事故经过、失效机制与共性问题

回旋加速器的安全风险贯穿运行、停机和维修全过程。高能束流、靶系统高温高压、设备感生放射性及放射性物质泄漏，使其风险具有复杂性和隐蔽性。正常运行中的安全防护，也可能在设备故障和人工干预时失效。以下10起真实事故，揭示了回旋加速器安全管理中值得警惕的共性问题。

一、10起典型事件

01｜瑞典：门机连锁失效导致参观人员误照射

2016年10月7日

事故经过：参观人员进入加速器机房时，操作人员因设备能启动，误判防护门已关闭；实际防护门开启，安全联锁未动作。设备运行约8分钟后报警停机，参观人员在距加速器约5米处停留约4分钟。调查发现联锁可能数年前已失效，具体时间未确认。监管部门评定为INES 2级，未认定人员超剂量照射。

事故分析：典型安全联锁失效。操作人员未独立确认防护门状态和清场，联锁失效长期未被发现，表明运行测试与安全功能验证存在缺口。门禁联锁、屏蔽体位置联锁、束流使能条件和紧急停机须分别验证。

02｜法国：靶组件制造缺陷，放射性核素泄漏进入冷却系统

2013年7月

事故经过：¹⁸F生产中，回旋加速器靶系统泄漏，放射性核素进入闭式冷却水回路，在去离子过滤器内富集。过滤器接触位置剂量当量率达100mSv/h。调查指向靶组件制造缺陷。供应商GE Healthcare随后对相关零件全球召回，并加强制造质量控制。法国监管机构要求全国运营单位重新评估类似风险，加强辐照期间辐射环境监测。事故未造成监管限值以上人员照射。

事故分析：靶组件是束流与核反应发生的核心部位，也是不同介质间的隔离边界。靶体、靶窗或密封结构一旦失效，放射性物质可能进入不应受污染的冷却系统。更易被忽视的是二次富集风险：冷却水中的放射性物质被过滤器、树脂或局部沉积物捕集，使普通辅助设备意外成为高剂量率部件。靶系统完整性、冷却水放射性监测和过滤器更换前辐射测量，应作为相互衔接的控制环节。

03｜美国：高压管路维修，含¹⁸F靶水意外喷出

2005年2月4日

事故经过：技术人员维修高压管路泄漏时，压力测试中靶底部卸料管突然松脱，含¹⁸F的水以雾状喷出，污染实验服。工作人员脱实验服时个人剂量计仍附着其上，实验服连同剂量计被放入铅屏蔽。剂量计出现约120mSv异常读数，但设施认为该结果很可能受剂量计污染及存放方式影响，不能直接认定为实际受照。事故后，设施要求高剂量维修使用声响式个人剂量计，加强双人协作、放射性介质风险培训及污染报告。

事故分析：这是机械压力风险与放射性污染风险叠加的典型事件。维修人员熟悉压力试验，却易忽视维修介质已受辐照具有放射性。事故反映：维修前对残余压力、液体放射性和连接可靠性确认不足；污染后未及时区分剂量计污染与实际受照，影响剂量重建。靶水、靶气、氦冷却及关联管路维修，需同时满足机械隔离、泄压、放射性调查和个人剂量监测要求。

04｜法国：¹⁸F泄漏及通风联动异常，三名人员发生内污染

2006年9月15日

事故经过：回旋加速器设施发生放射性氟泄漏。监测系统探测到加速器房间泄漏后，触发通风系统自动停机。相邻实验室空气污染报警出现，但工作人员未立即撤离。因此前几周报警系统频繁误报警，人员对报警失去敏感性，继续工作约1小时，导致三名工作人员吸入少量放射性氟。监管部门确认三人摄入量均很低，剂量低于职业人员年度限值千分之一；鉴于报警故障长期未解决、人员违反应急要求，事故仍评为INES 1级。

