradiations–Part3:Calibrationofareaandpersonaldosimetersanddeterminationoftheirresponseasafunctionofneutronenergyandangleofincidence）》；ISO12789-1:2008《中子參考輻射第1部分：模擬工作場所中子場的輻射特性及產(chǎn)生方法（Referenceradiationfields–Simulatedworkplaceneutronfields–Part1:Characteristicsandmethodsofproduction）》ISO12789-2:2008《中子參考輻射第2部分：與表征模擬工作場所中子場基本量相關(guān)的輻射防護(hù)儀表校準(zhǔn)基礎(chǔ)（Referenceradiationfields–Simulatedworkplaceneutronfields–Part2:Calibrationfundamentalsrelatedtothebasicquantities）》。5校準(zhǔn)項(xiàng)目與校準(zhǔn)方法的有關(guān)說明5.1校準(zhǔn)項(xiàng)目直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀是指佩帶在人體軀干，主要用于測量中子外照射在人體上產(chǎn)生的個人劑量當(dāng)量的直讀式儀器。此類儀器的探測部件和測量部件是一體化的，可使佩帶者方便清晰地看到測量結(jié)果，顯示單位主要為劑量當(dāng)量單位Sv，或兼有劑量當(dāng)量率Sv·h-1顯示。根據(jù)科學(xué)、合理、可行的原則，結(jié)合國內(nèi)、國際中子計(jì)量實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)條件，本規(guī)范確定了直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法，為直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)提供依據(jù)。本規(guī)范規(guī)定的校準(zhǔn)項(xiàng)目包括校準(zhǔn)因子和重復(fù)性。同時，本規(guī)范建議了校準(zhǔn)項(xiàng)目的計(jì)量特性指標(biāo)要求，為直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀計(jì)量特性的評估提供參考。此外，國內(nèi)中子計(jì)量實(shí)驗(yàn)室通常采用GBT/14055.1-2008推薦的241Am-Be或252Cf中子源開展中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)，241Am-Be或252Cf中子源的強(qiáng)度一般在(1×106~1×108)s-1之間。252Cf中子源的源強(qiáng)可超過1×108s-1，但252Cf的半衰期只有2.6470a，252Cf中子源的強(qiáng)度會在較短的時間內(nèi)降低至(1×106~1×108)s-1區(qū)間。由于中子源強(qiáng)度的限制，中子源產(chǎn)生的中子個人劑量當(dāng)量率也受到限制。中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀測量的主要是個人劑量當(dāng)量，而不是個人劑量當(dāng)量率。采用放射性核素中子源校準(zhǔn)中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀，需要照射很長時間才能累積得到較高的個人劑量當(dāng)量。由于中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的靈敏度較低，通過重復(fù)測量減少統(tǒng)計(jì)不確定性會使測量時間更長。此外，示值準(zhǔn)確性和重復(fù)性是輻射防護(hù)監(jiān)測儀器的重要參數(shù)，在中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀校準(zhǔn)中可采用校準(zhǔn)因子和重復(fù)性表征。5.2校準(zhǔn)因子直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的示值準(zhǔn)確性可通過校準(zhǔn)因子、劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)、相對固有誤差等形式展現(xiàn)出來，被校儀器的校準(zhǔn)因子、劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)、相對固有誤差的計(jì)算公式如下：（1）（2）（3）式中：——試驗(yàn)點(diǎn)處中子個人劑量當(dāng)量（率）約定量值；——試驗(yàn)點(diǎn)處直接中子引起的被校儀器讀數(shù)。從公式（1）~公式（3）可見，被校儀器的校準(zhǔn)因子和劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)互為倒數(shù)，且校準(zhǔn)因子、劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)、相對固有誤差可相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)校準(zhǔn)因子0時，劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)，相對固有誤差。