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背景和研究任务
放射源目前用于各种必要和有益的医疗、研究、灭菌和其他商业应用。这类应用包括癌症治疗、用于研究的移植患者和实验室动物的血液辐照、医疗器械灭菌、为减少食源性疾病的传播和保护国内作物免受入侵物种侵害的辐照、结构和工业设备无损检测、探索地质构造寻找油气藏，以及仪器校准。在这类应用中使用的放射源储存在大学、医疗、研究、政府、商业和其他设施中，供合资格人员访问和使用。如果放射源处理不当，尤其是在放射性散布装置 (RDD) 中的恶意处理，则可能会造成重大损害和伤害。虽然 RDD 的辐射不太可能导致立即死亡和确定性影响，但由于需要清理和无法进入受影响地区，社会后果可能很严重。区域拒止和重建造成的经济损失也可能很大，甚至可达数十亿美元。
RDD 尚未在美国或其他地方部署。1 然而，国内和国际恐怖袭击以及数次贩运放射性材料或将放射源用于恶意目的的企图凸显了为 RDD 做好准备的必要性。在全球范围内，从 1992 年到 2019 年2，报告了大约 3,700 起涉及核材料和放射性物质的未经授权的活动和事件，包括贩运和恶意使用事件（参见，例如 Elfrink，2017 年；Malone 和 Smith，2016 年；Schreuer 和 Rubin，2016 年）。
确保核材料和放射性材料安全的责任在于拥有这类材料的许可证持有者。尽管适当的安保措施可以降低放射源带来的风险，但降低风险的最直接方法是取消放射性同位素的使用，代之以不会带来此类风险但能够充分发挥放射源预期功能的技术。医院、研究中心和政府越来越认识到与拥有放射源相关的安全和安保风险和责任，并在某些情况下自愿拆除并使用替代技术取而代之。
本章提供了有关研究要求和当前辐射源分类系统的背景信息，并讨论了 2008 年 National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine （国家科学院）关于同一主题的报告（NRC，2008 年）建议实施。
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1 Brookhaven National Laboratory 的 Stephen Musolino 于 2020 年 11 月 20 日向委员会作介绍。
2 International Atomic Energy Agency 的 Jose Garcia Sainz 于 2020 年 6 月 10 日向委员会作介绍。
1.1 研究要求
Department of Energy (DOE) 的 National Nuclear Security Administration (NNSA) 下属的 Office of Radiological Security (ORS) 将其工作重点从鼓励自愿采取辐射源实物保护措施扩大到推广替代技术。ORS 负责“与全球的政府、执法部门和企业合作，保护用于医疗、研究和商业目的的放射源；拆除和处置废弃放射源；通过推广可行的非放射性同位素替代技术，减少全球对高活度放 射源的依赖。”3
ORS 要求国家科学院审查和评估放射源应用和替代这些应用中目前使用的放射源的可行替代技术的发展情况。本研究的目标是提供技术信息和独立见解，以支持 ORS 的当前和未来活动，从而减少目前在这些应用中使用高风险放射性材料并推动使用替代技术。ORS 将研究的管理委托给 Sandia National Laboratories （在本报告中称为 Sandia）。Sandia 通过在美国和国际上使用高活度放射源的场所安装安全系统，并鼓励用户用替代（非放射性同位素）技术替换高活度放射源来支持完成 ORS 任务。
本报告中讨论的放射源主要是密封放射源，通常是放射性物质在用于装置前双重封装在不锈钢容器中。封装可防止放射性物质在正常操作或大多数意外情况下释放。密封放射源的外观通常是一块规则的小金属片（见图 1.1）。在大多数应用中，密封放射源安装在设备中，该设备旨在允许放射源安全地从存储地移入和移出辐射屏蔽，或者允许从被屏蔽的放射源释放辐射束。某些放射设备使用多个放射源。密封放射源在完好无损时通常仅存在外部辐射暴露的风险。但是，如果放射源被破坏或泄漏，也可能通过吸入或摄入出现内部暴露。
来源：QSA Global, Inc.
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3 Office of Radiological Security, National Nuclear Security Administration, https://www.energy.gov/nnsa/office-radiological-security-ors.
