吳友濤，李林濤，張德康

(四川省腫瘤醫(yī)院放療中心，四川 成都 610041)

根據(jù)海關大型集裝箱/車輛檢查設備(H986設備)五年建設規(guī)劃，結(jié)合海關監(jiān)管實際需求，某港口配備1套組合移動式集裝箱/車輛檢查系統(tǒng)。根據(jù)《中華人民共和國職業(yè)病防治法》[1]的要求，為保障放射工作人員和可能進入該場所公眾的輻射安全，以及為行政部門審批提供技術(shù)依據(jù)，對該港口集裝箱/車輛檢查設備進行職業(yè)病危害放射防護預評價。

1 項目概況與工程分析

1.1 項目概況

擬建項目用地為原露天煤場用地，北側(cè)約30 m為原有煤場平房(擬拆除)，東側(cè)約90 m為煤場廠房，南側(cè)約150 m為空置廠房，西側(cè)約30 m為原煤場平房(擬拆除)，西南側(cè)約50 m擬建控制樓，擬建項目場地周圍200 m范圍內(nèi)無居民區(qū)。該項目所在地區(qū)周圍的γ射線外照射劑量率為0.13～0.19 μGy/h，屬正常放射性本底水平。

項目擬建1套MB1215DE型集裝箱/車輛檢查系統(tǒng)。該項目共涉及6名放射工作人員，其中管理人員1名(兼任日常輻射安全員)，圖像檢查人員1名，系統(tǒng)控制人員1名，車輛引導人員1名，設備日常維護維修人員1名。

1.2 工程分析

MB1215DE型組合移動式集裝箱/車輛檢查系統(tǒng)，利用X射線的穿透能力及輻射成像技術(shù)，對車內(nèi)貨物進行透視檢查。該設備由掃描車體、控制站、檢入站、圖像檢查站等組成，其中控制站、檢入站、圖像檢查站安裝在控制樓內(nèi)。

安全檢查流程：1)工作人員開啟系統(tǒng)，系統(tǒng)開機自檢，系統(tǒng)啟動，操作員在控制室遠程操作對車輛進行安全檢查；2)在車輛引導員指揮下，司機駕駛車輛駛?cè)霋呙铏z查通道指定位置，司機下車離開控制區(qū)域；3)操作員通過監(jiān)控設備、對講設備確認掃描大廳無人后，啟動掃描預警裝置，系統(tǒng)開始自動掃描；4)掃描結(jié)束后，司機進入通道將被檢車輛駛離，停放在指定位置等待檢查結(jié)果。

2 輻射源項分析

該系統(tǒng)采用交替雙能(6/3 MV)駐波電子直線加速器，按照設定的頻率交替射出6 MV和3 MV的X射線。電子槍在脈沖電壓加熱后發(fā)出電子，電子在加速管內(nèi)被磁控管產(chǎn)生的微波加速;加速后的高能電子通過偏轉(zhuǎn)磁場引出，轟擊靶產(chǎn)生高能X射線；高能X射線經(jīng)多重準直器準直成形后，變成扇形窄束X射線射出。

3 工作場所布局和防護設施分析

3.1 工作場所平面布局

檢查通道為東西走向的長方形區(qū)域，西側(cè)為車輛入口，東側(cè)為車輛出口。掃描大廳長約46 m，寬約14 m，高約7 m，在其入口和出口處均設有電動欄桿和紅外報警裝置。檢查儀運動軌道長約32 m，軌道距西側(cè)入口約8.2 m，距東側(cè)出口約6.2 m，距北墻約2.6 m，距南墻約3.4 m。射線發(fā)生裝置(加速器)位于南側(cè)，探測器位于北側(cè)，主射線由南向北照射。按照GB 18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》[2]的要求，把工作場所分為控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)。整個掃描大廳設置為控制區(qū)，加速器出束時，區(qū)內(nèi)不得有人滯留。掃描大廳周圍鄰近區(qū)域為監(jiān)督區(qū)，該區(qū)域不需要采取專門的防護手段和安全措施，但要定期檢查其輻射劑量。

3.2 屏蔽計算

在正常運行情況下，6/3 MV駐波電子直線加速器在束流的中心軸方向上，距離靶點1 m處的X射線輸出劑量率不大于450 mGy/min，即2.7×107μGy/h，扇形主束張角為54.3°；加速器非主束方向泄漏率不大于0.001%，其中后向泄漏率不大于0.000 4%。

