某高速公路綠色通道X射線車輛檢查系統(tǒng)環(huán)境輻射劑量率計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比研究

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輻射安全核安全NUCLEARSAFETY第19卷第6期2020年12月贠彥祺，任坤賢，王強(qiáng)，等.某高速公路綠色通道X射線車輛檢查系統(tǒng)環(huán)境輻射劑量率計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比研究［J］.核安全，2020，19（6）：qi，RenKongxian，WangQiang，ativeStudyonCalculationandMeasurementofEnvironmentalRadiationDoRateofX-RayVehi?cleInspectionSysteminGreenChannelofanExpressway［J］.NuclearSafety，2020，19（6）：12-16.某高速公路綠色通道X射線車輛檢查系統(tǒng)環(huán)境輻射劑量率計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比研究贠彥祺1，任坤賢1，王（1.甘肅省核與輻射安全中心，蘭州強(qiáng)2，李晨暉1733000）730020；2.武威市核與輻射監(jiān)測(cè)站，武威摘要：本文以某高速公路收費(fèi)站綠色通道X射線車輛檢查系統(tǒng)為例，參考《工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范》（GBZ/T250—2014）中的計(jì)算公式對(duì)關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行輻射劑量計(jì)算，并采用實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)計(jì)算駕駛位一次通過該系統(tǒng)所受輻射劑量。結(jié)果顯示：該檢查系統(tǒng)在合理劃分兩區(qū)后，輻射劑量率滿足相應(yīng)限值要求，且正常工況下，貨車一次通過所受輻射劑量較小。研究結(jié)果還顯示，關(guān)注點(diǎn)處輻射劑量率的計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果比較吻合，說明本文選用的計(jì)算方法和選取的參數(shù)可行，可為同類項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考，同時(shí)，本文對(duì)車輛檢查系統(tǒng)的輻射防護(hù)進(jìn)行了探討，得到了一些有工程應(yīng)用價(jià)值的結(jié)果。關(guān)鍵詞：車輛檢查系統(tǒng)；輻射劑量率；計(jì)算中圖分類號(hào)：TL77文章標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1672-5360（2020）06-0012-05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。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。收稿日期：收稿日期：2020-03-10審評(píng)工作修回日期：修回日期：2020-03-1611.1X射線車輛檢查系統(tǒng)屏蔽計(jì)算分析設(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30mm鉛板，兩側(cè)采用10mm鉛板進(jìn)行屏蔽，鉛板采用互相交錯(cuò)形式，橫梁部分采用5mm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)器屏蔽示意圖的俯作者簡介：作者簡介：贠彥祺（1988—），男，甘肅秦安人，工程師，工程碩士，環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事核與輻射類建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)文件技術(shù)12

Vol.19,No.6,Dec.2020贠彥祺等：某高速公路綠色通道X射線車輛檢查系統(tǒng)環(huán)境輻射劑量率計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比研究視圖如圖2所示，綠色通道車輛檢查系統(tǒng)出束示意圖如圖3所示。5mmPb攝像5610mmPb90505接收器5射線源00341930mmPb213350信號(hào)處理器5650圖1探測(cè)器屏蔽示意圖（主視圖）Fig.1Detectorshieldingdiagram(mainview)12mmPb3010mmPbmmPb圖2探測(cè)器屏蔽示意圖（俯視圖）Fig.2Detectorshieldingdiagram(topview)探測(cè)器射線源圖3綠色通道車輛檢查系統(tǒng)出束示意圖Fig.3Greenchannelvehicleinspectionsystemharnessdiagram1.2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/T250—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根據(jù)車輛檢查系統(tǒng)的布局和人員可能活動(dòng)的關(guān)注點(diǎn)區(qū)域，關(guān)注點(diǎn)選取X射線箱體后側(cè)1m處（1#）、探測(cè)器后側(cè)1m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。1#X光源3#車頭駕駛室貨車車廂4#成像器2#圖4關(guān)注點(diǎn)位分布圖Fig.4Distributionofinterestpoints1.2.（21）劑量計(jì)算根據(jù)車輛檢查系統(tǒng)的屏蔽設(shè)計(jì)參數(shù)，本文查詢GBZ/T250—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。H1=IHR0B2（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H0——距離輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）1m1處的mA；輸出量，mSv·mμSv·m22/（mA·h）（以乘以/（mA·min）為單位的值400態(tài)保守估算，輸出量取kV6×104、電流為）。按照運(yùn)行電壓為1mA的工作狀400kV管電壓下3mm鋁過濾板下的輸出量，取值23.5mGy·m2（mA·min），即/B——屏蔽透射因子；μGy·m2/(mA·h)；1.41×106R——輻射源點(diǎn)（靶點(diǎn)）至關(guān)注點(diǎn)的距離，m。133500

