某集装箱货物/车辆检查系统辐射防护分析

翟曙光 白 斌 王宏芳 崔力萌 马永忠 孔玉侠

（北京市疾病预防控制中心，北京市预防医学研究中心，北京 100013）

长期以来，我国各地海关频频查获违禁入境品，这些违禁品会对人民健康和生态环境造成威胁，而打开每个集装箱人工检查货物既费时又不切实际。为效地进行检查，采用辐射技术对集装箱进行快速扫描成像，可以提高清关率和违禁品检出率。集装箱货物/车辆检查系统被定义为带有光子或中子辐射源、辐射探测器等装置及设施，利用辐射成像原理获得货物及车辆等被检物透视图像的检查系统。由于X 射线检查系统利用X 射线和强大的图像处理程序，可得到清晰的货物图像，无须打开满载的汽车和集装箱，便可识别违禁品、武器、爆炸物和毒品。检查系统在关闭电源时即可停止其运行，相较于使用辐射源装置操作更为简单，因此被广泛使用于航空、铁路和海上运输，逐渐成为各海关简化货物清关流程的一部分。正因为使用广泛，X 射线检查系统的辐射防护安全对于公众和工作人员都至关重要。检查系统可能发生的辐射事故为检查系统在运行过程中失控导致的人员误照射[1]。研究的目的是对X射线检查系统进行长期性能和辐射防护安全进行监测，评价其辐射防护安全水平和使用过程中可能造成的风险。

1 方法

1.1 集装箱货物/车辆检查系统基本情况

2012—2018 年，选择某海关X 射线检查系统（型号：PB2028TL（H）型）进行了5 次检测。该系统的X 射线辐射单能最高为6MeV，有用束轴上距离靶点100cm处的辐射输出量率在5 次检测中分别为221mGy·m2/min、200mGy·m2/min、200mGy·m2/min、185mGy·m2/min、180mGy·m2/min。

1.2 检测方法

1.2.1 检测评价依据

《货物/车辆辐射检查系统的放射防护要求》（GBZ 143—2015）、《环境地表 γ 辐射剂量率检验规范》（GB/T 14583-1993）、《放射性物品安全运输规程》（GB11806-2019）、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）。

1.2.2 检测指标与检测方法

根据相关标准的要求，对该检查系统进行了以下指标的检测。

1.2.2.1 检查系统辐射输出量

将UNIDOS 剂量仪（生产厂家：PTW；设备序号：No.NTE-01969）的探头置于有用线束中心轴上距靶1m 处，在远距离直接测读。

1.2.2.2 加速器组装体辐射泄漏率

以重屏蔽体堵有用束出口，将451P 剂量仪（生产厂家：FLUKE；设备序号：No.675）的探头置于图1 所示的测点上，直接测读，并与有用束输出量比较，计算辐射泄漏率。

图1 泄漏辐射检测位点示意图

1.2.2.3 检查场所辐射水平

使用SG-102 环境X、γ 剂量率仪（青岛崂山电子仪器厂，设备序号：No.510597）直接测读检查场所边界的辐射水平，在各点位进行巡测，每个点位记录2～4 个数据，对测得各点的最大值进行统计。

1.2.2.4 车辆内物品受照剂量

使用解放军防化研究院生产的GR-200A 型LiF（Mg，Cu，P）热释光探测器进行监测，将热释光元件置于车辆左、右侧内壁，模拟测量一次检查时受检物受照的吸收剂量。

1.2.2.5 辐射安全设备

通过实验和观测，逐一检验各项辐射安全设备的工作情况。

1.3 质量控制和统计

所使用的检测设备均定期经由中国计量科学研究院检定合格，使用人员对仪器进行检验维护，确保功能正常。使用SPSS 19.0 软件对检测数据进行统计分析，并使用克鲁斯卡尔-沃利斯检验、相关样本傅莱德曼双向按秩方差分析、威尔科克森符号秩检验对结果进行检验。P<0.05 为有显著的统计学差异。

