贠彥祺，任坤賢，王 強(qiáng)，李晨暉

（1.甘肅省核與輻射安全中心，蘭州 730020；2.武威市核與輻射監(jiān)測(cè)站，武威 733000）

為規(guī)范道路運(yùn)輸秩序，提高通行效率，在重要路段的“綠色通道”收費(fèi)道口普遍配備了X射線車輛檢查系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用X 射線透視成像技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，使車輛可以快速通過，有效縮短了鮮活農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸車輛的查驗(yàn)時(shí)間，降低了收費(fèi)站工作人員的工作強(qiáng)度，提高了合法運(yùn)輸車輛的通行效率［1］。

X射線車輛檢查系統(tǒng)采用透視式輻射成像技術(shù)，由輻射源子系統(tǒng)、探測(cè)器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獲取和實(shí)時(shí)成像子系統(tǒng)、圖像與數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、車輛位置感應(yīng)系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控子系統(tǒng)組成。由于貨車內(nèi)部不同物質(zhì)的密度不同，X射線對(duì)其貫穿能力也不同，探測(cè)成像器接收信號(hào)，分析處理得到車輛內(nèi)部的透視圖像，從而區(qū)分車輛內(nèi)部貨物是否滿足綠色通道的相關(guān)政策要求。

X 射線車輛檢查系統(tǒng)的正常運(yùn)行過程中，X射線經(jīng)透射、泄漏和散射對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生輻射劑量疊加影響，因此，對(duì)高速公路綠色通道X射線車輛檢查系統(tǒng)開展輻射劑量率計(jì)算、監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作，對(duì)輻射環(huán)境安全和人員健康具有重要意義，同時(shí)，可為同類項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考。

1 X射線車輛檢查系統(tǒng)屏蔽計(jì)算分析

1.1 設(shè)計(jì)屏蔽參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)資料，綠色通道車輛檢查系統(tǒng)探測(cè)器門架采用鉛板進(jìn)行X 射線屏蔽，探測(cè)器立柱背面采用30 mm鉛板，兩側(cè)采用10 mm鉛板進(jìn)行屏蔽，鉛板采用互相交錯(cuò)形式，橫梁部分采用5 mm 鉛板互相交錯(cuò)的方式，探測(cè)器屏蔽示意圖的主視圖如圖1所示，探測(cè)器屏蔽示意圖的俯視圖如圖2所示，綠色通道車輛檢查系統(tǒng)出束示意圖如圖3所示。

圖1 探測(cè)器屏蔽示意圖（主視圖）Fig.1 Detector shielding diagram(main view)

圖2 探測(cè)器屏蔽示意圖（俯視圖）Fig.2 Detector shielding diagram(top view)

圖3 綠色通道車輛檢查系統(tǒng)出束示意圖Fig.3 Green channel vehicle inspection system harness diagram

1.2 輻射劑量率計(jì)算

車輛檢查系統(tǒng)用探測(cè)器門架的屏蔽設(shè)施屏蔽X 射線的有用線束，考慮到在開放式場(chǎng)所使用，其工作原理類似于工業(yè)X 射線探傷裝置，因此，參考《工業(yè)X 射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范》（GBZ∕T 250—2014）［2］中的計(jì)算公式，本文對(duì)其周圍的劑量進(jìn)行計(jì)算分析。

1.2.1 關(guān)注點(diǎn)

根據(jù)車輛檢查系統(tǒng)的布局和人員可能活動(dòng)的區(qū)域，關(guān)注點(diǎn)選取X 射線箱體后側(cè)1 m 處（1#）、探測(cè)器后側(cè)1 m處（2#）、車頭駕駛位（3#）、車尾處（4#）共計(jì)4個(gè)點(diǎn)位，關(guān)注點(diǎn)位如圖4所示。

圖4 關(guān)注點(diǎn)位分布圖Fig.4 Distribution of interest points

1.2.2 劑量計(jì)算

（1）根據(jù)車輛檢查系統(tǒng)的屏蔽設(shè)計(jì)參數(shù)，本文查詢GBZ∕T 250—2014 附錄B 中的輻射屏蔽估算用的典型參數(shù)，可得出相應(yīng)的透射因子，根據(jù)式（1）可計(jì)算1#關(guān)注點(diǎn)的泄漏輻射劑量率和2#關(guān)注點(diǎn)的輻射劑量率H，見表1。

