某集裝箱貨物/車輛檢查系統輻射防護分析

翟曙光 白 斌 王宏芳 崔力萌 馬永忠 孔玉俠

（北京市疾病預防控制中心，北京市預防醫學研究中心，北京 100013）

長期以來，我國各地海關頻頻查獲違禁入境品，這些違禁品會對人民健康和生態環境造成威脅，而打開每個集裝箱人工檢查貨物既費時又不切實際。為效地進行檢查，采用輻射技術對集裝箱進行快速掃描成像，可以提高清關率和違禁品檢出率。集裝箱貨物/車輛檢查系統被定義為帶有光子或中子輻射源、輻射探測器等裝置及設施，利用輻射成像原理獲得貨物及車輛等被檢物透視圖像的檢查系統。由于X 射線檢查系統利用X 射線和強大的圖像處理程序，可得到清晰的貨物圖像，無須打開滿載的汽車和集裝箱，便可識別違禁品、武器、爆炸物和毒品。檢查系統在關閉電源時即可停止其運行，相較于使用輻射源裝置操作更為簡單，因此被廣泛使用于航空、鐵路和海上運輸，逐漸成為各海關簡化貨物清關流程的一部分。正因為使用廣泛，X 射線檢查系統的輻射防護安全對于公眾和工作人員都至關重要。檢查系統可能發生的輻射事故為檢查系統在運行過程中失控導致的人員誤照射[1]。研究的目的是對X射線檢查系統進行長期性能和輻射防護安全進行監測，評價其輻射防護安全水平和使用過程中可能造成的風險。

1 方法

1.1 集裝箱貨物/車輛檢查系統基本情況

2012—2018 年，選擇某海關X 射線檢查系統（型號：PB2028TL（H）型）進行了5 次檢測。該系統的X 射線輻射單能最高為6MeV，有用束軸上距離靶點100cm處的輻射輸出量率在5 次檢測中分別為221mGy·m2/min、200mGy·m2/min、200mGy·m2/min、185mGy·m2/min、180mGy·m2/min。

1.2 檢測方法

1.2.1 檢測評價依據

《貨物/車輛輻射檢查系統的放射防護要求》（GBZ 143—2015）、《環境地表 γ 輻射劑量率檢驗規范》（GB/T 14583-1993）、《放射性物品安全運輸規程》（GB11806-2019）、《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）。

1.2.2 檢測指標與檢測方法

根據相關標準的要求，對該檢查系統進行了以下指標的檢測。

1.2.2.1 檢查系統輻射輸出量

將UNIDOS 劑量儀（生產廠家：PTW；設備序號：No.NTE-01969）的探頭置于有用線束中心軸上距靶1m 處，在遠距離直接測讀。

1.2.2.2 加速器組裝體輻射泄漏率

以重屏蔽體堵有用束出口，將451P 劑量儀（生產廠家：FLUKE；設備序號：No.675）的探頭置于圖1 所示的測點上，直接測讀，并與有用束輸出量比較，計算輻射泄漏率。

圖1 泄漏輻射檢測位點示意圖

1.2.2.3 檢查場所輻射水平

使用SG-102 環境X、γ 劑量率儀（青島嶗山電子儀器廠，設備序號：No.510597）直接測讀檢查場所邊界的輻射水平，在各點位進行巡測，每個點位記錄2～4 個數據，對測得各點的最大值進行統計。

1.2.2.4 車輛內物品受照劑量

使用解放軍防化研究院生產的GR-200A 型LiF（Mg，Cu，P）熱釋光探測器進行監測，將熱釋光元件置于車輛左、右側內壁，模擬測量一次檢查時受檢物受照的吸收劑量。

1.2.2.5 輻射安全設備

通過實驗和觀測，逐一檢驗各項輻射安全設備的工作情況。

1.3 質量控制和統計

所使用的檢測設備均定期經由中國計量科學研究院檢定合格，使用人員對儀器進行檢驗維護，確保功能正常。使用SPSS 19.0 軟件對檢測數據進行統計分析，并使用克魯斯卡爾-沃利斯檢驗、相關樣本傅萊德曼雙向按秩方差分析、威爾科克森符號秩檢驗對結果進行檢驗。P<0.05 為有顯著的統計學差異。