本研究使用之前的国家科学院报告（NRC，2008 年；该报告的主要建议摘要见第 1.4 节）作为评估放射源和替代技术使用发展情况的基线。然而，这项研究的范围进一步扩大，包括国内和国际在放射源应用方面的发展。此外，虽然之前的国家科学院研究仅限于审查高活度（第 1 类和第 2 类）放射源，但本研究同样审查了中等活度（第 3 类） 放射源。研究完整任务说明参见侧栏 1.1。最新预估美国目前有大约 80,000 个第 1 类和第2 类放射源。目前没有对第 3 类放射源数量的估算。2008 年左右，U.S. Nuclear Regulatory Commission (U.S. NRC) 进行了一次性数据收集，估计美国的第 3 类放射源数量约为 5,200 个。4
这项研究由 Committee on Radioactive Sources:Applications and Alternative Technologies（本报告中简称“委员会”）进行，由美国 National Academy of Sciences 院长任命。附件 A 提供了参与本研究的委员会成员和工作人员简历。委员会由与研究要求相关学科的专家组成，包括医疗、研究、灭菌和其他工业应用领域放射源和替代技术的用户、开发者和实施者。委员会另有放射源安全和安保以及经济分析方面的专家。2008 年美国国家科学院就同一主题开展研究的委员会中也有两名委员会成员。
该委员会收集了在 2020 年 1 月至 2021 年 3 月期间编写报告所需的信息。在此期间，委员会听取了国家和国际主题专家的简报，其中包括联邦和州代表、国家实验室专家、工业和小型企业代表以及贸易协会的代表。提供给委员会的演示文稿公布在国家科学院网站上。5 来自 International Atomic Energy Agency (IAEA) 多个部门的工作人员共同提供了几个小时的简报，介绍了该机构与本报告中审查的所有应用的放射源和替代技术相关的活动。附件 B 提供了委员会在其信息收集会议期间收到的陈述清单。该委员会还收到了来自政府机构、行业协会和技术专家的征求意见和主动提供的书面意见。这些意见有助于委员会了解与研究相关的观点，并有助于发现有用的数据来源和文件。
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4 美国 Nuclear Regulatory Commission 的 George Smith 给国家科学院 Ourania Kosti 来信，2021 年 2 月 5 日。
5 请参阅https://www.nationalacademies.org/our-work/radioactive-sources-applications-and-alternative-technologies。
由于 COVID-19 疫情以及相关的出行限制和大型活动的取消，除 2020 年 1 月的第一次会议外，委员会的所有会议均远程举行。该委员会在国家科学院工作人员的支持下，迅速适应了虚拟互动，以处理其任务说明并制作本报告。虽然委员会没有享受到成员之间或与外部专家之间的人际互动的利处，但虚拟互动的积极优势是可以联系到一些可能无法参加面对面会议的国内和国际专家。
委员会强调以下与其回复任务说明的方法相关的要点：
- 同意 2008 年美国国家科学院报告中关于从商业 应用中消除氯化铯形式的 137 铯的建议（见本报告第 1.4.2 节）。氯化铯在美国和其他地方的医疗和研究中心的分散存在使其特别受到关注。
- 虽然有第 (1) 点，但并未对与不同放射源或放射性同位素相关的风险程度进行技术价值判断，也未尝试将某些放射源或放射性同位素的替代优先于其他放射源或放射性同位素。这是因为委员会没有获得与本报告中讨论的放射性同位素的分散性和其他特性有关的信息，也没有获得有关存储这些放射源的设施的安全性的信息。
- 目前不认为任何拥有第 1、2、3 类放射源的情况会对社会造成不可接受的风险，也不认为最终状态需要完全消除第 1、2、3 类放射源。委员会理解，任何关于用替代品代替这些放射源的决定都要求考虑平衡拥有放射源组织的风险和收益。
- 引用特定技术以及在某些情况下对特定商业产品和制造商的引用并不一定构成或暗示委员会对其认可。
1.2 放射源分类系统
IAEA 是核和放射领域政府间科学和技术合作的主要国际组织。2004 年，IAEA 发布了《放射源安全和安保行为准则》（IAEA，2004 年）。该文件标志着加强对放射源的控制、问责和安保的全球趋势已然开始。自此，IAEA 就放射源的安全和安保及其应用编写了指导和标准文件。尽管 IAEA 在制定标准时寻求共识，但这些标准对成员国没有法律约束力，而是作为政府和监管机构可以采用的最佳实践指导。
IAEA 于 2005 年出版了放射源分类安全指南（IAEA，2005 年）。该指南旨在根据放射源对人类健康造成危害的可能性提供基于风险的排序，以 IAEA-TECDOC-1344 (IAEA, 2003a) 中报告的分类系统（任务说明参考文献）为基础。放射源对人类健康造成危害的可能性用 D 值量化，定义为放射性核素比活度，高于该活度时，具有活度 A 的放射源被认为是危险的，因为如果不加以安全妥善管理，极可能造成严重确定性影响。
