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(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)是利用輻射成像原理，以產(chǎn)生X射線(xiàn)的電子加速器作為輻射源，獲得貨物及車(chē)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(duì)藏匿在貨物和車(chē)輛中違禁物的檢查，可實(shí)現(xiàn)不停車(chē)、不開(kāi)箱快速安全檢查，加快貨物的安檢速度，實(shí)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(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)工作過(guò)程中將產(chǎn)生X射線(xiàn)，對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生輻射影響，防護(hù)不當(dāng)可能會(huì)造成輻射損傷。本文以某集裝箱碼頭擬新增的貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)為例，預(yù)測(cè)、分析其運(yùn)行期產(chǎn)生的輻射環(huán)境影響。

1 工程設(shè)備及工藝簡(jiǎn)述

1.1 工程設(shè)備

該碼頭貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)組成部分：X射線(xiàn)成像分系統(tǒng)、掃描裝置分系統(tǒng)、掃描控制分系統(tǒng)、運(yùn)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(cè)器系統(tǒng)固定不動(dòng)，被檢集裝箱/車(chē)輛通過(guò)有用線(xiàn)束區(qū)實(shí)現(xiàn)輻射成像，系統(tǒng)基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)參數(shù)表

圖1 貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)外觀示意圖

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

1.2 工藝簡(jiǎn)述

受檢車(chē)輛通過(guò)檢查通道時(shí)加速器開(kāi)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(chǎng)作用逐級(jí)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(xiàn)，射線(xiàn)經(jīng)過(guò)濾器和準(zhǔn)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(shè)置了豎探測(cè)器和橫探測(cè)器接收X射線(xiàn)，射線(xiàn)在穿過(guò)集裝箱后被探測(cè)器接收產(chǎn)生電信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)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(cuò)報(bào)、違禁、危險(xiǎn)品等，達(dá)到貨物查危的目的。

圖2 車(chē)輛通過(guò)受檢示意圖

2 輻射環(huán)境影響預(yù)測(cè)與分析

2.1 預(yù)計(jì)運(yùn)行情況

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

2.2 輻射防護(hù)屏蔽設(shè)計(jì)

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

表2 本項(xiàng)目屏蔽防護(hù)情況

2.3 預(yù)測(cè)模式

理論計(jì)算考慮主射（即主束方向）、漏射和散射線(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

（1）主射線(xiàn)造成的劑量當(dāng)量率

r：計(jì)算點(diǎn)到源點(diǎn)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(xiàn)6MV能量條件下，鉛TVL=45.3mm，鋼TVL=98mm，混凝土TVL=338mm。

（2）漏射線(xiàn)造成的劑量當(dāng)量率

漏射線(xiàn)造成的劑量當(dāng)量率計(jì)算公式同主射線(xiàn)計(jì)算公式，對(duì)于漏射線(xiàn)，源項(xiàng)劑量率應(yīng)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(xiàn)造成的劑量當(dāng)量率

s：散射體面積，準(zhǔn)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(diǎn)到散射點(diǎn)、散射點(diǎn)到計(jì)算點(diǎn)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(xiàn)能量（Ex）與X射線(xiàn)散射前能量（E0）的關(guān)系（Ex=E0/[1+E0/0.511*(1-cosθ)]），6MV 初始 X 射線(xiàn)經(jīng)一次散射后的X射線(xiàn)能量為0.5MV。對(duì)于0.5MV散射線(xiàn)，鉛TVL=10.3mm，鋼TVL=33mm，混凝土TVL=119mm。

（4）年劑量當(dāng)量

式中：H：年劑量當(dāng)量，mSv/a；

t：年出束時(shí)間，取為288h/a；

T：居留因子。

2.4 劑量關(guān)注點(diǎn)

選取檢查廳四側(cè)邊界外為劑量關(guān)注點(diǎn)，具體見(jiàn)表3及圖3。

表3 劑量關(guān)注點(diǎn)位置一覽表

圖3 劑量關(guān)注點(diǎn)位置示意圖

2.5 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)式1、式2計(jì)算各劑量關(guān)注點(diǎn)的劑量當(dāng)量率，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 劑量關(guān)注點(diǎn)劑量當(dāng)量率計(jì)算結(jié)果

各劑量關(guān)注點(diǎn)年劑量當(dāng)量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

計(jì)算結(jié)果表明：在正常工況下，該貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)周?chē)鲃┝筷P(guān)注點(diǎn)處劑量當(dāng)量率理論計(jì)算值在0.81μSv/h~1.82μSv/h之間，滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《貨物/車(chē)輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護(hù)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?chē)鷦┝慨?dāng)量率應(yīng)不大于2.5μSv/h。檢查系統(tǒng)周?chē)ぷ魅藛T和公眾所受年劑量當(dāng)量分別滿(mǎn)足《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（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(shè)計(jì)滿(mǎn)足輻射防護(hù)要求。

表5 劑量關(guān)注點(diǎn)年劑量當(dāng)量計(jì)算結(jié)果

結(jié)語(yǔ)

本文介紹了貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)的工作原理，預(yù)測(cè)、分析了其運(yùn)行期產(chǎn)生的輻射環(huán)境影響，可為此類(lèi)核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供借鑒，為貨物/車(chē)輛X射線(xiàn)檢查系統(tǒng)的輻射防護(hù)設(shè)計(jì)及管理提供科學(xué)依據(jù)。