2 結果

2.1 加速器組裝體的輻射泄漏率

加速器組裝體的泄漏輻射結果見表1，泄漏輻射25 個檢測點中，10 個點的輻射泄漏率為（0.54～1.9）×10-5，其余15 個點的輻射泄漏率為（0.02～0.37）×10-5。

表1 X 射線檢查系統加速器組裝體的泄漏輻射

2.2 檢查場所輻射水平

2012—2018 年的5 次檢測中，使用各個檢測位點所記錄的最大值進行統計，空氣比釋動能率平均值和標準差按照年份先后排序，車輛檢查場所監測點空氣比釋動能率平均值和標準差分別為（0.42±0.23）μGy/h（2012 年）、（0.37±0.23）μGy/h（2013 年）、（0.21±0.19）μGy/h（2016 年）、（0.15±0.07）μGy/h（2017 年）和（0.22±0.16）μGy/h（2018 年），現場本底輻射水平為（0.08～0.09）μGy/h，該研究中結果未扣除本底輻射值。相關樣本傅萊德曼雙向按秩方差分析顯示，不同年份之間的空氣比釋動能率有顯著的統計學差異（P<0.001）。成對比較顯示，2016—2018 年該場所測得的空氣比釋動能率顯著低于2012 年（P=0.012、<0.001、0.019）。在2012 年、2013年、2016 至2018 年的5 次檢測中，X 射線檢查系統輻射輸出量分別為221mGy·m2/min、200mGy·m2/min、200mGy·m2/min、185mGy·m2/min、180mGy·m2/min。

圖2 為檢查系統控制區外圍主要關注點5 次檢測的空氣比釋動能率對比箱型圖。使用克魯斯卡爾-沃利斯檢驗，發現探測器外側空氣比釋動能率在統計上顯著高于入口和出口（P=0.025、P=0.006），南墻西側空氣比釋動能率在統計上顯著高于入口（P=0.025）。

圖2 不同點位5 次檢測的空氣比釋動能率對比

“О”為超出1.5 倍四分位間距的離群值，“*”為超出3倍四分位間距的離群值

2012 年在放置和未放置散射體兩種情況下檢測了檢查場所空氣比釋動能率，結果分別為（0.47±0.54）μGy/h 和（0.42±0.27）μGy/h，未發現顯著的統計學差異（P=0.181，威爾科克森符號秩檢驗）。

2.3 車輛內物品受照劑量

該研究中，模擬測量一次車輛檢測時受檢物受照的吸收劑量為3μGy，滿足GB11806-2019《放射性物品安全運輸規程》中規定的檢查系統一次檢查，受檢物受照劑量不大于100μGy 的要求。

2.4 輻射安全檢查

通過直接巡檢，該檢查系統設置有警示標識、安全聯鎖和監控等輻射安全防護設施，主要包括4 個方面：1）電離輻射標志牌分別固定在檢查通道出、入口、加速器室門上、加速器室內和出入口檢查通道護欄上。檢查通道出、入口處安裝有紅外報警裝置。檢查通道橫臂上安裝有警燈及警鈴。2）檢查通道橫臂上和出、入口方向分別安裝了4 臺和2 臺攝影機，配備對講設備和揚聲器，操作人員從控制室能全方位觀察到照射區域實況，發現意外能及時發出警示指令。3）急停按鈕設置在系統控制操作臺上1 個、加速器室內1 個、設備艙內電控柜操作面板上2 個、調制器門上1 個、掃描通道出、入口各2 個，車輛出、入口電動擋桿上各1 個。當加速器安全聯鎖鑰匙未插入工作位置，加速器室門、司機和工作人員出入門未關閉或出、入口電動擋桿未放下，系統無法出束。當系統控制聯鎖鑰匙拔出工作位置、按下“急停按鈕”、打開加速器艙門、司機和工作人員出入門或抬起電動擋桿，系統立即停止出束。系統控制操作臺加速器安全聯鎖鑰匙、所有急停按鈕恢復鑰匙、加速器艙門鑰匙、司機和工作人員出入門鑰匙與1 臺劑量報警儀拴系在一起管理。4）在平車啟動后，由軟件根據車速控制出束和停束。上載時須向控制臺發出確認指示信號。

