货物/车辆X射线检查系统辐射环境影响分析

李海新 高文翰

（联合泰泽环境科技发展有限公司 天津 300000）

引言

货物/车辆X射线检查系统是利用辐射成像原理，以产生X射线的电子加速器作为辐射源，获得货物及车辆等被检物透视图像的检查系统。该系统适用于码头、港口、物流企业对藏匿在货物和车辆中违禁物的检查，可实现不停车、不开箱快速安全检查，加快货物的安检速度，实现安全监控技术和管理水平的快速提升，具有良好的社会和经济效益。

货物/车辆X射线检查系统工作过程中将产生X射线，对周围环境产生辐射影响，防护不当可能会造成辐射损伤。本文以某集装箱码头拟新增的货物/车辆X射线检查系统为例，预测、分析其运行期产生的辐射环境影响。

1 工程设备及工艺简述

1.1 工程设备

该码头货物/车辆X射线检查系统主要包括以下几个组成部分：X射线成像分系统、扫描装置分系统、扫描控制分系统、运行检查分系统及辐射安全分系统。该检查系统为固定式，即辐射源和探测器系统固定不动，被检集装箱/车辆通过有用线束区实现辐射成像，系统基本参数见表1。

表1 货物/车辆X射线检查系统参数表

图1 货物/车辆X射线检查系统外观示意图

该检查系统的查验通道长18m、宽9m，查验通道位于检查厅内，检查厅长约45m、宽约12m，为彩钢板结构。查验通道出入口无屏蔽物，两侧为混凝土围墙，围墙高均为4.5m，探测器高6m。检查系统出入口处均设有栏杆。

1.2 工艺简述

受检车辆通过检查通道时加速器开始工作，电子枪内产生的电子注入加速管后受轴向磁场作用逐级加速形成高能量的电子束，电子束射向照射头内的靶物质产生X射线，射线经过滤器和准直器调节后出射，检查系统在加速器出射角度方向设置了竖探测器和横探测器接收X射线，射线在穿过集装箱后被探测器接收产生电信号，信号经过处理后得到物体内部不同密度物质的分布图像，从而区分出货物中是否掺杂有错报、违禁、危险品等，达到货物查危的目的。

图2 车辆通过受检示意图

2 辐射环境影响预测与分析

2.1 预计运行情况

预计该检查系统每小时检查20辆集装箱车辆，被检车辆速度控制在1~4m/s范围内，长18m的集装箱扫描通常用时约4.5~18秒。系统一年工作360天，一天工作8小时，则一年的出束时间最多为288h。

2.2 辐射防护屏蔽设计

该检查系统采用钢铅结构加混凝土墙的方式进行屏蔽，屏蔽材料及厚度见表2。

表2 本项目屏蔽防护情况

2.3 预测模式

理论计算考虑主射（即主束方向）、漏射和散射线对周围环境的影响。

（1）主射线造成的剂量当量率

r：计算点到源点的距离，m；

di：第 i种屏蔽体的厚度，mm；

TVLi：第i种屏蔽体的十分之一值层厚度，mm。主射线6MV能量条件下，铅TVL=45.3mm，钢TVL=98mm，混凝土TVL=338mm。

（2）漏射线造成的剂量当量率

漏射线造成的剂量当量率计算公式同主射线计算公式，对于漏射线，源项剂量率应乘以泄漏率，非主束方向泄漏率小于1×10-5，后向泄漏率小于 4×10-6。

（3）散射线造成的剂量当量率

s：散射体面积，准直器出口散射面积取0.007m2，集装箱散射面积取0.0172m2，探器散射面积取0.107m2；

α：散射系数，取为0.002；

r1、r2分别为源点到散射点、散射点到计算点的距离，m；

di：第i种屏蔽体的厚度，mm；

TVLi：第i种屏蔽体的十分之一值层厚度，mm。依据一次散射后X射线能量（Ex）与X射线散射前能量（E0）的关系（Ex=E0/[1+E0/0.511*(1-cosθ)]），6MV 初始 X 射线经一次散射后的X射线能量为0.5MV。对于0.5MV散射线，铅TVL=10.3mm，钢TVL=33mm，混凝土TVL=119mm。

（4）年剂量当量

式中：H：年剂量当量，mSv/a；

t：年出束时间，取为288h/a；

T：居留因子。

2.4 剂量关注点

选取检查厅四侧边界外为剂量关注点，具体见表3及图3。

表3 剂量关注点位置一览表

图3 剂量关注点位置示意图

2.5 计算结果

根据式1、式2计算各剂量关注点的剂量当量率，计算结果见表4。

表4 剂量关注点剂量当量率计算结果

各剂量关注点年剂量当量计算结果见表5。

计算结果表明：在正常工况下，该货物/车辆X射线检查系统周围各剂量关注点处剂量当量率理论计算值在0.81μSv/h~1.82μSv/h之间，满足国家标准《货物/车辆辐射检查系统的放射防护要求》（GBZ 143-2015）的规定，即检查系统监督区边界处的周围剂量当量率应不大于2.5μSv/h。检查系统周围工作人员和公众所受年剂量当量分别满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）中职业照射20mSv/a和公众照射1mSv/a的剂量限值要求，系统屏蔽设计满足辐射防护要求。

表5 剂量关注点年剂量当量计算结果

结语

本文介绍了货物/车辆X射线检查系统的工作原理，预测、分析了其运行期产生的辐射环境影响，可为此类核技术应用项目的环境影响评价提供借鉴，为货物/车辆X射线检查系统的辐射防护设计及管理提供科学依据。