某高速公路绿色通道X射线车辆检查系统环境辐射剂量率计算与实测对比研究

2024年3月6日发(作者：说明文怎么写)

辐射安全核安全NUCLEARSAFETY第19卷第6期2020年12月贠彦祺，任坤贤，王强，等.某高速公路绿色通道X射线车辆检查系统环境辐射剂量率计算与实测对比研究［J］.核安全，2020，19（6）：qi，RenKongxian，WangQiang，ativeStudyonCalculationandMeasurementofEnvironmentalRadiationDoRateofX-RayVehi⁃cleInspectionSysteminGreenChannelofanExpressway［J］.NuclearSafety，2020，19（6）：12-16.某高速公路绿色通道X射线车辆检查系统环境辐射剂量率计算与实测对比研究贠彦祺1，任坤贤1，王（1.甘肃省核与辐射安全中心，兰州强2，李晨晖1733000）730020；2.武威市核与辐射监测站，武威摘要：本文以某高速公路收费站绿色通道X射线车辆检查系统为例，参考《工业X射线探伤室辐射屏蔽规范》（GBZ/T250—2014）中的计算公式对关注点进行辐射剂量计算，并采用实际监测结果进行验证，同时计算驾驶位一次通过该系统所受辐射剂量。结果显示：该检查系统在合理划分两区后，辐射剂量率满足相应限值要求，且正常工况下，货车一次通过所受辐射剂量较小。研究结果还显示，关注点处辐射剂量率的计算结果与监测结果比较吻合，说明本文选用的计算方法和选取的参数可行，可为同类项目的环境影响评价提供技术参考，同时，本文对车辆检查系统的辐射防护进行了探讨，得到了一些有工程应用价值的结果。关键词：车辆检查系统；辐射剂量率；计算中图分类号：TL77文章标志码：A文章编号：1672-5360（2020）06-0012-05为规范道路运输秩序，提高通行效率，在重要路段的“绿色通道”收费道口普遍配备了X射线车辆检查系统。该系统利用X射线透视成像技术对车辆进行自动检测，使车辆可以快速通过，有效缩短了鲜活农产品运输车辆的查验时间，降低了收费站工作人员的工作强度，提高了合法运输车辆的通行效率［1］。X射线车辆检查系统采用透视式辐射成像技X射线车辆检查系统的正常运行过程中，X射线经透射、泄漏和散射对周围环境产生辐射剂量叠加影响，因此，对高速公路绿色通道X射线车辆检查系统开展辐射剂量率计算、监测与评价工作，对辐射环境安全和人员健康具有重要意义，同时，可为同类项目环境影响评价提供技术参考。术，由辐射源子系统、探测器子系统、数据获取和实时成像子系统、图像与数据管理子系统、车辆位置感应系统、系统运行监控子系统组成。由于货车内部不同物质的密度不同，X射线对其贯穿能力也不同，探测成像器接收信号，分析处理得到车辆内部的透视图像，从而区分车辆内部货物是否满足绿色通道的相关政策要求。收稿日期：收稿日期：2020-03-10审评工作修回日期：修回日期：2020-03-1611.1X射线车辆检查系统屏蔽计算分析设计屏蔽参数根据设计资料，绿色通道车辆检查系统探测器门架采用铅板进行X射线屏蔽，探测器立柱背面采用30mm铅板，两侧采用10mm铅板进行屏蔽，铅板采用互相交错形式，横梁部分采用5mm铅板互相交错的方式，探测器屏蔽示意图的主视图如图1所示，探测器屏蔽示意图的俯作者简介：作者简介：贠彦祺（1988—），男，甘肃秦安人，工程师，工程硕士，环境工程专业，现主要从事核与辐射类建设项目环评文件技术12