安全指南中规定的分类系统有五个类别，第 1 类放射源是最危险的，第 5 类是最不危险的。 表 1.1 列出了分类系统的五个类别中每个类别的活度比 (A/D) 和实践示例。危险放射源是指如果不进行安全妥善的管理，可能会引起足以导致严重确定性影响的暴露。给定放射性核素的第 1 类数量是最危险的，其定义为造成永久性人体伤害所需数量的 1,000 倍或更多（即 A/D > 1,000）。为了进行比较，给定放射性核素的第 3 类数量定义为等于或小于造成永久性人体伤害所需数量的 10 倍（即 10 > A/D > 1）。IAEA 安全指南还讨论了放射源的整合，并建议在多个放射源或多个放射性核素储存在同一位置时采用“分数总和”方法。U.S. NRC 和其他国际监管机构在其放射源监管框架中采用了 IAEA 分类系统。U.S. NRC 使用活度比来确定离散源将属于哪个类别，并使用分数总和来确定放射性物质的总量归属的类别。U.S. NRC 不会根据设备类型或实践来划分放射源类别。
IAEA 分类系统没有考虑与该委员会工作相关的两个重要因素：(a) 如果不进行安全妥善的管理，接近放射源可能诱发的随机效应，例如后期的癌症发展；(b) 涉及该类放射源的放射性事故的社会经济后果。
对于因素 (a)，IAEA 认为，由于随机效应的风险随着暴露的增加而增加，更高类别的放射源通常会呈现更高的随机效应风险。也就是说，IAEA 系统仅间接考虑了可能对少数如果暴露于辐射源，也会遭遇确定下影响的人员的随机影响。然而，并没有考虑对那些没有受到确定性影响的个人的随机影响，因为他们没有靠近放射源，但却可能暴露于低于确定性影响阈值的辐射水平。
表 1.1 放射源类别
| 类别 | 活度比 | 实践安全关切a | 和设备示例 | 阈值活动示例 (TBqb) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | A/D > 1,000 | 可能会对处理或以其他方式与之接触超 过几分钟的人员造成永久性伤害。在几 分钟到 1 小时的时间内接近这种数量 的未屏蔽材料可能是致命的。 | 放射性热电发生器、全景辐 照器、大型自屏蔽辐照器、远 程治疗、基于伽马的立体定 向放射外科手术、校准器 | 镅 241 钴 60 铯 137 铱 192 |
60 30 100 80 |
| 2 | 1,000 > A/D > 10 | 可能对处理或以其他方式与之短时间（几分钟到几小时）接触的人员造成永久 性伤害。在数小时到数天的时间内接近 这种数量的未屏蔽放射性物质可能是 致命的。 | 小型自屏蔽辐射器、工业 伽马射线照相、测井设备、 校准器 | 镅 241 锎 252 钴 60 铯 137 铱 192 |
0.6 0.2 0.3 1.0 0.8 |
| 3 | 10 > A/D > 1 | 可能对处理或与之接触数小时的人员造 成永久性伤害。在数天到数周内接近这 种数量的未屏蔽放射性物质可能会（尽 管不太可能）致命。 | 高、中剂量率近距离放射 治疗、c 固定工业仪表、测井 装置 | 镅 241 钴 60 铯 137 铱 192 |
0.06 0.03 0.1 0.08 |
| 4 | 1 > A/D > 0.01 | 可能会对处理或以其他方式与之接触或 接近数周的人员造成暂时伤害，尽管这 不太可能。任何人都不太可能因如此大 量的放射性物质而受到永久性伤害。 | 低剂量率近距离放射治疗、 测厚仪、便携式测量仪、骨 密度计 | ||
| 5 | 0.01 > A/D > 豁免数量/D | 不能造成永久性伤害。 | X 射线荧光装置、静电消除 器、电子捕获装置 | ||
a 如 U.S. NRC 所述，https://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/glossary/category-of-radioactive-sources.html。
b 1 TBq = 27 Ci。
c 根据 IAEA 分类系统，高剂量率近距离放射治疗放射源通常是第 2 类放射源，但在美国，却属于第 3 类放射源，并由 U.S. NRC 进行监管。
来源：IAEA 2004 年通过和修改。
对于因素 (b)，IAEA 在其分类系统中一般不考虑社会经济后果，因为在创建该系统时没有可用的方法对这类影响进行量化和比较。自 IAEA 报告发布以来，美国政府已采取措施更好地了解与 RDD 相关的社会经济成本，并在对涉及第 1 类或 3 类放射源的 RDD 影响进行建模时，预估损失高达数十亿美元（见章节 2.7）。此外，福岛第一核电站事故和其他放射性事故的现实教训表明，虽然辐射释放和对人群的辐射照射远远低于可导致确定性影响的水平，但却可能会产生严重和长期的社会经济后果（见章节 2.3.2 和 2.3.4）。
向委员会通报情况的 IAEA 代表表示，目前没有重新评估该机构放射源分类系统的计划。6
