2. 山东省疾病预防控制中心
为适应我国改革开放的需要, 提高海关对货物的查验率和案件的查获率, 有效地防止物品走私、境外垃圾和武器等危险品非法入境及违禁货物出境, 山东省某海关安装了FG9056大型集装箱检查系统, 我们对其进行了放射防护监测与评价。
1 FG9056大型集装箱检查系统基本情况 1.1 原理该系统为行波电子直线加速器, 其利用电子直线加速器产生的X射线经准直后对集装箱进行扫描透视, 穿过集装箱X射线被探测器接收并变成随射线强弱的电讯号, 信号处理系统和图像数据获取系统, 再将电讯号转化成可供图像分析的数据信息。此检查系统能使集装箱内的货物清晰地显示在计算机屏幕上, 从图像上可分辨出暗藏于集装箱内、货物中夹带及运载车辆上的违禁品, 实现对集装箱的快速不开箱检验, 且对被检物品无损无害。
1.2 主要参数用微波电场加速电子, 将电子加速到9 MeV, 轰击钨靶产生X射线, 其最大能量9MeV, 平均能量2.55 MeV, 1 m处额定X射线输出量率30 Gy/min, 扇行束张角为30°, 脉冲电子束流150 mA, 平均电子束流150μA。
2 主要辐射屏蔽设计参数及防护评价目标 2.1 准直器设计四个准直器对加速器发射的直射X射线进行准直。四个准直器距靶的距离、缝宽、缝高、材料、尺寸和重量参数, 见表 1。
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表 1 准直器的有关参数 |
0号准直器为加速器主体的组成部分, 它构成了X射线的出线口。0号准直器张角为30.25°, 其中仰角为+24.75°, 俯角为-5.5°。加速器靶距地面1.5 m。
1号准直器安装在加速器室内的中间墙体上, 为一防止杂散辐射和衰减泄漏辐射的混凝土墙狭缝。加速器窗口射出的锥形射线束经1号准直器准直后成为垂直面内张角30°, 水平面内张角约2°的扇形束。
2号准直器位于加速器室和扫描通道的墙上, 用于进一步缩小X射线束的宽度, 减少X射线在集装箱上的照射面积, 降低集装箱散射线剂量, 提高探测成像质量。经2号准直器准直的扇形射束, 在集装箱前表面的射野宽度约1.66 m, 高度为5.1 m。
3号准直器位于探测器室和扫描通道的墙上, 用于减少杂散辐射对探测器的照射。2号准直器准直的扇形射束透过集装箱, 再经3号准直器准直后被探测器接收。扇形X射束中心与1-3号准直器中心在一条直线上。
2.2 其他有关参数 2.2.1加速器室、探测器室、扫描通道内径及防护墙厚度(表 2)。屏蔽材料为密度2.35 g/cm3的混凝土。
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表 2 加速器室、探测器室、扫描通道内径及防护墙厚度 |
为厚度10 cm的钢板, 宽度2.55 m, 高度5.7 m, 开关时间为10 s。
2.2.3 加速器靶点距离主防护墙内表面14.5 m, 距离加速器室左、右侧墙内表面2.0 m, 背侧墙内表面5.7 m, 顶内表面2.5 m, 距离集装箱表面8.05 m; X射线扇形束中心距离两端防护门内表面23.6 m。
3 检测仪器和方法 3.1 检测仪器FA RMER-2570/1剂量仪0.6 cc电离室, BH- 3103型数字γ辐射仪, SG-102G型臭氧测量仪, FJ-377型热释光剂量仪, 直径2mm长12mm的LiF(Mg, Cu, P)玻璃管热释光剂量计, ZBY215-84型空盒气压计。所用仪器均经过计量部门鉴定。
3.2 检测方法 3.2.1 加速器输出量电离室距离X射线靶1.4 m, 离地高度1.85 m, 出束测量5次取平均。
3.2.2 加速器室、探测器室、扫描大厅内空气中的臭氧含量在各门封闭, 连续出束20 min后立即测量。
3.2.3 加速器室、探测器室、扫描大厅、防护门内外的辐射水平利用热释光剂量计在离地面1.5 m高度布点测量。加速器室和探测器室墙面分别间隔2 m和1.5 m布点, 1 ~ 3号准直器表面间隔1 m布点, 扫描通道内间隔4 m布点。共布点62个。累积出束30 min后测量。
3.2.4 集装箱内物品一次扫描所接受的剂量在集装箱内前面和背面, 分别在前部、中部、后部的上、中、下位置及驾驶员位置布放热释光剂量计, 共布点19个。集装箱连续6次通过扫描大厅后测量。
