某高速公路绿通道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，任坤贤，王强，等.某高速公路绿通道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）：12-16. Yun Yanqi，Ren Kongxian，Wang Qiang，et al.Comparative Study on Calculation and Measurement of Environmental Radiation Dose Rate of X-Ray Vehi⁃cle Inspection System in Green Channel of an Expressway［J］.Nuclear Safety，2020，19（6）：12-16.
某高速公路绿通道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，王强2，李晨晖1
（1.甘肃省核与辐射安全中心，兰州730020；2.武威市核与辐射监测站，武威733000）摘要：本文以某高速公路收费站绿通道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通道的相关政策要求。
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。
1X射线车辆检查系统屏蔽计算分析1.1设计屏蔽参数
根据设计资料，绿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
收稿日期
收稿日期：：2020-03-10修回日期
修回日期：：2020-03-16
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审评工作
V ol.19,No.6,Dec.
2020视图如图2所示，绿通道车辆检查系统出束示意图如图3所示。
摄像
5965
5500
2130
1940
射线源
接收器
信号处理器3350
5650
5mmPb
10mmPb
30mmPb
图1探测器屏蔽示意图（主视图）Fig.1Detector shielding diagram (main view)
1200
3500
3265
5mmPb
1000
30mmPb 10mmPb
图2探测器屏蔽示意图（俯视图）Fig.2Detector shielding diagram (top view)
图3绿通道车辆检查系统出束示意图Fig.3Green channel vehicle inspection
system harness diagram
1.2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/T 250—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
关注点
根据车辆检查系统的布局和人员可能活动的
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#
2#
3#
4#
X 光源
车头驾驶室
货车车厢
成像器
图4关注点位分布图
Fig.4Distribution of interest points
1.2.2
剂量计算
（1）根据车辆检查系统的屏蔽设计参数，
本文查询GBZ/T 250—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。
H 1=IH 0B R
高速免费怎么算2（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1mA ；H 0——距离辐射源点（靶点）1m 处的
输出量，μSv·m 2/（mA·h ）（以mSv·m 2/（mA·min ）为单位的值乘以6×104）。按照运行电压为400kV 、电流为1mA 的工作状
态保守估算，输出量取400kV
管电压下3mm 铝过滤板下的输出量，取值23.5mGy ·m 2/（mA·min ），即1.41×106
μGy·m 2/(mA·h)；B ——屏蔽透射因子；
R ——辐射源点（靶点）至关注点的
距离，m 。
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核安全
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表1绿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
Table 1Calculation results of radiation dose rate of concern points (useful harnesses)of green channel vehicle
inspection system
关注点1#2#
辐射类型有用线束有用线束
屏蔽透射因子7.99×10-72.20×10-4
靶点至关注点的距离/m 16预测辐射剂量率/（μSv/h ）
1.18.6
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 L ∙
B
R
2
（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/T 250—2014中的表1。
关注点处的散射辐射剂量率按式（3）计算：
H ∙=IH 0B
R 2s ×FαR 20（3）
式中，F ——R 0处的辐射野面积，m 2，取值为
0.025m 2
。
α——散射因子，取值0.0019，见
GBZ/T 250—2014附录B 中的表B.3。
R 0——辐射野面积距探伤工件的距离，m ，取值1m 。
R s ——散射体距关注点的距离，m ，
取值2.5m 。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
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绿通道车辆检查系统监测结果表
Table 3Monitoring results of green channel vehicle
inspection system
辐射剂量率/（μSv/h ）预测辐射剂量率实测辐射剂量率
点位
1#
1.10.52#
8.68.13#
10.78.14#
10.79.1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
表2绿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
Table 2Calculation results of radiation dose rate of concern points (leakage +scattering)of vehicle inspection
system in green channel
关注点3#4
#
辐射方式泄漏散射泄漏散射
靶点至关注点的距离/m
2.692.69
屏蔽透射因子7.99×10-77.99×10
-7
辐射剂量率/（μSv/h ）5.52×10-41.07×10
1
5.52×10-41.07×101总剂量率/（μSv/h ）10.710.7
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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《货物/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（4#）的实际监测辐射剂量率分别为8.1μSv/h、
9.1μSv/h，综合考虑后，本文提出以下两点防护措施建议：
（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8.1μSv/h，辐射剂量率较大，为避免后车受到不必要的照射，两车之间应留有一定的安全间距。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。
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贠彦祺等：某高速公路绿通道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
核安全V ol.19,No.6,Dec.2020 Comparative Study on Calculation and Measurement of Environmental Radiation Dose Rate of X-Ray Vehicle Inspection System in Green Channel of an Expressway Yun Yanqi1,Ren Kunxian1,Wang Qiang2,Li Chenhui1
(1.Gansu Nuclear and Radiation Safety Center,Lanzhou730020,China;
2.Wuwei Nuclear and Radiation Monitoring Station,Wuwei733000,China) Abstract:This paper takes X-ray vehicle inspection system of green channel of a highway toll station as an ex⁃ample,calculates the radiation dose of the concerned points with reference to the calculation formula in Radia⁃tion Shielding Specification for Room of Industrial X-Ray Radiography GBZ/T250—2014,and verifies it with the actual monitoring results.At the same time,it calculates the radiation dose received by the driver once through the system,and the results show that the radiation dose rate of the inspection system meets the require⁃ments of the corresponding limits after the two zones are reasonably divided,and the radiation dose received by the freight car in one pass is relatively small under normal working conditio
ns.The research results also show that the calculation results of radiation dose rate at the focus are consistent with the monitoring results,which shows that the calculation method and parameters selected in this paper are feasible,and can provide technical reference for the environmental impact assessment of similar projects.At the same time,the radiation protec⁃tion of vehicle inspection system is discussed,and some results with engineering application value are obtained. Key words:vehicle inspection system;radiation dose rate;calculation
（责任编辑：许龙飞）

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