1.3 放射源中的常见放射性同位素
美国政府制定了一份清单，列出了用于 RDD 的7 16 种最受关注的放射性核素。在这 16 种放射性同位素中，最常见的 5 种占美国所有密封的第 1 类和 2 类放射源的 99%。这五种分别是钴 60、铯 137、铱 192、镅241 和硒 75。这些放射性同位素的主要特征总结在以下部分和表 1.2 中。
钴 60 主要用于医疗器械灭菌（占应用的 99%），8但也用于研究、癌症治疗和工业射线照相术。美国大约有 72,000 个 1 类和 2 类钴 60 放射源，约占美国所有 1 类和 2 类放射源的 90%。在这些放射源中，钴 60 以固体、不溶、不可分散的金属或金属合金的形式使用，半衰期为 5.27 年。钴 60 衰变产生两种伽马射线，能量分别为 1.17 和 1.33 兆电子伏特 (MeV)。钴 60 是核反应堆中通过钴 59 的中子活化产生的副产品。钴 60 目前在阿根廷、加拿大、中国、印度和俄罗斯的 21 个反应堆中生成。2014 年，一家俄罗斯国有企业和一家英国公司的合资企业 REVISS 宣布终止业务，导致全球钴 60 供应量几乎立即减少，进而导致对钴 60 供应的担忧加剧。大约在同一时间（2016 年），阿根廷 Embalse 反应堆关闭进行整修，再次降低钴 60 的全球供应。根据最新预估，钴 60 的供应量低于满足灭菌应用需求所需的数量约 5%（Nordion，2021 年）。
铯 137 主要用于血液辐照和研究应用以及测井的自屏蔽辐照器（铯辐照器）。美国大约有 3,200 个第1 类和 2 类铯 137 放射源，约占所有 1 类和 2 类放射源的 4%。辐照器和校准装置中的铯 137 呈压缩的氯化铯粉末形式，可溶于水并且相对容易分散。在测井装置和仪表中，铯 137 呈陶瓷或玻璃形式，因此不易分散或溶解。铯 137 的半衰期为 30.17 年，其主要伽马射线发射为 0.662 MeV（或 662 千电子伏特 [keV]）。铯 137 是由铀的核裂变产生的，产量约为所有裂变产物的 6%。直到最近，在国际上销售的分离放射性铯仅由俄罗斯 Chelyabinsk 地区的生产协会 Production Association Mayak (PA Mayak) 生产。2015 年，印度Bhabha Atomic Research Centre (BARC) 宣布已开始生产用于血液辐照器的铯 137，并已考虑将此放射性核素用于其他应用，如近距离放射治疗、食品辐照和医疗器械灭菌。印度是第一个报告使用笔束玻璃化铯的国家（BARC，2017 年）。以氯化铯形式存在的铯 137 的未来可用性尚不确定，因为许多国家意图消除与这种形式相关的风险。
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6 IAEA 的 Ronald Pacheco 于 2020 年 6 月 10 日向委员会作介绍。
7 请参阅https://www.nrc.gov/docs/ML0531/ML053130250.pdf。
8 Nordion 的 Ian Downie 于 2020 年 10 月 13 日向委员会作介绍。
表 1.2 美国第 1、2 和 3 类放射源中所含的最常见放射性核素汇总
| 放射性核素 | 半衰期 | 美国清单中第 1 类和第 2 类的百分比a | 主要应用 | 典型活度(TBq) [Ci] | 物理形态 | 辐射发射和能量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 钴 60 | 5.27 年 | 90 | 全景辐照器 | 150,000 [400 万] | 金属弹头 | 伽马-1.173 和 1.333 MeV |
| 自给式辐照器 | 900 [24,000] | 金属颗粒 | ||||
| 500 [14,000] | 金属颗粒 | |||||
| 远程治疗 | ||||||
| 4 [100] | 金属颗粒 | |||||
| 工业射线照相术 | 0.74 [20] | 金属颗粒 | ||||
| 校准器 | 15 [400] | 金属颗粒 | ||||
| 铯 137 (Ba-137m) | 30.17 年 | 4 | 自给式辐照器 | 75 [2,000] | 压制粉末（氯化铯）或玻璃化玻璃 | β-518 keV 最大值与伽马-662 keV （衰减的 94.4%）或β-1.18 MeV 最大值 |
| 远程治疗 | 50 [1,400] | 压制粉末 | ||||
| 校准器 | 15 [400] | 压制粉末 | ||||
| 铱 192 | 74 天 | 5 | 工业射线照相术 | 4 [100] | 金属 | β-1.46 MeV 最大值，2.3 伽马-380 keV 平均值，1.378 MeV 最大值（衰减的 0.04%） |
| 镅 241 | 432.2 年 | < 1 | 测井 | 0.5–0.8 [13–22] | 压制粉末（氧化镅） | α-5.64 MeV，伽马-60 keV，主要的 |