Vol.19,No.6,Dec.2020贠彦祺等：某高速公路绿色通道X射线车辆检查系统环境辐射剂量率计算与实测对比研究视图如图2所示，绿色通道车辆检查系统出束示意图如图3所示。5mmPb摄像5610mmPb90505接收器5射线源00341930mmPb213350信号处理器5650图1探测器屏蔽示意图（主视图）Fig.1Detectorshieldingdiagram(mainview)12mmPb3010mmPbmmPb图2探测器屏蔽示意图（俯视图）Fig.2Detectorshieldingdiagram(topview)探测器射线源图3绿色通道车辆检查系统出束示意图Fig.3Greenchannelvehicleinspectionsystemharnessdiagram1.2辐射剂量率计算车辆检查系统用探测器门架的屏蔽设施屏蔽X射线的有用线束，考虑到在开放式场所使用，其工作原理类似于工业X射线探伤装置，因此，参考《工业X射线探伤室辐射屏蔽规范》（GBZ/T250—2014）［2］中的计算公式，本文对其周围的剂量进行计算分析。1.2.1根据车辆检查系统的布局和人员可能活动的关注点区域，关注点选取X射线箱体后侧1m处（1#）、探测器后侧1m处（2#）、车头驾驶位（3#）、车尾处（4#）共计4个点位，关注点位如图4所示。1#X光源3#车头驾驶室货车车厢4#成像器2#图4关注点位分布图Fig.4Distributionofinterestpoints1.2.（21）剂量计算根据车辆检查系统的屏蔽设计参数，本文查询GBZ/T250—2014附录B中的辐射屏蔽估算用的典型参数，可得出相应的透射因子，根据式（1）可计算1#关注点的泄漏辐射剂量率和2#关注点的辐射剂量率H，见表1。H1=IHR0B2（1）式中，I——X射线机在最高管电压下的常用最大管电流，mA，本次取H0——距离辐射源点（靶点）1m1处的mA；输出量，mSv·mμSv·m22/（mA·h）（以乘以/（mA·min）为单位的值400态保守估算，输出量取kV6×104、电流为）。按照运行电压为1mA的工作状400kV管电压下3mm铝过滤板下的输出量，取值23.5mGy·m2（mA·min），即/B——屏蔽透射因子；μGy·m2/(mA·h)；1.41×106R——辐射源点（靶点）至关注点的距离，m。133500

核安全Vol.19,No.6,Dec.2020表1绿色通道车辆检查系统关注点（有用线束）辐射剂量率计算结果表Table1Calculationresultsofradiationdorateofconcernpoints(ufulharness)ofgreenchannelvehicleinspectionsystem关注点辐射类型屏蔽透射因子靶点至关注预测辐射剂1点的距离#-72有用线束#有用线束7.99×102.20×10-41/m量率/（μSv/h61.1）8.6注：（1）考虑到辐射源安装在屏蔽箱体内，X射线是由正前方的铅桶准直器狭缝引出形成的扇形束，外侧箱体为不锈钢结构，因此，泄漏辐射主要由X射线经过屏蔽铅桶贯穿辐射形成，因此，计算1#点位的泄漏辐射由有用线束的贯穿辐射引起；（2）由于车辆种类繁多，为保守计算，本文不考虑受检货车两侧的钢夹板结构和绿色蔬菜的衰减作用。（2）经分析，3#和4#点位需考虑泄漏辐射和散射辐射的复合作用，以下将逐一考虑分析，绿色通道车辆检查系统关注点（泄漏+散射）辐射剂量率计算见表2。关注点处的泄漏辐射剂量率按式（2）计算：H∙=H∙RLB2（2）式中，H∙L——距靶1m处X射线管组装体的泄漏辐射剂量率，μSv/h，见GBZ/T250—2014中的表1。关注点处的散射辐射剂量率按式（3）计算：H∙=IHBR02×FαR2（3）s0式中，F——R0处的辐射野面积，m2——散射因子，取值0.025m，取值为2。αGBZ/T0.0019，见表B.3。250—2014附录B中的R0——辐射野面积距探伤工件的距离，m，取值1m。Rs——散射体距关注点的距离，取值2.5m。m，2计算与监测结果对比2.1监测仪器本次监测采用AT1121便携式X/γ剂量测量仪，该监测设备使用高灵敏的闪烁体探测器，因此，有较大的量程及能量范围，能够探测脉冲、短时及持续的X及γ辐射，能够满足X射线14表2绿色通道车辆检查系统关注点（泄漏+散射）辐射剂量率计算结果表Table2Calculationresultsofradiationdorateofconcernpoints(leakage+scattering)ofvehicleinspectionsystemingreenchannel关注点辐射靶点至关注屏蔽透辐射剂量率/总剂量率/方式点的距离/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管产生的辐射场防护检测需求。该监测设备经检定合格，监测期间设备状态正常。2.2监测结果为了和预测关注点辐射剂量率进行比较分析，本次监测点位的选取与预测关注点保持一致，监测结果见表3。表3绿色通道车辆检查系统监测结果表Table3Monitoringresultsofgreenchannelvehicleinspectionsystem辐射剂量率/（μSv/h）点位3#4#预测辐射剂量率1.11#实测辐射剂量率0.58.62#8.110.78.110.79.1注：所有监测数据均未扣除宇宙射线的响应值。2.3比对分析由表3可知，各关注点的辐射剂量率预测与实测结果较为吻合，实测结果均小于预测结果，说明预测计算方式较为保守，可为同类别环境影响评价提供技术参考，但车头驾驶位3#）、车尾处（4#）的辐射剂量率实测与预测值差别较大。这是由于实际辐射还会受到通行车辆外形及货物等参数的影响，这种情况下，理论计算较为复杂和困难，因此，在环境影响评价中，本文建议以类比分析的方式研究车辆检查系统对车辆驾驶员的辐射剂量较为妥当。3驾驶员的辐射剂量估算该系统通过地面感应线圈和X射线安全快门的联动工作保证受检车辆司机的安全，当通行车辆压到地面感应线圈时，车头此时已经通（