3.2.5 扫描大厅两端防护门内外两侧的辐射水平在防护门的内外两侧及门缝的上、中、下和离地1.5 m高度位置布放热释光剂量计, 共布点32个。累积出束30 min后测量。
3.2.6 加速器X射线束的束流分布在2号准直器内自下而上均匀布放5个热释光剂量计(最上端未布点), 出束140 s后测量。
3.2.7 放射防护设施的防护效果在加速器正常照射条件下, 选取加速器室墙外及室顶、探测器室墙外、扫描大厅通道外、防护门外、地轨孔、图象室内、控制室内、通讯设备间、办公室内、报关大厅工作位进行测量。
4 检测结果及评价 4.1 加速器射线束中心轴上距靶1m处的X射线输出量率23.1 Gy/min。该数值小于机器的额定输出量率, 可能是机器的实际输出量率确实未达到设计的额定输出量率, 也可能是在测量的过程中探头的位置问题带来一定的测量误差。
4.2 加速器室、探测器室、扫描大厅内空气中的臭氧含量在0.06~ 0.16mg/m3范围内, 符合工作场所臭氧含量不高于0.3 mg/m3的规定[1]。说明加速器室、探测器室、扫描大厅的进排风换气次数的设计, 能满足对有害气体排放的要求。
4.3 加速器室、探测器室、扫描大厅、防护门内外的辐射水平 4.3.1 加速器室内辐射水平剂量范围在7.68 ×103 ~ 4.59 × 106 μGy/h。最高剂量点位于1号准直器近加速器端左侧30 cm处, 最低剂量点位于1号准直器背面左侧100 cm处, 机身中心轴背面墙辐射剂量为2.66×104 μGy/h。加速器室与扫描大厅防护门内外表面剂量为2.43 ×104 μGy/h和1.73 ×103 μGy/h。加速器室内墙面辐射剂量在2.66×104 μGy/h ~ 2.95×105 μGy/h范围内。
4.3.2 探测器室内辐射水平剂量范围在3.11×102 ~ 6.90× 105 μGy/h范围内, 最高点位于加速器射束中心轴上主防护墙内表面。
4.3.3 扫描大厅的辐射水平大厅内每隔4 m布放剂量计, 近两端防护门段剂量较低, 剂量范围在2.33 ~ 9.72 μGy/h范围内。近加速器端墙面剂量远低于加速器端墙面剂量。3号准直器外0.5 cm处剂量为1.09×104 μGy/h, 2.5 m处剂量为1.30 ×103 μGy/h。
4.3.4 防护门内外两侧的辐射水平门内最高剂量为21.2 μGy/h, 门外最高剂量为19.1 μGy/h, 位于离地面1.5 m, 门中部高度, 其他测量点接近本底水平。防护门外的辐射剂量符合要求, 但跟据测量数据看, 防护门的设计厚度值得探讨。
4.4 集装箱内物品一次扫描所接受的剂量剂量计布于集装箱内相应的位置, 集装箱连续6次通过扫描大厅后测量, 平均接受剂量为45.7 μGy次。同样方法测量驾驶员位置接受剂量为57.0 μGy次。
4.5 加速器X射束的束流分布在2号准直器内侧(近加速器端)布放剂量计。5#剂量计距顶端1 m, 其余自下而上均匀布放4枚剂量计, 约间隔80 cm, 出束140 s后测量。1# ~ 5#位置测得的剂量率分别为4.74 ×104、3.28 ×105、3.92×105、2.99 ×105、1.91 ×105 μGy/h。说明束流中心分布在离地面1 m ~ 4 m之间。
4.6 防护设施的防护效果测试在加速器9 MVX射线正常照射条件下测得加速器室顶为9.35 ×10-8 Gy/h ~ 52.7×10-8 Gy/h, 地轨孔处为(36.6 ~ 92.6)×10-8 Gy/h, 其他测量位置均接近该地区本底辐射水平(9 ~ 12)×10-8 Gy/h。说明防护设施的防护效果符合相应的国家标准[2]要求。但提示设计方面可能过于保守, 在一定程度上造成防护过当。
| [1] |
GBZ 1-2002, 工作场所有害因素职业接触限值[S].
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| [2] |
GB18871-2002, 电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].
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