| 硒-75 | 119.8 天 | <<1 | 工业射线照相术 | 3 [75] | 元素b 或金属化合物 | 伽马-215 至 230 keV 平均值，822 keV 最大值 (0.000134%) |
a 基于设备数量。
b 硒 75 的元素形式仅从俄罗斯供应，在美国没有商业销售或批准运输。
来源：NRC 2008 年通过和修改。
铱 192 用于工业无损检测 (NDT)，以对金属铸件、焊缝和制造部件的内部结构进行成像。同样也用于癌症治疗以治疗局部肿瘤。医用铱 192 以圆片或胶囊的形式使用。无损检测中使用了大约 4,000 个 1 类和 2 类铱 192 放射源，约占美国所有 1 类和 2 类放射源的 5%。医疗应用中的铱 192 源是第 3 类放射源。铱的半衰期为 73.83 天，伽马射线发射范围为 0.110 至 1.378 MeV，平均铱 192 伽马射线发射为 0.375 MeV（或 375 keV）。铱 192 是在核反应堆中通过稳定的铱 191 中子辐照产生的。用于工业射线照相的铱 192 是在欧洲、俄罗斯和南非的反应堆中制造的。
镅 241 与铍混合，为钻孔（井）测井创造中子源，以推断地下岩石的孔隙度、密度和成分。大约有 200 个第2 类镅 241 放射源获得许可在美国使用，占美国获得许可的第 1 类和 2 类放射源总数的不到 1%。在这些放射源中使用的镅是氧化镅和铍金属粉末混合物的高度压缩颗粒。镅 241 主要是一种 α 发射体，最普遍的 α 粒子发射峰值为 5.486 MeV（大约 85% 的衰变）。与镅-铍放射源中铍核的 α 相互作用产生从热能到约 10 MeV 的中子能谱，峰值约为 3 MeV 和 5 MeV。主要的镅 241 伽马射线发射能量（大约 36% 的衰变）为 59.5 keV。镅的半衰期为 432.2 年。镅 241 是在核反应堆中通过从铀 238 中连续捕获中子和退役核武器中包含的钚 241 衰变产生的，钚 241 通过9半衰期为 14.35 年的 β 发射衰变为镅 241。镅 241 由 PA Mayak 全球供应。2020 年3 月，在中断了 16 年之后，DOE 同位素计划宣布在美国重启镅 241 的常规生产和供应。
硒 75 与铱 192 一样，用于进行 NDT。在美国不如铱 192 常见，但在其他地方广泛使用（CISA，2019 年）。
这些放射源中使用的硒 75 呈圆柱形或类球形颗粒。硒 75 放射源发射平均能量为 215 至 230 keV 的伽马射线。（发射的精确能量取决于焦点尺寸。）目前有两种主要的伽马射线，分别为 136 keV 和 265 keV（每个大约为衰变的 60%），有用的能量范围在 97 到 401 keV。硒 75 的半衰期为 119.8 年。它是在俄罗斯、美国和欧洲反应堆中通过稳定同位素富集硒 74 的中子辐照在核反应堆中产生的。在美国制造的硒 75 放射源通常使用硒和钒的金属合金。
第 4 章至第 6 章讨论了这些放射性核素的应用和可用替代技术的详细信息。
1.4 2008 年国家科学院报告的影响
2008 年国家科学院报告（NRC，2008 年）参考的研究是应国会的要求根据 2005 年能源政策法案（通常称为 EPAct）第 651 条进行的。作为该法案的一部分，美国国会指示 U.S. NRC 采取多项行动，包括资助一项国家科学院研究，以评估高风险（第 1 类和第 2 类）放射源的使用情况，这类放射源可以被等效过程或在发生事故或袭击的情况下引发风险更低的过程所替代。该法案还成立了辐射源保护和安全工作组（工作组），其作用是向美国总统和国会提供有关放射源安全的建议。EPAct 指定 U.S. NRC 主席或指定人员担任工作组主席，该工作组由 14 个联邦机构、Conference of Radiation Control Program Directors (CRCPD) 和协议州组织的成员组成。迄今为止，该工作组已发布四份报告，最近一次是在 2018 年（U.S. NRC，2018 年）。与该委员会的工作相关的是，工作组建议美国政府加强对替代技术研发的支持，以替代高风险放射源的使用，并建立政府激励计划以有效替代品代替高风险装置。（U.S. NRC，2018 年）。10
当 2008 年美国国家科学院报告发布时，U.S. NRC 估计美国大约有 54,000 个民用第 1 类和 2 类放射源（NRC，2008 年）。从 2004 年到 2008 年，第 1 类和 2 类放射源的数据记录在临时数据库中，这也是国家放
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9 武器退役是 1993 年美国和俄罗斯签署的 Strategic Arms Reduction Treaty (START 2) 的一部分。
10 2018 年工作组报告表明，协议州组织的一名成员作为无投票权的成员出席了会议；CRCPD 未出席。
射源跟踪系统的前身（见第 2.4 节）。临时数据库旨在收集设备和包含材料的来源的一次性清单。自愿向临时数据库报告。如前一节所述，如今大约有 80,000 个第 1 类和 2 类放射源。11