式中，I——X射線機(jī)在最高管電壓下的常用最大管電流，mA，本次取1 mA；

H0——距離輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）1 m處的輸出量，μSv·m2∕（mA·h）（以mSv·m2∕（mA·min）為單位的值乘以6×104）。按照運(yùn)行電壓為400 kV、電流為1 mA的工作狀態(tài)保守估算，輸出量取400 kV管電壓下3 mm 鋁過濾板下的輸出量，取值23.5 mGy·m2∕（mA·min），即1.41×106μGy·m2∕(mA·h)；

B——屏蔽透射因子；

R——輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）至關(guān)注點(diǎn)的距離，m。

表1 綠色通道車輛檢查系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)（有用線束）輻射劑量率計(jì)算結(jié)果表Table 1 Calculation results of radiation dose rate of concern points(useful harnesses)of green channel vehicle inspection system

（2）經(jīng)分析，3#和4#點(diǎn)位需考慮泄漏輻射和散射輻射的復(fù)合作用，以下將逐一考慮分析，綠色通道車輛檢查系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)（泄漏+散射）輻射劑量率計(jì)算見表2。

關(guān)注點(diǎn)處的泄漏輻射劑量率按式（2）計(jì)算：

式中，——距靶1 m 處X 射線管組裝體的泄漏輻射劑量率，μSv∕h，見GBZ∕T 250—2014中的表1。

關(guān)注點(diǎn)處的散射輻射劑量率按式（3）計(jì)算：

式中，F(xiàn)——R0處的輻射野面積，m2，取值為0.025m2。

α——散射因子，取值0.001 9，見GBZ∕T 250—2014 附錄B 中的表B.3。

R0——輻射野面積距探傷工件的距離，m，取值1 m。

Rs——散射體距關(guān)注點(diǎn)的距離，m，取值2.5 m。

2 計(jì)算與監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

2.1 監(jiān)測(cè)儀器

本次監(jiān)測(cè)采用AT1121 便攜式X∕γ劑量測(cè)量?jī)x，該監(jiān)測(cè)設(shè)備使用高靈敏的閃爍體探測(cè)器，因此，有較大的量程及能量范圍，能夠探測(cè)脈沖、短時(shí)及持續(xù)的X 及γ輻射，能夠滿足X 射線管產(chǎn)生的輻射場(chǎng)防護(hù)檢測(cè)需求。該監(jiān)測(cè)設(shè)備經(jīng)檢定合格，監(jiān)測(cè)期間設(shè)備狀態(tài)正常。

表2 綠色通道車輛檢查系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)（泄漏+散射）輻射劑量率計(jì)算結(jié)果表Table 2 Calculation results of radiation dose rate of concern points(leakage+scattering)of vehicle inspection system in green channel

2.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

為了和預(yù)測(cè)關(guān)注點(diǎn)輻射劑量率進(jìn)行比較分析，本次監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的選取與預(yù)測(cè)關(guān)注點(diǎn)保持一致，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3。

表3 綠色通道車輛檢查系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表Table 3 Monitoring results of green channel vehicle inspection system

2.3 比對(duì)分析

由表3可知，各關(guān)注點(diǎn)的輻射劑量率預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果較為吻合，實(shí)測(cè)結(jié)果均小于預(yù)測(cè)結(jié)果，說明預(yù)測(cè)計(jì)算方式較為保守，可為同類別環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考，但車頭駕駛位（3#）、車尾處（4#）的輻射劑量率實(shí)測(cè)與預(yù)測(cè)值差別較大。這是由于實(shí)際輻射還會(huì)受到通行車輛外形及貨物等參數(shù)的影響，這種情況下，理論計(jì)算較為復(fù)雜和困難，因此，在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，本文建議以類比分析的方式研究車輛檢查系統(tǒng)對(duì)車輛駕駛員的輻射劑量較為妥當(dāng)。