2 结果

2.1 加速器组装体的辐射泄漏率

加速器组装体的泄漏辐射结果见表1，泄漏辐射25 个检测点中，10 个点的辐射泄漏率为（0.54～1.9）×10-5，其余15 个点的辐射泄漏率为（0.02～0.37）×10-5。

表1 X 射线检查系统加速器组装体的泄漏辐射

2.2 检查场所辐射水平

2012—2018 年的5 次检测中，使用各个检测位点所记录的最大值进行统计，空气比释动能率平均值和标准差按照年份先后排序，车辆检查场所监测点空气比释动能率平均值和标准差分别为（0.42±0.23）μGy/h（2012 年）、（0.37±0.23）μGy/h（2013 年）、（0.21±0.19）μGy/h（2016 年）、（0.15±0.07）μGy/h（2017 年）和（0.22±0.16）μGy/h（2018 年），现场本底辐射水平为（0.08～0.09）μGy/h，该研究中结果未扣除本底辐射值。相关样本傅莱德曼双向按秩方差分析显示，不同年份之间的空气比释动能率有显著的统计学差异（P<0.001）。成对比较显示，2016—2018 年该场所测得的空气比释动能率显著低于2012 年（P=0.012、<0.001、0.019）。在2012 年、2013年、2016 至2018 年的5 次检测中，X 射线检查系统辐射输出量分别为221mGy·m2/min、200mGy·m2/min、200mGy·m2/min、185mGy·m2/min、180mGy·m2/min。

图2 为检查系统控制区外围主要关注点5 次检测的空气比释动能率对比箱型图。使用克鲁斯卡尔-沃利斯检验，发现探测器外侧空气比释动能率在统计上显著高于入口和出口（P=0.025、P=0.006），南墙西侧空气比释动能率在统计上显著高于入口（P=0.025）。

图2 不同点位5 次检测的空气比释动能率对比

“О”为超出1.5 倍四分位间距的离群值，“*”为超出3倍四分位间距的离群值

2012 年在放置和未放置散射体两种情况下检测了检查场所空气比释动能率，结果分别为（0.47±0.54）μGy/h 和（0.42±0.27）μGy/h，未发现显著的统计学差异（P=0.181，威尔科克森符号秩检验）。

2.3 车辆内物品受照剂量

该研究中，模拟测量一次车辆检测时受检物受照的吸收剂量为3μGy，满足GB11806-2019《放射性物品安全运输规程》中规定的检查系统一次检查，受检物受照剂量不大于100μGy 的要求。

2.4 辐射安全检查

通过直接巡检，该检查系统设置有警示标识、安全联锁和监控等辐射安全防护设施，主要包括4 个方面：1）电离辐射标志牌分别固定在检查通道出、入口、加速器室门上、加速器室内和出入口检查通道护栏上。检查通道出、入口处安装有红外报警装置。检查通道横臂上安装有警灯及警铃。2）检查通道横臂上和出、入口方向分别安装了4 台和2 台摄影机，配备对讲设备和扬声器，操作人员从控制室能全方位观察到照射区域实况，发现意外能及时发出警示指令。3）急停按钮设置在系统控制操作台上1 个、加速器室内1 个、设备舱内电控柜操作面板上2 个、调制器门上1 个、扫描通道出、入口各2 个，车辆出、入口电动挡杆上各1 个。当加速器安全联锁钥匙未插入工作位置，加速器室门、司机和工作人员出入门未关闭或出、入口电动挡杆未放下，系统无法出束。当系统控制联锁钥匙拔出工作位置、按下“急停按钮”、打开加速器舱门、司机和工作人员出入门或抬起电动挡杆，系统立即停止出束。系统控制操作台加速器安全联锁钥匙、所有急停按钮恢复钥匙、加速器舱门钥匙、司机和工作人员出入门钥匙与1 台剂量报警仪拴系在一起管理。4）在平车启动后，由软件根据车速控制出束和停束。上载时须向控制台发出确认指示信号。