放射安全团体认为 2008 年国家科学院报告是确定需要的具有里12程碑意义的报告
- 重新考虑根据其危害对辐射源进行排序，以包括其造成经济和社会破坏的潜力；及
- 替代氯化铯形式的铯 137。
这些建议及其实施进展将在以下部分进行讨论。
1.4.1 对放射源危害排名的拟议变更
2008 年美国国家科学院的报告强调，U.S. NRC 主要根据确定性健康影响（由于辐射导致死亡或严重身体伤害）的可能性对放射源的危害进行排名，并未考虑源污染大片陆地区域的可能性，从而导致如果这些放射源没有安全妥善地使用，就会遭遇区域拒止。2008 年报告委员会提出以下建议以解决该问题：
为了优先努力降低恶意使用辐射源的风险，U.S. NRC 应考虑辐射源对大面积区域造成污染从而导致经济和社会破坏（区域拒止）的可能性，以确定需要哪些额外的安全措施（如果有的话）。
U.S. NRC 过去坚持在其监管框架内重新评估对放射性释放造成的场外财产损失的考虑，包括考虑意外向环境释放辐射对社会经济的影响（U.S. NRC，1997、1998、1999、2000、2001）。总的来说，这些重新评估并没有导致 U.S. NRC 的监管框架发生变化。该机构继续使用直接死亡人数和确定性健康影响作为衡量放射性释放后果的主要标准。
在 2011 年福岛第一核电站事故之后，U.S. NRC 分析了其流程，以考虑由放射性污染事件造成的场外财产损失造成的经济后果。该分析没有专门考虑放射性事件，例如 RDD。U.S. NRC 工作人员得出结论认为，现有的监管框架可以通过预防或降低可能导致放射性释放的事件影响来最大限度地减少经济后果。U.S. NRC 工作人员还建议改进根据最新数据估算异地经济成本的指南 (U.S. NRC, 2012a)。委员会批准了工作人员提供改进指导的建议，但发现在监管框架中不应将社会经济后果视为等同于充分保护公共健康和安全（U.S. NRC，2013 年）。
大约在同一时间（2010 年），辐射源保护和安全工作组确定联邦政府需要根据重要放射性暴露装置(RED) 和 RDD 的定义重新评估保护和缓解策略，并考虑辐射和确定性健康影响造成的直接死亡以外的后果 (U.S. NRC, 2012a,b)。2012 年，U.S. NRC 工作人员报告称，考虑社会经济后果和污染将构成用于确定 RDD 后果的基础假设的重大变化 (U.S. NRC, 2012b) 并且需要委员会的额外指示来考虑审查替代后果。U.S. NRC 工作人员同样总结称，当前的安全框架足以防止污染及其造成的经济后果。有趣的是，U.S. NRC 指南承认“由于事件 [RDD] 的放射性性质，少有死亡情况出现；然而，公众恐慌、净化成本以及长期拒绝使用基础设施和财产可能会导致重大的社会和社会经济影响”(U.S. NRC, 2014a)。
在美国国家科学院的支持下召开的 Government Accountability Office (GAO) 会议上，专家普遍同意使
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11 U.S. NRC 的 George Smith 给国家科学院 Ourania Kosti 来信，2021 年 2 月 5 日。
12 报告影响广泛。截至 2021 年 2 月，报告已从 National Academies Press 网站上下载了 5,600 多次，覆盖 126 个国家/地区。
用辐射造成的直接死亡和确定性健康影响作为确定 RDD 后果的标准对 U.S. NRC 的价值有限。相反，这些专家认为疏散造成的社会经济影响和死亡人数与确定 RDD 整体后果的更加相关（GAO，2019 年）。
1.4.2 从商业应用中消除铯 137 的提议
2008 年美国国家科学院的报告将氯化铯形式的铯 137 确定为最受关注的放射性同位素，因为故意传播该形式的铯 137 的 RDD 将产生最具破坏性的后果。其他具有潜在危险的同位素是爆炸后可以从地面捡起或从建筑物中提取的分散成碎片的固体金属。然而，铯 137 与氯化学结合形成氯化铯时，是一种高度分散的粉末。如果这些结构不能就地充分净化，则可能必须拆除暴露于氯化铯的建筑物，并清除并掩埋这些建筑物。氯化铯 RDD 可能会多年拒绝进入受污染区域。
2008 年报告发布时，美国约有 550 名持证人拥有约 1,100 台自给式氯化铯辐照器，其中至少含有 2 类数量的放射性。该报告得出的结论是，对于大多数应用，放射性氯化铯可以被危害较小的放射性铯、放射性钴或非放射性核素替代品替代。当时，X 射线辐照器可作为替代应用，这些应用不需要具有由铯 137 和钴60 发射的特定能量的伽马射线，但缺点是不太可靠且价格昂贵。此外，在需要高通量的设备中使用 X 射线系统的可行性也是一个问题。
2008 年报告委员会就氯化铯提出了以下建议：
鉴于放射性氯化铯的总体责任，美国政府应实施消除在美国及其他地方（尽可能的情况下）使用的第 1 类和 2 类氯化铯源的方案。委员会建议将下列选项作为实施步骤：