3 討論

集裝箱貨物/車輛檢查系統的輻射泄漏率是反映設備本身輻射防護性能的主要劑量學指標。有文獻報道了2003 年某組合移動式集裝箱檢查系統最高輻射泄漏率為0.098%[2]，高于該研究設備輻射泄漏率1.9×10-5近2 個數量級。馬永忠等人對4MeV 無損檢測加速器泄漏輻射率為0.168%，該研究中設備低于其結果3 個數量級[3]。以上表明該研究設備的加速器泄露輻射控制較好。

從表2 和圖2 可知，在對檢查場所邊界關注點的5 次檢測中，空氣比釋動能率較大數值出現在探測器墻外和南墻西側表面30cm 處，輻射防護區邊界劑量率不大于2.0μGy/h，小于控制指標2.5μGy/h；控制室的輻射劑量率不大于0.32μGy/h，均滿足GBZ143-2015《貨物/車輛輻射檢查系統的放射防護要求》的要求。另有相關報道表明，對輸出量率為50mGy·m2/min 的集裝箱檢查系統進行防護檢測，結果發現出入口處最高空氣比釋動能率為0.44μGy/h，梁棉英等人對FG9056 型大型集裝箱檢查系統的研究顯示，工作場所空氣比釋動能率范圍0.09μGy/h～2.0μGy/h[4]。該檢查系統輸出量率為180 mGy·m2/min～221 mGy·m2/min，出入口最高劑量率為0.16μGy/h，工作場所空氣比釋動能率范圍為0.08μGy/h～1.1μGy/h，歸一結果表明與文獻報道一致。2016—2018 年測得該檢查系統場所外圍的空氣比釋動能率顯著低于2012 年，主要原因是X 射線檢查系統輻射輸出量率的降低，由221mGy·m2/min 降為180mGy·m2/min，同時也受到人員測量誤差和儀器設備不同時間的穩定性差異的影響。該研究有一些不足之處。由于現場條件限制，筆者無法測量屋頂的空氣比釋動能率。

表2 車輛檢查場所監測點位空氣比釋動能率a

檢查系統一次檢查，受檢物受照劑量為3μGy，達到了不大于20μGy 的設計目標，符合GB11806-2019《放射性物品安全運輸規程》中“放射性物質應與未顯影的照相膠片充分隔離。確定隔離距離的依據是每批托運未顯影的照相膠片在與放射性物質運輸期間受到的總輻照照射小于0.1mSv”的要求，不會對包括膠片在內的受檢物品和生物造成輻射影響。

該研究中的安全檢查系統具有防止人員停留在加速器倉和掃描檢查場所時誤發出射線束、防止發射射線束時人員誤入的安全設備和防止檢修意外的安全設備。

4 結論

該研究中的PB2028TL（H）型X 射線檢查系統加速器組裝體的泄漏輻射符合“泄漏率不大于2×10-5的產品預期目標，并滿足GBZ143-2015《貨物/車輛輻射檢查系統的放射防護要求》規定不高于1×10-3的要求。場所外圍關注點的輻射水平及人員可能受到的劑量均滿足GBZ143-2015《貨物/車輛輻射檢查系統的放射防護要求》和GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》的要求。在實際工作中，應避免在空氣比釋動能率較大的區域長時間停留。檢測結果表明，該檢查系統一次掃描檢查，受檢物受照劑量為3μGy，達到了不大于20μGy 的設計目標，符合GB11806-2019《放射性物品安全運輸規程》中的指標要求。

在正常工作情況下，該檢查系統使人員受到意外高照射的風險低。孫淼等對FG9056 大型集裝箱檢查系統的檢測結顯示加速器室內輻射水平可達到4.59×106μGy/h[5]，因此在實際工作中，仍應對工作人員進行上崗和定期培訓，完善工作流程，制定應急預案，降低人員受到意外照射的風險，避免發生重大的輻射安全事故。