3 讨论

集装箱货物/车辆检查系统的辐射泄漏率是反映设备本身辐射防护性能的主要剂量学指标。有文献报道了2003 年某组合移动式集装箱检查系统最高辐射泄漏率为0.098%[2]，高于该研究设备辐射泄漏率1.9×10-5近2 个数量级。马永忠等人对4MeV 无损检测加速器泄漏辐射率为0.168%，该研究中设备低于其结果3 个数量级[3]。以上表明该研究设备的加速器泄露辐射控制较好。

从表2 和图2 可知，在对检查场所边界关注点的5 次检测中，空气比释动能率较大数值出现在探测器墙外和南墙西侧表面30cm 处，辐射防护区边界剂量率不大于2.0μGy/h，小于控制指标2.5μGy/h；控制室的辐射剂量率不大于0.32μGy/h，均满足GBZ143-2015《货物/车辆辐射检查系统的放射防护要求》的要求。另有相关报道表明，对输出量率为50mGy·m2/min 的集装箱检查系统进行防护检测，结果发现出入口处最高空气比释动能率为0.44μGy/h，梁棉英等人对FG9056 型大型集装箱检查系统的研究显示，工作场所空气比释动能率范围0.09μGy/h～2.0μGy/h[4]。该检查系统输出量率为180 mGy·m2/min～221 mGy·m2/min，出入口最高剂量率为0.16μGy/h，工作场所空气比释动能率范围为0.08μGy/h～1.1μGy/h，归一结果表明与文献报道一致。2016—2018 年测得该检查系统场所外围的空气比释动能率显著低于2012 年，主要原因是X 射线检查系统辐射输出量率的降低，由221mGy·m2/min 降为180mGy·m2/min，同时也受到人员测量误差和仪器设备不同时间的稳定性差异的影响。该研究有一些不足之处。由于现场条件限制，笔者无法测量屋顶的空气比释动能率。

表2 车辆检查场所监测点位空气比释动能率a

检查系统一次检查，受检物受照剂量为3μGy，达到了不大于20μGy 的设计目标，符合GB11806-2019《放射性物品安全运输规程》中“放射性物质应与未显影的照相胶片充分隔离。确定隔离距离的依据是每批托运未显影的照相胶片在与放射性物质运输期间受到的总辐照照射小于0.1mSv”的要求，不会对包括胶片在内的受检物品和生物造成辐射影响。

该研究中的安全检查系统具有防止人员停留在加速器仓和扫描检查场所时误发出射线束、防止发射射线束时人员误入的安全设备和防止检修意外的安全设备。

4 结论

该研究中的PB2028TL（H）型X 射线检查系统加速器组装体的泄漏辐射符合“泄漏率不大于2×10-5的产品预期目标，并满足GBZ143-2015《货物/车辆辐射检查系统的放射防护要求》规定不高于1×10-3的要求。场所外围关注点的辐射水平及人员可能受到的剂量均满足GBZ143-2015《货物/车辆辐射检查系统的放射防护要求》和GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》的要求。在实际工作中，应避免在空气比释动能率较大的区域长时间停留。检测结果表明，该检查系统一次扫描检查，受检物受照剂量为3μGy，达到了不大于20μGy 的设计目标，符合GB11806-2019《放射性物品安全运输规程》中的指标要求。

在正常工作情况下，该检查系统使人员受到意外高照射的风险低。孙淼等对FG9056 大型集装箱检查系统的检测结显示加速器室内辐射水平可达到4.59×106μGy/h[5]，因此在实际工作中，仍应对工作人员进行上岗和定期培训，完善工作流程，制定应急预案，降低人员受到意外照射的风险，避免发生重大的辐射安全事故。