貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)輻射環(huán)境影響分析

李海新 高文翰

（聯(lián)合泰澤環(huán)境科技發(fā)展有限公司 天津 300000）

引言

貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)是利用輻射成像原理，以產(chǎn)生X射線的電子加速器作為輻射源，獲得貨物及車輛等被檢物透視圖像的檢查系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于碼頭、港口、物流企業(yè)對藏匿在貨物和車輛中違禁物的檢查，可實現(xiàn)不停車、不開箱快速安全檢查，加快貨物的安檢速度，實現(xiàn)安全監(jiān)控技術(shù)和管理水平的快速提升，具有良好的社會和經(jīng)濟效益。

貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)工作過程中將產(chǎn)生X射線，對周圍環(huán)境產(chǎn)生輻射影響，防護不當可能會造成輻射損傷。本文以某集裝箱碼頭擬新增的貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)為例，預測、分析其運行期產(chǎn)生的輻射環(huán)境影響。

1 工程設備及工藝簡述

1.1 工程設備

該碼頭貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)主要包括以下幾個組成部分：X射線成像分系統(tǒng)、掃描裝置分系統(tǒng)、掃描控制分系統(tǒng)、運行檢查分系統(tǒng)及輻射安全分系統(tǒng)。該檢查系統(tǒng)為固定式，即輻射源和探測器系統(tǒng)固定不動，被檢集裝箱/車輛通過有用線束區(qū)實現(xiàn)輻射成像，系統(tǒng)基本參數(shù)見表1。

表1 貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)參數(shù)表

圖1 貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)外觀示意圖

該檢查系統(tǒng)的查驗通道長18m、寬9m，查驗通道位于檢查廳內(nèi)，檢查廳長約45m、寬約12m，為彩鋼板結(jié)構(gòu)。查驗通道出入口無屏蔽物，兩側(cè)為混凝土圍墻，圍墻高均為4.5m，探測器高6m。檢查系統(tǒng)出入口處均設有欄桿。

1.2 工藝簡述

受檢車輛通過檢查通道時加速器開始工作，電子槍內(nèi)產(chǎn)生的電子注入加速管后受軸向磁場作用逐級加速形成高能量的電子束，電子束射向照射頭內(nèi)的靶物質(zhì)產(chǎn)生X射線，射線經(jīng)過濾器和準直器調(diào)節(jié)后出射，檢查系統(tǒng)在加速器出射角度方向設置了豎探測器和橫探測器接收X射線，射線在穿過集裝箱后被探測器接收產(chǎn)生電信號，信號經(jīng)過處理后得到物體內(nèi)部不同密度物質(zhì)的分布圖像，從而區(qū)分出貨物中是否摻雜有錯報、違禁、危險品等，達到貨物查危的目的。

圖2 車輛通過受檢示意圖

2 輻射環(huán)境影響預測與分析

2.1 預計運行情況

預計該檢查系統(tǒng)每小時檢查20輛集裝箱車輛，被檢車輛速度控制在1~4m/s范圍內(nèi)，長18m的集裝箱掃描通常用時約4.5~18秒。系統(tǒng)一年工作360天，一天工作8小時，則一年的出束時間最多為288h。

2.2 輻射防護屏蔽設計

該檢查系統(tǒng)采用鋼鉛結(jié)構(gòu)加混凝土墻的方式進行屏蔽，屏蔽材料及厚度見表2。

表2 本項目屏蔽防護情況

2.3 預測模式

理論計算考慮主射（即主束方向）、漏射和散射線對周圍環(huán)境的影響。

（1）主射線造成的劑量當量率

r：計算點到源點的距離，m；

di：第 i種屏蔽體的厚度，mm；

TVLi：第i種屏蔽體的十分之一值層厚度，mm。主射線6MV能量條件下，鉛TVL=45.3mm，鋼TVL=98mm，混凝土TVL=338mm。

（2）漏射線造成的劑量當量率

漏射線造成的劑量當量率計算公式同主射線計算公式，對于漏射線，源項劑量率應乘以泄漏率，非主束方向泄漏率小于1×10-5，后向泄漏率小于 4×10-6。

（3）散射線造成的劑量當量率

s：散射體面積，準直器出口散射面積取0.007m2，集裝箱散射面積取0.0172m2，探器散射面積取0.107m2；

α：散射系數(shù)，取為0.002；

r1、r2分別為源點到散射點、散射點到計算點的距離，m；

di：第i種屏蔽體的厚度，mm；

TVLi：第i種屏蔽體的十分之一值層厚度，mm。依據(jù)一次散射后X射線能量（Ex）與X射線散射前能量（E0）的關(guān)系（Ex=E0/[1+E0/0.511*(1-cosθ)]），6MV 初始 X 射線經(jīng)一次散射后的X射線能量為0.5MV。對于0.5MV散射線，鉛TVL=10.3mm，鋼TVL=33mm，混凝土TVL=119mm。

（4）年劑量當量

式中：H：年劑量當量，mSv/a；

t：年出束時間，取為288h/a；

T：居留因子。

2.4 劑量關(guān)注點

選取檢查廳四側(cè)邊界外為劑量關(guān)注點，具體見表3及圖3。

表3 劑量關(guān)注點位置一覽表

圖3 劑量關(guān)注點位置示意圖

2.5 計算結(jié)果

根據(jù)式1、式2計算各劑量關(guān)注點的劑量當量率，計算結(jié)果見表4。

表4 劑量關(guān)注點劑量當量率計算結(jié)果

各劑量關(guān)注點年劑量當量計算結(jié)果見表5。

計算結(jié)果表明：在正常工況下，該貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)周圍各劑量關(guān)注點處劑量當量率理論計算值在0.81μSv/h~1.82μSv/h之間，滿足國家標準《貨物/車輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護要求》（GBZ 143-2015）的規(guī)定，即檢查系統(tǒng)監(jiān)督區(qū)邊界處的周圍劑量當量率應不大于2.5μSv/h。檢查系統(tǒng)周圍工作人員和公眾所受年劑量當量分別滿足《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）中職業(yè)照射20mSv/a和公眾照射1mSv/a的劑量限值要求，系統(tǒng)屏蔽設計滿足輻射防護要求。

表5 劑量關(guān)注點年劑量當量計算結(jié)果

結(jié)語

本文介紹了貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)的工作原理，預測、分析了其運行期產(chǎn)生的輻射環(huán)境影響，可為此類核技術(shù)應用項目的環(huán)境影響評價提供借鑒，為貨物/車輛X射線檢查系統(tǒng)的輻射防護設計及管理提供科學依據(jù)。