为科学、安全、快速的检查滚装运输车辆, 杜绝渡海车辆夹带、携带危险品进港、登船, 从源头上消除客滚船运输安全隐患, 保障海上交通安全, 清华大学核研究院研制的国内首套采用60Co辐射源的TC-SCAN滚装运输车辆安检系统2005年4月安装在烟台某港口, 经1个月的试运行, 通过了交通部和山东省交通厅组织的验收。为了解该系统对周围环境、工作人员及公众的影响, 验收前对该系统进行了放射卫生防护效果评价。
1 系统简介 1.1 工作原理该系统使用60Co辐射源产生的γ射线经过准直后穿过被探查的货箱(内装物品), 被高压充气阵列电离室所接收。由于物品不同部位密度不同, 因此对γ射线的吸收程度不同, 则高压充气阵列电离室输出的信号强弱也不同, 将强弱不同的信号经采集系统和图像处理系统处理后, 被探查物品的图像就实时显示在计算机屏幕上。
1.2 组成由辐射源、探测器、数据获取和实时成像、图象与数据管理、系统运行监控、检测机构及其驱动等子系统组成。辐射源子系统等主设备安装在长42 m, 宽12 m的检测通道内钢轨上的探测机架, 并以18 m/min的速度进行扫描。探测机架为“门形”, 一边安装辐射源装置及出口宽度为7 mm的前准直器; 一边安装后准直器, 阵列探测器和数据采集器。
1.3 辐射源子系统包括活度为11.1 TBq(300 Ci)的60Co放射源, 前、后准直器、旋转快门及驱动装置、放射源驱动装置、防护装置、剂量监控及联锁装置等。系统可以控制辐射源处于工作位置或储存位置。源储存容器为英国AEA公司生产的移动式60Co γ探伤机发射器, 工作时源移至工作铅室内, 主射线束宽度(仰角)为79゜, 储存时再退回储存器内。
2 安全防护及警示、联锁装置 2.1 辐射源的防护储存器铅有效厚度为40 mm, 源工作容器铅厚250 mm。
2.2 探测机架的防护主射线方向安装了2 m高150mm厚的铅防护。
2.3 周围结构四周墙厚为25 cm混凝土, 墙高为3 m, 上为5.4 m的钢架结构, 在检测通道的两端各开1个大门供被检车辆进出。
2.4 警示灯系统在不同的地方安装了射线出指示灯、运行指示灯、源位指示灯。在检测通道入口、出口外8 m处, 均安装了限高装置和车辆出入红绿灯。
2.5 声音报警装置为了提示周边相关人员的注意, 安装了声光报警装置, 在检测过程中一直伴有警报声和灯光闪烁。
2.6 辐射源室联锁为确保操作人员和放射源的安全, 源室门安装了机械和电控两套安全联锁, 如要开启源室门, 必须在就地操作台, 使用授权钥匙, 进行授权后, 才可开启源室门。源室门开启的条件是快门关闭, 且门架停止运行。若在快门开启的情况下, 强行打开源室门, 则快门自动关闭。若在门架运行的情况下, 强行打开源室门, 则门架停止运行。为了保证在紧急(如灾难、系统损坏等)情况下, 可立即收回放射源, 系统设有“紧急开”功能, 不需要经过正常情况下的授权操作, 就可直接用应急钥匙开启源室门, 应急钥匙由专人保管。
2.7 辐射源快门的联锁为了在检测过程中避免误照, 确保工作人员和司机等其他人员的安全, 在快门的关闭上安装了联锁机构。
在检测通道两端进口和出口8 m外挡栏处分别安装了红外线传感器。正常检测过程中, 如果触发红外线传感器, 则红外传感器发出指令使快门自动关闭, 防止发生误照事故。
为了在紧急情况时能关闭快门, 使门架停止运行, 在就地操作台、主控台和检测通道内装有“急停按钮”。任意一个“急停按钮”按下后, 快门就会立即自动关闭, 同时门架停止运行。为了确保安全, 在“急停按钮”恢复后, 系统还不能恢复工作, 而必须经过故障清除确认后, 才会恢复正常工作。
2.8 其他安全措施该系统设有“断电保护”, 一旦系统断电, 设备保证门架停止运行、快门自动关闭和源室门自动关闭。在工作容器两端和检测通道出、入口各安装了一个剂量探头, 工作人员可以在主控台随时读出现场辐射剂量率。在检测通道内安装有“就地操作控制台”, 就地操作时, 远端控制不起作用, 确保调试现场安全、方便。在检测通道两端和中间各安装了一台摄象机, 可全面监控检测现场情况, 以便随时了解检测通道内的情况和处理各种突发事件。
3 现场测试结果(测试仪器: BH -3103A, 单位μGy/h, 含本底0.18)
3.1 源处于工作容器, 快门关时, 源安全箱外的辐射剂量率(表 1)
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表 1 源处于工作容器时源安全箱外的辐射剂量率 |
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表 2 源处于储源容器时源安全箱外的辐射剂量率 |
检查通道入口外8 m栏杆处(检测门架靠入口时)为1.76 μGy/ h; 检查通道出口外8 m栏杆处(检测门架靠出口时)为1.06 μGy/h; 安检大厅东墙外1 m处: 0.64; 30 m处: 0.24;安检大厅西墙外0.15 m处为0.30 μGy/h; 主控室为0.18;信息录入室为0.20。
3.4 安检系统检查场所内的辐射剂量水平源处于工作位, 快门开时, 检查大厅内检查通道中心线两侧2.5 μGy/h剂量点分别距主射线中心轴7.0 m(左侧)、7.2 m(右侧)。
4 分析讨论渤海湾客滚运输是连接山东半岛与辽东半岛的重要通道, 多年来在为两地经济发展发挥重要作用的同时, 也相继发生了多起有着重大影响的海难和事故, 特别是滚装运输中乘船车辆在货物中夹带危险品带来的隐患, 成为困扰海上交通安全管理的难点和重点问题, 已引起各级政府和社会的高度关注。其根本原因是目前对乘船车辆的安全检测手段落后, 主要靠安检人员的经验进行判断、检查, 使得有些运输业户和司机有机会故意匿藏危险品、冒险进港登船。因此, 采用科学、有效、可靠的车辆安全检测手段和设备, 杜绝乘船车辆夹带、携带危化品进港、登船, 从源头上消除客滚船运输安全隐患, 已经成为保障船舶运输安全生产的当务之急。
清华大学核研究院研制的首套采用60Co辐射源的TCSCAN滚装运输车辆安检系统, 采用国际先进的辐射成像技术, 可以明显分辨固体、液体物质, 清楚显示物体外形, 图像清晰, 能基本满足滚装运输车辆安全检查的要求, 为检查危化品提供重大的技术支持。已显示出明显的社会效益。
该系统相对于加速器、CT及X射线安全检查系统, 具有价格低廉, 辐射水平低、防护安全性好, 占地面积小, 运行、保养工作量小、操作简便, 可靠性与稳定性好等优点。在开机(源处于工作位, 快门开时)和不开机检测状态下, 经现场测试, 各操作位和外环境最大空气比释动能率、工作人员和公众的γ外照射年吸收剂量均不超过《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》 (GB18871-2002)的剂量限值。从放射卫生防护的角度分析, 该安检系统是安全、可靠的。