事故分析：该事件包含两类关联失效：通风控制逻辑未能有效阻止放射性物质向相邻区域扩散，人员因长期误报警忽视真正的危险信号。空气污染报警可靠性直接影响人员对危险状态的判断。反复误报警如不及时处置，可形成报警疲劳。应验证异常泄漏、排风故障和压差异常时的系统联动，特别是污染区与相邻区域间的空气流向；同时把误报警调查与报警可靠性恢复作为安全管理事项。

05｜印度：PETtrace回旋加速器多次发生Havar靶窗破裂

2009年论文公开

事故经过：印度研究人员对回旋加速器运行中的靶窗破裂事件进行了现场研究，论文报告五次实际发生的靶窗失效，主要与靶冷却系统故障有关。原文未提供各次事件具体日期。研究人员在靶内残余短寿命放射性物质充分衰变后，对损坏靶组件进行检测，发现靶窗长期受质子束和次级中子辐照，积累明显感生放射性。五次情景的靶体表面剂量率在移除破裂靶窗后均显著下降（见表1）。

表1  五次Havar靶窗破裂后靶体表面剂量率（mSv/h）

事故分析：靶窗破裂的危险不局限于靶水泄漏或真空异常。Havar合金中的Co、Ni、Cr等元素在长期辐照下可形成⁵⁶Co、⁵⁸Co、⁶⁰Co等活化产物，使靶窗碎片本身成为辐射源。即使¹⁸F已充分衰变，也不能简单认定靶体具备安全拆卸条件。破裂碎片还可能进入准直器或真空腔体，形成局部高剂量率点位。靶窗寿命管理应结合累计束流负荷、冷却性能、历史故障及活化情况，事故后恢复运行还应包括破裂碎片排查和辐射测量。

06｜美国：靶及输送系统异常，放射性物质在通风设施中富集

2017年4月至5月

事故经过：设施发现异常高的区域剂量监测读数，4月某监测点累计读数达到12,276 mrem。监管机构要求暂停回旋加速器运行并开展调查。现场调查认为，问题很可能源自靶系统及放射性产物输送系统异常，¹⁸F多次经一个V-vial排气口逸出，并在通风管道和过滤器附近富集。相邻非辐射工作人员办公区域一个工位估算剂量约1.547 mSv，超过相应公众剂量限制。此数值是对工位的剂量估算，不能直接视为人员实际受到相同剂量；根因判断亦为当时调查阶段的初步认识。

事故分析：回旋加速器产生的放射性物质可能在正常输送路径之外，通过排气支路进入通风系统，改变原有设施辐射分布。异常积聚的¹⁸F仍可能导致相邻区域剂量水平升高。设计阶段如果只考虑机房屏蔽、束流辐射和靶体附近的剂量场，就可能低估输送系统故障对其他房间的影响。重点控制措施应覆盖输送系统密封性、异常排气路径、过滤器周边监测及相邻非控制区域剂量评价。

07｜加拿大：¹¹C气体靶在辐照过程中失压并发生释放

2018年9月19日

事故经过：进行回旋加速器¹¹C靶辐照测试时，发现靶室压力下降，并检测到少量¹¹C释放。工作人员随即停止加速器运行，启动泄漏调查。加拿大核安全委员会CNSC通报称，因¹¹C半衰期较短，预计该事件不会对公众健康或环境产生影响。原始公开记录未提供完整机械失效原因和定量释放数据。

事故分析：对气体靶而言，靶室压力异常是识别完整性失效的重要信号。压力下降可能来自密封、阀门、连接件或靶窗等多个环节，不能仅凭压力曲线确认原因。¹¹C等气体靶的控制不仅需要压力上下限，还应关注压力变化速率、束流状态、靶体温度与泄漏监测的关联。异常失压后，应优先停束、隔离并进行区域监测，再根据调查结果确定是否恢复辐照。

08｜英国：回旋加速器故障排查后，操作人员手部超剂量照射

2019年11月15日

事故经过：生产¹⁸F的回旋加速器发生运行故障，工作人员进入故障排查环节。作业完成后，发现一名操作人员双手受到¹⁸F污染。依据事后回忆和保守假设进行的剂量重建，手部皮肤当量剂量估计达到2,000 mSv，为当地年度限值500 mSv的4倍。工作人员随后数日观察受污染皮肤，未报告红斑等可见皮肤损伤。英国核监管机构通过IAEA事件数据库公布事故结果，评定为INES 2级。公开通报未详细说明故障部件及具体接触途径。