3 駕駛員的輻射劑量估算

該系統(tǒng)通過地面感應(yīng)線圈和X 射線安全快門的聯(lián)動(dòng)工作保證受檢車輛司機(jī)的安全，當(dāng)通行車輛壓到地面感應(yīng)線圈時(shí)，車頭此時(shí)已經(jīng)通過監(jiān)測(cè)區(qū)域，檢查系統(tǒng)發(fā)出出束指令，X射線機(jī)啟動(dòng)，高壓產(chǎn)生X射線，接著檢查系統(tǒng)打開X射線安全快門，對(duì)貨車車廂進(jìn)行掃描。由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，X射線快門打開時(shí)，司機(jī)位受照的輻射劑量率最高為8.1 μSv∕h，隨著車輛繼續(xù)前進(jìn)，距離增大，司機(jī)位受照的劑量率逐漸降低，直到快門關(guān)閉。每輛車出束10 s，則單次受照劑量貢獻(xiàn)值為：

因此可以得出，司機(jī)每通過一次檢查通道，個(gè)人所受到的劑量最大約為0.02 μSv，滿足《貨物∕車輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護(hù)要求》（GBZ 143—2015）中“對(duì)于有司機(jī)駕駛的貨運(yùn)車輛的檢查系統(tǒng)，駕駛員一次通過的周圍劑量當(dāng)量應(yīng)不大于0.1 μSv”的限值要求。

4 車輛檢查系統(tǒng)輻射防護(hù)探討

通過以上方法計(jì)算可知，綠色通道車輛檢查系統(tǒng)發(fā)射的X 射線有用線束經(jīng)探測(cè)器屏蔽后，不考慮受檢車輛的屏蔽作用時(shí)，在探測(cè)器后方約1 m 處的輻射劑量率約8.60 μSv∕h，在探測(cè)器后方6 m處（距離射線機(jī)12 m處）的輻射劑量率約2.15 μSv∕h。車頭駕駛位（3#）、車尾處（4#）的實(shí)際監(jiān)測(cè)輻射劑量率分別為8.1 μSv∕h、9.1 μSv∕h，綜合考慮后，本文提出以下兩點(diǎn)防護(hù)措施建議：

（1）在車輛檢查系統(tǒng)的環(huán)評(píng)階段，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，不考慮車廂和貨物的衰減作用時(shí)，結(jié)合GBZ 143—2015 的相關(guān)要求，探測(cè)器后方6 m范圍內(nèi)應(yīng)為監(jiān)督區(qū)范圍，即建議主射線方向盡量避開其他車道并進(jìn)行實(shí)體護(hù)欄隔離。若由于收費(fèi)站車道的現(xiàn)狀難以避開其他車道，則應(yīng)采取在探測(cè)器后方設(shè)置鉛板等措施，以加強(qiáng)對(duì)其他車道的防護(hù)。

（2）為防止車輛誤入，收費(fèi)站應(yīng)嚴(yán)格按照運(yùn)行階段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行兩區(qū)劃分，并設(shè)置明顯的標(biāo)志。車尾處（4#）的實(shí)際監(jiān)測(cè)輻射劑量率為8.1 μSv∕h，輻射劑量率較大，為避免后車受到不必要的照射，兩車之間應(yīng)留有一定的安全間距。車輛檢查系統(tǒng)應(yīng)配備完善的控制觸發(fā)系統(tǒng)及警示設(shè)施，防止車輛誤入時(shí)發(fā)生誤照射，并且應(yīng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢查。

5 結(jié)論

本文選取已運(yùn)行的某高速公路收費(fèi)站綠色通道X 射線車輛檢查系統(tǒng)，對(duì)其開展了環(huán)境輻射劑量率研究，參考GBZ∕T 250—2014給出的計(jì)算模式，對(duì)關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行了輻射劑量率計(jì)算，并開展實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證后得出：該檢查系統(tǒng)通過距離防護(hù)后,輻射劑量率滿足相應(yīng)限值要求，正常工況下貨車一次通過所受輻射劑量率較小且各關(guān)注點(diǎn)的輻射劑量率預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果較為吻合，實(shí)測(cè)結(jié)果均小于預(yù)測(cè)結(jié)果，說明預(yù)測(cè)計(jì)算方式較為保守，可為同類別環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考。同時(shí)，文中結(jié)合預(yù)測(cè)及監(jiān)測(cè)分析對(duì)車輛檢查系統(tǒng)的輻射防護(hù)展開探討，對(duì)其環(huán)評(píng)階段的主射線方向設(shè)置和運(yùn)行后的防護(hù)管理提出了一些建議。