- 终止对新氯化铯辐照源的许可。
- 为现有放射源的退役制定激励措施。
- 禁止向其他国家出口氯化铯放射源，除非在适当许可的设施中进行处置。
U.S. NRC 和协议州承担放射源的许可责任（见第 2.4.1 节）。在美国国家科学院报告发布前后及一部分是为了响应报告中提出的建议，U.S. NRC 开展了多项活动，以确定控制放射源，尤其是铯 137 放射源的最佳途径。这类活动包括从生产角度调查铯的替代形式的潜力，以及评估这些替代形式可以提供的潜在风险降低。这一努力最终促成 U.S. NRC 关于保护铯 137 氯化物源的政策声明发布（U.S. NRC，2011 年）。政策声明强调“持证人负有安全管理和保护其拥有的放射源免遭滥用、盗窃和放射性破坏的主要责任”，并且根据U.S. NRC 和协议州的要求，持证人将充分保护放射源。尽管如此，政策声明指出“可以改进设计以进一步减轻或最大限度地减少放射性后果”（U.S. NRC，2011 年）。U.S. NRC 和协议州都没有停止对 137 氯化铯放射源的许可。自 2015 年以来，已授予或修订 16 个许可证，以增加 2 类或高于 2 类水平的铯 137 离散源，用于血液辐照、研究应用或剂量校准。13
2014 年，根据 2008 年美国国家科学院报告提出的为现有铯 137 放射源退役提供激励措施的建议，美国政府试行了 Cesium Irradiator Replacement Project (CIRP)。该项目由 NNSA 管理，旨在与国内用户合作，在成本分摊的基础上（通常为 50%）推动使用 X 射线设备自愿更换氯化铯血液和研究辐照器（见侧栏 1.2 了解CIRP 相关描述，图 1.2 为放射源拆除作业的图像）。CIRP 的其他财政激励措施包括 NNSA 处置铯辐照器。除了铯辐照器是 2008 年美国国家科学院报告建议的重点之外，CIRP 还包括拆除和处置钴 60 血液和研究辐照器。钴 60 放射源不像铯 137 放射源那样令人担忧，因为该放射源是固体，因此不易分散。
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13 U.S. NRC 的 Margaret Cervera 于 2020 年 6 月 11 日向委员会作介绍。
来源：由 Nuclear Threat Initiative 制作。
ORS 还在国际上支持铯辐照器替换。Sandia 代表指出，该计划的国际方面更加复杂，因为国内规则和法规不同；替代技术许可和监管相关权限模糊；基础设施限制；以及国际承包方面的挑战等因素。14
关于氯化铯放射源的出口，2010 年工作组报告建议，
关于是否停止 U.S. NRC 和协议州许可或出口含有大量危险放射性物质的氯化铯放射源的决定应取决于是否存在可行的替代技术，并考虑是否具备处置能力和威胁环境变化。（U.S. NRC，2010 年）
U.S. NRC 的政策声明与此建议一致（U.S. NRC，2011 年）。2015 年以来，氯化铯出口 23 次。其中一个与2015 年氯化铯辐照器出口有关；其余的要么是氯化铯辐照器的返还，要么是其他使用氯化铯的工业设备返回给制造商。15
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14 Sandia 的 Michael Itamura 和 Jodi Lieberman 于 2020 年 4 月 29 日向委员会介绍。
15 U.S. NRC 的 Margaret Cervera 于 2020 年 9 月 9 日向委员会作介绍。
1.5 其他的相关工作
委员会从报告审查，多个组织工作经验学习中获益，这些组织不仅审视了与放射源有关的安全和安保问题也了解了为不同应用采用替代技术的进展和挑战。
GAO 在确定美国监管系统与放射源相关的漏洞方面发挥了重要作用，例如，在医疗（GAO，2012 年）和工业设施（GAO，2014 年）中使用放射性材料，获得 3 类许可证方面（GAO，2016 年），以及许可证验证（GAO，2018年 ）。GAO 还在国家科学院的支持下召开了一次专家会议，以审查 U.S. NRC 的风险评估是否包括所有相关标准（GAO，2019 年）。在撰写本文时，根据 2020 财年参议院 Energy and Water Development Appropriations Bill （美国国会，参议院，2020 年），GAO 正在进行另一项审查，重点关注与替代非放射性同位素技术相关的联邦活动。该审查结果预计将于 2021 年秋季发布。
Department of Homeland Security (DHS) 替代技术工作组于 2019 年发布了一份报告，其中描述了工业、医疗和研究应用中使用的高风险放射源替代技术的开发和采用状况（CISA，2019 年）。该报告详细介绍了这些替代技术的功效、生命周期成本和应用以及采用的潜在障碍。
National Science and Technology Council 高活度放射源替代品跨机构工作组（称为 GARS）发布了一份适用于联邦机构的最佳实践指南。该指南提供了联邦机构可以考虑的措施，以促进在其长期战略规划中向替代技术的过渡（NSTC，2016 年）。