事故分析：回旋加速器检修中的人员局部照射风险容易被低估。故障排查要求人员接近设备，改变了正常运行时依靠屏蔽、隔离和自动化实现的防护条件。对于¹⁸F，全身有效剂量较低并不意味着手部皮肤剂量安全；直接接触污染部件时，局部剂量可能明显高于环境剂量率带来的直观判断。该事件依靠事后回忆重建剂量，也反映非例行维修记录不足。应建立维修前测量、操作时间记录、手部污染检查及异常接触即时报告要求。

09｜法国：¹¹C靶出口输送管路泄漏，放射性气体意外排放

2021年12月1日

事故经过：设施在回旋加速器调试验收期间开展¹¹C靶辐照试验。监测发现约50MBq的¹¹C气体发生未经许可的环境排放。调查确定泄漏源为¹¹C靶出口至屏蔽热室之间的输送管路密封缺陷。部分放射性气体先泄漏至回旋加速器机房，再通过通风系统排至建筑物外。设施及时停止测试、修复密封并重新开展验收。监管机构估计事件最大有效剂量低于0.01μSv，但因发生未经许可的排放，仍被评定为INES 1级。

事故分析：事故发生在调试验收阶段，说明加速器单机功能正常，不能替代完整生产系统的密封性与辐射安全验证。靶产物输送系统连接了加速器、靶组件、管路、热室和通风系统，各单元设备可分别通过验收，但连接后的整体系统仍可能存在泄漏路径。尤其需要重视¹¹C等气态核素的工况差异：无放射性气密性测试可能无法完全再现高温、压力变化和实际生产中的异常状态，带束流、带放射性的系统联调因而具有独立验证价值。

10｜加拿大：辐照靶脱离屏蔽转运容器，主回旋加速器暂停运行

2025年7月25日

事故经过：加拿大TRIUMF实验室在常规医用核素生产过程中，一个已受辐照的生产靶意外落在屏蔽转运容器之外，造成非预期辐射照射风险。设施立即启动安全处置程序，并短暂停止主回旋加速器运行。事件最终得到控制，未造成人员或公众受到超过监管限值的照射。TRIUMF公开通报时表示事故根因仍在调查，不能将其直接归结为机械故障、操作失误或控制系统问题。

事故分析：回旋加速器靶系统的安全范围应延伸至辐照靶取出、接收、定位及屏蔽转运全过程。固体靶完成辐照后可能具有很高的放射性活度，靶背板、夹具等结构材料还可能存在感生放射性。若自动化抓取、转移或装载环节异常，原本受屏蔽的辐射源可能瞬间失去防护。靶转运系统除保证正常操作准确性，还应具备异常位置检测、靶脱落后安全状态控制，以及远程恢复和事故处置能力。

二、10大事件反映出的共性问题

这些事件发生在不同国家、型号和生产规模的回旋加速器设施，但风险演变规律一致，可归纳为五个方面。

1.事故往往并非单一设备故障，而是多道防线相继失效

典型事故链可概括为：设备或工艺异常（靶窗破裂、密封泄漏、联锁失效、压力异常）→保护或监测不足→人员误判→辐射后果（人员受照、污染、异常排放或防护功能丧失）。例如瑞典事故中，联锁失效后操作人员又依据设备成功启动判断安全状态；法国2006年事故中，设备泄漏与人员忽视报警共同导致内污染。安全管理不仅要减少设备故障概率，更需控制故障后演变为人员受照和污染的可能性。