當(dāng)校準(zhǔn)因子0時，劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)，相對固有誤差。本規(guī)范規(guī)定采用校準(zhǔn)因子作為直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)項(xiàng)目，用戶可根據(jù)校準(zhǔn)因子的校準(zhǔn)結(jié)果自行計(jì)算被校儀器的劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)和相對固有誤差。ISO8529-3:1998中沒有明確規(guī)定中子個人劑量當(dāng)量的校準(zhǔn)程序，一種模糊的方法是扣除中子照射室中散射中子的貢獻(xiàn)。采用被校儀器在中子參考輻射場中受照時，被校儀器會同時受到直接中子和散射中子的照射并產(chǎn)生讀數(shù)。為準(zhǔn)確獲得被校儀器的校準(zhǔn)因子，應(yīng)扣除散射中子對被校儀器讀數(shù)的貢獻(xiàn)。本規(guī)范規(guī)定采用放射性核素中子源開展直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)因子的測量，放射性核素中子源可以為252Cf+D2O慢化、252Cf、241Am-B、241Am-Be。同時，本規(guī)范推薦了2種修正散射中子引起被校儀器讀數(shù)的方法，即影錐法和距離變化法，詳見《直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀》征求意見稿附錄B。在公式（1）~公式（3）中，采用影錐法可以直接計(jì)算得到試驗(yàn)點(diǎn)處直接中子引起的被校儀器讀數(shù)，從而較容易獲得被校儀器的校準(zhǔn)因子。采用距離變化法，需要在多個試驗(yàn)點(diǎn)處測得總中子引起的被校儀器讀數(shù)，通過擬合數(shù)據(jù)并進(jìn)一步得到被校儀器的劑量當(dāng)量（率）響應(yīng)，再計(jì)算得到校準(zhǔn)因子。本規(guī)范建議直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的校準(zhǔn)因子宜為0.80~1.20。5.3重復(fù)性直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的示值重復(fù)性可采用變異系數(shù)計(jì)算，如下所示：（4）式中：——總中子引起的被校儀器第次讀數(shù)；——被校儀器次讀數(shù)的算術(shù)平均值；——重復(fù)測量次數(shù)。在重復(fù)性項(xiàng)目中，采用總中子引起被校儀器的讀數(shù)作計(jì)算。直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的靈敏度較低，對于劑量當(dāng)量測量功能，本規(guī)范規(guī)定在大于100μSv的劑量當(dāng)量條件下開展重復(fù)性項(xiàng)目的校準(zhǔn)。對于劑量當(dāng)量率測量功能，本規(guī)范規(guī)定在小于1mSv·h-1的劑量當(dāng)量率條件下開展重復(fù)性項(xiàng)目的校準(zhǔn)。此外，當(dāng)開展校準(zhǔn)因子項(xiàng)目時，校準(zhǔn)因子的測量次數(shù)滿足重復(fù)性要求的測量次數(shù)時，可同時開展重復(fù)性項(xiàng)目和校準(zhǔn)因子項(xiàng)目。由于重復(fù)性項(xiàng)目的要求與校準(zhǔn)因子項(xiàng)目的要求不同，可以分別展重復(fù)性項(xiàng)目和校準(zhǔn)因子項(xiàng)目。相比于校準(zhǔn)因子項(xiàng)目，可以在更近的校準(zhǔn)距離條件下開展重復(fù)性項(xiàng)目，從而獲得更高的劑量當(dāng)量率條件，可以在更短的照射時間內(nèi)得到更高的劑量當(dāng)量。本規(guī)范建議直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀的重復(fù)性宜不超過20%。6驗(yàn)證試驗(yàn)6.1試驗(yàn)項(xiàng)目直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀的校準(zhǔn)因子和重復(fù)性。6.2測量裝置名稱：中子注量（率）標(biāo)準(zhǔn)裝置；中子參考輻射：241Am-Be。6.3被校儀器名稱：直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀；生產(chǎn)商：MIRON；型號：DMC2000GN。6.4校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)因子；重復(fù)性。6.5校準(zhǔn)因子試驗(yàn)過程6.5.1影錐法按《直讀式中子個人劑量當(dāng)量儀和監(jiān)測儀》征求意見稿安裝被校儀器和體模，體模前表面距離中子源120cm。采用241Am-Be中子參考輻射照射被校儀器，中子個人劑量當(dāng)量約定量