James Martin Center for Nonproliferation Studies (CNS) 于 2014 年发表论文，建议美国领导全球共同逐步淘汰氯化铯血液辐照器的使用（Pomper 等，2014 年），并随后提出了替换高风险放射源（Moore 和Pomper，2015 年）的路线图。CNS 还与国际癌症专家团合作，提出解决日益增长的癌症治疗需求，尤其是在低收入和中等收入国家，同时加快采用直线加速器等替代技术的想法（Coleman 等，2017 年）。此外，自 2013 年以来，CNS 一直维护着唯一公开可用的（由 NTI 赞助和托管），涉及全球监管控制之外的核和放射性材料事件数据库（见第 2.5.3 节）。
I A E A 发 布 了 数 十 份 与 该 委 员 会 工 作 直 接 相 关 的 报 告。这 些 报 告 涵 盖 与 放 射 源 相 关 的 各 种 主题，包括安全和安保 (IAEA，2004、2005、2008a、2011、2014a,b、2016、2019d)、采用替代技术的可行性(IAEA，2012a、2014a、2019b、c； Marcke，2019)、放射治疗和其他治疗医疗设施能力建设 (IAEA，2008c, d、2014c、2015a, b, d)、放射源运输 (IAEA，2008b、2018c)、进出口管制 (IAEA，2012b) 以及弃用源的管理和处置 (IAEA，2013b，2018a,d；Yusuf，2020)。IAEA 还在维护与委员会任务相关信息的数据库，包括事故和贩运数据库（见第 2.5.1 节）、放射治疗中心目录（见第 4.3.1 节）和使用昆虫不育技术的设施目录（见第 5.4 节）。最后，IAEA 通过协调研究项目和技术合作计划支持发达国家和发展中国家之间的合作研究活动和技术转让活动。技术合作计划通过能力建设和伙伴关系、知识共享、支持互联和促进采购来协助成员国。IAEA 还从捐助国获得预算外资金，以提供直接援助，例如第 1 类和 2 类放射源清除。
通过发布 NTI 指数，NTI 被广泛认为是跟踪全球核安全进展的资源和工具，该指数评估了 175 个国家和台湾的核安全状况。在放射安全的背景下，NTI 在创建网络模型方面发挥了重要作用，以提高对与放射源相关的风险和责任的认识，并促进 ORS 领导层、州和城市代表、监管机构、运营决策者、制造商和用户之间的对话 (NTI, 2017, 2018a,b)。最近，NTI 发布了第一个放射学指数，用于评估全球为防止放射性材料被盗而采取的国家政策和承诺（NTI，2020 年）。
World Institute for Nuclear Security (WINS) 发布了几份与放射源安保和放射源的安全处置相关的报告 (WINS，2019a,b、2020a,b)。通过圆桌会议和其他召集活动，WINS 向利益相关者通报了放射源的替代品，提供了一个框架来帮助决策者考虑替代品的适当性，并制定了一个流程来帮助组织决定是否采用替代技术(WINS, 2018a,b)。
International Irradiation Association (IIA) 和 International Source Suppliers and Producers Association 提高关于放射性安全风险、不断变化的监管环境以及使用放射源的整个生命周期成本的认识。IIA 发布了比较不同辐照方式的白皮书（IIA，2017 年）。这些协会发布的报告通常只对会员提供。
1.6 报告路线图
本报告分为六章，完整地阐述了任务说明（见侧栏 1.1）：
- 第 1 章（本章）提供了研究要求的背景并描述了研究任务。
- 第 2 章广泛概述了放射源的当前用途，并讨论了影响与这些放射源相关的安全和安保风险的因素、政府和其他组织在降低这些风险方面的作用和责任，以及跟踪和在使用寿命结束时处置放射源的努力。
- 第 3 章描述了本报告中考虑的主要替代技术以及影响该类替代技术采用的相关决定的机构考虑因素。本章还包括一个部分，总结了为本报告中审查的不同应用采用替代技术的进展。
- 第 4 章评估了医疗和研究应用中所用放射源的替代方案。
- 第 5 章评估了灭菌中所用放射源的替代方案。
- 第 6 章评估了工业应用中所用放射源的替代方案。
附件提供了委员会和工作人员的简历（附件 A）、研究信息收集会议的描述（附件 B）、最常见的首字母缩略词列表（附件 C）、国家科学院之前关于同一主题的报告采用的词汇表（附件 D）（NRC，2008 年）、采用替代技术的经济可行性的背景信息（附件 E）以及使用不同方式的辐射进行灭菌的背景信息（附件 F）。
委员会期望本技术报告的主要受众将是对放射源相关一般问题有一些先验知识的读者，因此会对辐射原理和措施有一些基本的了解。鼓励缺乏某些背景知识的读者查看提供此类背景的报告和其他材料。例如，委员会推荐了 2008 年国家科学院报告（NRC，2008 年）的附件 B。