Vol.19,No.6,Dec.2020贠彦祺等：某高速公路绿色通道X射线车辆检查系统环境辐射剂量率计算与实测对比研究过监测区域，检查系统发出出束指令，X射线机启动，高压产生X射线，接着检查系统打开X射线安全快门，对货车车厢进行扫描。由监测数据可知，X射线快门打开时，司机位受照的辐射剂量率最高为8.1μSv/h，随着车辆继续前进，距离增大，司机位受照的剂量率逐渐降低，直到快门关闭。每辆车出束10s，则单次受照剂量贡献值为：E=1×8.1×（10/3600）=0.02μSv因此可以得出，司机每通过一次检查通道，个人所受到的剂量最大约为0.02μSv，满足物/车辆辐射检查系统的放射防护要求》GBZ143—2015）中“对于有司机驾驶的货运车辆的检查系统，驾驶员一次通过的周围剂量当量应不大于0.1μSv”的限值要求。4车辆检查系统辐射防护探讨通过以上方法计算可知，绿色通道车辆检查系统发射的X射线有用线束经探测器屏蔽后，不考虑受检车辆的屏蔽作用时，在探测器后方约1m处的辐射剂量率约8.60μSv/h，在探测器后方6m处（距离射线机12m处）的辐射剂量率约2.15μSv/h。车头驾驶位（3#）、车尾处9.14#）的实际监测辐射剂量率分别为8.1μSv/h、措施建议：μSv/h，综合考虑后，本文提出以下两点防护（1）在车辆检查系统的环评阶段，根据预测结果，不考虑车厢和货物的衰减作用时，结合GBZ143—2015的相关要求，探测器后方6m范围内应为监督区范围，即建议主射线方向尽量避开其他车道并进行实体护栏隔离。若由于收费站车道的现状难以避开其他车道，则应采取在探测器后方设置铅板等措施，以加强对其他车道的防护。（2）为防止车辆误入，收费站应严格按照运行阶段监测数据进行两区划分，并设置明显的标志。车尾处（4#）的实际监测辐射剂量率为必要的照射，两车之间应留有一定的安全间8.1μSv/h，辐射剂量率较大，为避免后车受到不距。车辆检查系统应配备完善的控制触发系统及警示设施，防止车辆误入时发生误照射，并且应定期对设备进行维护检查。5结论本文选取已运行的某高速公路收费站绿色通道X射线车辆检查系统，对其开展了环境辐射剂量率研究，参考GBZ/T250—2014给出的计算模式，对关注点进行了辐射剂量率计算，并开展实际现场监测，与预测数据进行比对验证后得出：该检查系统通过距离防护后,辐射剂量率满足相应限值要求，正常工况下货车一次通过所受辐射剂量率较小且各关注点的辐射剂量率预测与实测结果较为吻合，实测结果均小于预测结果，说明预测计算方式较为保守，可为同类别环境影响评价提供技术参考。同时，文中结合预测及监测分析对车辆检查系统的辐射防护展开探讨，对其环评阶段的主射线方向设置和运行后的防护管理提出了一些建议。参考文献1］本刊综合．交通运输部等部委出台紧急通知进一步完善鲜活农产品运输绿色通道政策［J］．农村经济与科技：农业产业化，2010（12）：44．2］北京市疾病预防控制中心，北京贝特莱博瑞技术检测有限公司，清华大学．GBZT250—2014工业X射线探伤室辐射屏蔽规范［S］．北京：中国标准出版社，2014．3］李德平，潘自强．辐射防护手册［K］．北京：原子能出版社，1991．4］方杰．辐射防护导论［M］．北京：原子能出版社，1991．5］清华大学，北京市疾病预防控制中心，山东省医学科学院放射医学研究所．GBZ143—2015货物/车辆辐射检查系统的放射防护要求［S］．北京：中国标准出版社，2015．6］何仕均．电离辐射工业应用的防护与安全［M］．北京：原子能出版社，2009．7］张国光，孙汉城，王国保，等．低辐射绿色通道车辆快速检查系统［J］．中国原子能科学研究院年报，2010（00）：342-344．8］刘骏，王鹏涛，周寅，等．一种X射线透射式绿色通道检测系统：江苏，CN106249309A［P］．2016-12-21．9］张姣平．高速公路车辆X射线快速检查系统研究［J］．科技创业家，2013（24）：179．10］黄云滔．X射线成像技术在绿色通道检查中的应用［J］．中国交通信息化，2014（2）：118-119．15《货（［［［［［［［［［［（

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⁃（责任编辑：许龙飞）16