核安全Vol.19,No.6,Dec.2020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Table1Calculationresultsofradiationdorateofconcernpoints(ufulharness)ofgreenchannelvehicleinspectionsystem關(guān)注點(diǎn)輻射類型屏蔽透射因子靶點(diǎn)至關(guān)注預(yù)測(cè)輻射劑1點(diǎn)的距離#-72有用線束#有用線束7.99×102.20×10-41/m量率/（μSv/h61.1）8.6注：（1）考慮到輻射源安裝在屏蔽箱體內(nèi)，X射線是由正前方的鉛桶準(zhǔn)直器狹縫引出形成的扇形束，外側(cè)箱體為不銹鋼結(jié)構(gòu)，因此，泄漏輻射主要由X射線經(jīng)過屏蔽鉛桶貫穿輻射形成，因此，計(jì)算1#點(diǎn)位的泄漏輻射由有用線束的貫穿輻射引起；（2）由于車輛種類繁多，為保守計(jì)算，本文不考慮受檢貨車兩側(cè)的鋼夾板結(jié)構(gòu)和綠色蔬菜的衰減作用。（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：H?=H?RLB2（2）式中，H?L——距靶1m處X射線管組裝體的泄漏輻射劑量率，μSv/h，見GBZ/T250—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：H?=IHBR02×FαR2（3）s0式中，F(xiàn)——R0處的輻射野面積，m2——散射因子，取值0.025m，取值為2。αGBZ/T0.0019，見表B.3。250—2014附錄B中的R0——輻射野面積距探傷工件的距離，m，取值1m。Rs——散射體距關(guān)注點(diǎn)的距離，取值2.5m。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)量儀，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14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Table2Calculationresultsofradiationdorateofconcernpoints(leakage+scattering)ofvehicleinspectionsystemingreenchannel關(guān)注點(diǎn)輻射靶點(diǎn)至關(guān)注屏蔽透輻射劑量率/總劑量率/方式點(diǎn)的距離/m射因子（μSv/h）（μSv/h）3#泄漏2.697.99×10-75.52×10-4散射4#泄漏2.697.99×10-75.52×101.07×10110.7-4散射1.07×10110.7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。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Table3Monitoringresultsofgreenchannelvehicleinspectionsystem輻射劑量率/（μSv/h）點(diǎn)位3#4#預(yù)測(cè)輻射劑量率1.11#實(shí)測(cè)輻射劑量率0.58.62#8.110.78.110.79.1注：所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均未扣除宇宙射線的響應(yīng)值。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（

Vol.19,No.6,Dec.2020贠彥祺等：某高速公路綠色通道X射線車輛檢查系統(tǒng)環(huán)境輻射劑量率計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比研究過監(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8.1μSv/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10s，則單次受照劑量貢獻(xiàn)值為：E=1×8.1×（10/3600）=0.02μSv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0.02μSv，滿足物/車輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護(hù)要求》GBZ143—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0.1μSv”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1m處的輻射劑量率約8.60μSv/h，在探測(cè)器后方6m處（距離射線機(jī)12m處）的輻射劑量率約2.15μSv/h。車頭駕駛位（3#）、車尾處9.14#）的實(shí)際監(jiān)測(cè)輻射劑量率分別為8.1μSv/h、措施建議：μSv/h，綜合考慮后，本文提出以下兩點(diǎn)防護(hù)（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GBZ143—2015的相關(guān)要求，探測(cè)器后方6m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)輻射劑量率為必要的照射，兩車之間應(yīng)留有一定的安全間8.1μSv/h，輻射劑量率較大，為避免后車受到不距。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/T250—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。參考文獻(xiàn)1］本刊綜合．交通運(yùn)輸部等部委出臺(tái)緊急通知進(jìn)一步完善鮮活農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸綠色通道政策［J］．農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技：農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，2010（12）：44．2］北京市疾病預(yù)防控制中心，北京貝特萊博瑞技術(shù)檢測(cè)有限公司，清華大學(xué)．GBZT250—2014工業(yè)X射線探傷室輻射屏蔽規(guī)范［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014．3］李德平，潘自強(qiáng)．輻射防護(hù)手冊(cè)［K］．北京：原子能出版社，1991．4］方杰．輻射防護(hù)導(dǎo)論［M］．北京：原子能出版社，1991．5］清華大學(xué)，北京市疾病預(yù)防控制中心，山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所．GBZ143—2015貨物/車輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護(hù)要求［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015．6］何仕均．電離輻射工業(yè)應(yīng)用的防護(hù)與安全［M］．北京：原子能出版社，2009．7］張國光，孫漢城，王國保，等．低輻射綠色通道車輛快速檢查系統(tǒng)［J］．中國原子能科學(xué)研究院年報(bào)，2010（00）：342-344．8］劉駿，王鵬濤，周寅，等．一種X射線透射式綠色通道檢測(cè)系統(tǒng)：江蘇，CN106249309A［P］．2016-12-21．9］張姣平．高速公路車輛X射線快速檢查系統(tǒng)研究［J］．科技創(chuàng)業(yè)家，2013（24）：179．10］黃云滔．X射線成像技術(shù)在綠色通道檢查中的應(yīng)用［J］．中國交通信息化，2014（2）：118-119．15《貨（［［［［［［［［［［（

核安全Vol.19,No.6,Dec.2020ComparativeStudyonCalculationandMeasurementofEnvironmentalRadiationDoRateofX-RayVehicleInspectionSysteminGreenChannelofanExpresswayYunYanqi1,RenKunxian1,WangQiang2,LiChenhui1(uclearandRadiationSafetyCenter,Lanzhou730020,China;uclearandRadiationMonitoringStation,Wuwei733000,China)Abstract:ThispapertakesX-rayvehicleinspectionsystemofgreenchannelofahighwaytollstationasanex?ample,calculatestheradiationdooftheconcernedpointswithreferencetothecalculationformulainRadia?tionShieldingSpecificationforRoomofIndustrialX-RayRadiographyGBZ/T250—2014,ametime,itcalculatestheradiationdoreceivedbythedriveroncethroughthesystem,andtheresultsshowthattheradiationdorateoftheinspectionsystemmeetstherequire?mentsofthecorrespondinglimitsafterthetwozonesarereasonablydivided,andtheradiationdoreceivedbythefearchresultsalsoshowthatthecalculationresultsofradiationdorateatthefocusareconsistentwiththemonitoringresults,whichtionofvehicleinspectionsystemisdiscusd,ds:vehicleinspectionsystem;radiationdorate;calculationshowsthatthecalculationmethodandparameterslectedinthispaperarefeasible,andcanprovidetechnicametime,theradiationprotec?（責(zé)任編輯：許龍飛）16