2.靶系统是回旋加速器安全管理中的关键薄弱环节

关联案例：02、03、05、06、07、09、10。在筛选的10组事件中，7组直接涉及靶组件、靶介质、靶出口输送或辐照靶转运。该比例仅反映样本特点，不能代表全球实际事故发生率。靶系统同时承受束流能量沉积、局部热负荷、压力变化、循环冷却及长期辐照活化。靶窗破裂可能污染真空系统，靶密封失效可能污染冷却水，气体靶泄漏可能造成环境释放，活化靶窗拆卸可能引起人员外照射，辐照靶转运失效则可能导致屏蔽丧失。因此，靶系统安全管理应覆盖设计与制造质量、安装验收、运行监测、累计使用负荷、预防性维护及异常拆卸全过程。

3.设备停机与辐射危险解除之间不存在必然对应关系

关联案例：03、05、08、10。回旋加速器辐射危险具有时间特性。束流运行时主要关注瞬发辐射场；停束后则需关注活化部件、残留放射性物质和可能存在的污染。即使¹⁸F靶系统等待数个¹⁸F半衰期，靶窗及其他部件仍可能存在⁵⁶Co、⁵⁸Co、⁶⁰Co等活化产物。印度靶窗研究尤其说明这一问题。停束、断电、等待衰变和允许人员进入检修，是四个不同的安全判断环节；检修放行应基于实际测量与作业风险评估，不能仅依靠停机时间。

4.自动化程度越高，越需要管理异常状态下的人工干预

关联案例：01、03、08、10。正常生产依赖联锁、自动控制、远程操作和屏蔽系统，工作人员通常不直接接触高活度靶组件。一旦异常，人员可能进入机房、拆卸靶体、检查管路或修复设备，辐射防护条件随之改变。风险常集中于临时维修、故障诊断、卡滞处理、靶窗更换及设备恢复。安全程序应区分正常操作、计划维护和异常维修三种状态。异常维修应建立独立的工作许可、辐射调查和放行条件，不能简单套用常规保养流程。

5.风险容易从加速器本体转移至辅助系统及相邻区域

关联案例：02、04、06、07、09。靶系统、冷却回路、放射性产物输送管、真空泵、排风管道和过滤器构成相互连接的网络。放射性物质可能经非预期路径迁移，使原有辐射分区或污染控制假设失效。法国2013年事故中的冷却水过滤器，以及美国2017年事故中的通风过滤设施，都是意外放射性富集位置的实例。这意味着设施安全评价不能局限于加速器本体和机房屏蔽，还应评价辅助系统的放射性迁移路径及异常情况下对维修人员、相邻房间和公众区域的影响。

三、从案例中提炼的管理重点

针对上述事故链和失效模式，生产基地可将关键防护措施落实到以下运行与维护环节。

上述管理重点与IAEA《Radiation Safety of Accelerator Based Radioisotope Production Facilities》（SSG-59）所列的靶包容失效、异常剂量率、冷却故障、通风失效及人员应急处置等风险情景具有一致性。

四、回旋加速器安全事故的三个基本特征

第一，危险源高度集中，失效后果可能向多个系统扩散。靶组件及束流相关部件承受高能量密度与强辐照，局部故障可能影响真空、冷却、排风和转运系统。安全评价应考虑设备间的相互影响，不能只评价单个部件。

第二，需警惕日常低暴露剂量的累积。现代回旋加速器依靠屏蔽和自动化显著降低日常人员照射，但设备故障后，检修人员可能在短时间内接近高剂量率部件。安全管理需从正常生产延伸至维修、故障排查和恢复运行。

第三，技术防护与组织管理必须同时可靠。十组案例中既有制造缺陷、靶冷却故障和密封失效，也有联锁验证不足、误报警长期未处理、人员异常操作和剂量监测不充分。任何一道防线出现缺陷都应受到重视，不能依赖下一道防线必然有效。

回旋加速器安全管理需形成贯穿开机许可、束流运行、靶系统完整性监测、异常停机、维修放行及恢复运行的完整控制机制。对核药生产基地，建议优先将门禁联锁失效、靶窗破裂、靶系统失压、放射性冷却水泄漏、异常停机后检修及辐照靶转运失效纳入专项风险分析和应急演练。

参考资料略

来源丨核联盛微信公众号