對X射線標稱能量低于10 MV的電子直線加速器，不用考慮感生放射性問題[3]。擬建設項目采用的電子直線加速器產(chǎn)生的X射線能量最大為6 MV，低于鎢靶發(fā)生(γ,n)反應的閾值，一般不予考慮中子貫穿輻射和感生放射性問題。

采用的屏蔽計算公式[4]如下。

透射計算公式為

(1)

散射計算公式為

(2)

貨物一次檢查吸收劑量計算公式為

(3)

3.3 屏蔽設計

3.3.1 系統(tǒng)自身屏蔽防護

該項目MB1215DE型集裝箱/車輛檢查系統(tǒng)自帶屏蔽防護，加速器系統(tǒng)和探測器系統(tǒng)的自屏蔽如圖1所示。

加速器艙采用鉛鋼相夾的多層屏蔽結(jié)構(gòu)，前壁采用10 mm厚鋼板夾10 mm厚鉛板，左右側(cè)壁采用10 mm厚鋼板，后壁采用20 mm厚鋼板夾15 mm厚鉛板。準直器鉛屏蔽長度為160 mm。垂直探測器臂四周采用鉛鋼多層屏蔽，左右兩側(cè)采用20 mm厚鋼板夾10 mm厚鉛板，后墻采用20 mm厚鋼板夾50 mm厚鉛板;探測器臂背后采用160 mm厚鉛板，側(cè)面板采用5 mm厚鉛板;探測器兩側(cè)通道墻采用50 mm厚鋼板。

3.3.2 擬采用屏蔽防護措施

掃描大廳為單層建筑，掃描大廳北側(cè)墻體擬采用厚300 mm、高7 000 mm的現(xiàn)澆混凝土(密度為2.5 g/cm3)屏蔽墻；其他三側(cè)墻體均擬采用厚240 mm、高7 000 mm的實心黏土磚墻，屋頂擬采用1.0 mm熱鍍鋁鋅彩涂板。

3.3.3 計算結(jié)果

選取5個關鍵點作為計算參考點進行劑量計算，如圖2所示。

輻射防護區(qū)邊界各參考點劑量率計算結(jié)果見表1?？梢钥闯觯合到y(tǒng)輻射工作場所各相關區(qū)域關注點的計算結(jié)果均符合GBZ 143—2015《貨物/車輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護要求》[5]的規(guī)定，檢查系統(tǒng)監(jiān)督區(qū)邊界處的周圍劑量當量率不大于2.5 μSv/h。

表1 系統(tǒng)輻射防護邊界各點劑量率計算結(jié)果

3.4 類比分析

該項目涉及的MB1215DE型檢查系統(tǒng)與XX海關MB1215DE型檢查系統(tǒng)同型號，該項目集裝箱檢查系統(tǒng)和類比項目相關參數(shù)對比見表2。

表2 該項目集裝箱檢查系統(tǒng)和類比項目相關參數(shù)對比

該項目與類比項目檢查系統(tǒng)性能參數(shù)和運行工況完全相同，建設規(guī)模相似，該項目與類比項目相應的掃描大廳主射線墻體的屏蔽厚度相同(300 mm混凝土，密度2.35 g/cm3)，該項目其他三側(cè)墻體的防護效果優(yōu)于類比項目。該項目與類比項目具有可比性。

XX海關MB1215DE型檢查系統(tǒng)掃描大廳為南北走向的長方形區(qū)域，南側(cè)為進口，北側(cè)為出口。檢查系統(tǒng)的射線發(fā)生裝置(加速器)位于東側(cè)，探測器位于西側(cè)，主射線由東向西照射。掃描大廳西北側(cè)設置控制室。對XX海關MB1215DE型檢查系統(tǒng)掃描大廳進行檢測時，加速器處于正常集裝箱卡車安檢狀態(tài)，以掃描系統(tǒng)固定和掃描系統(tǒng)移動一個周期為單位,進行工作場所防護檢測，主要檢測儀器為451P型便攜式X、γ巡測儀，檢測結(jié)果見表3。

由表3的類比檢測數(shù)據(jù)可知：該類比系統(tǒng)正常運行時，工作場所各相關區(qū)域關注點的檢測結(jié)果均符合GBZ 143—2015《貨物/車輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護要求》[5]的規(guī)定，檢查系統(tǒng)監(jiān)督區(qū)邊界處周圍的劑量當量率不大于2.5 μSv/h，檢查系統(tǒng)控制室內(nèi)的周圍劑量當量率不大于2.5 μSv/h，操作人員操作位置的周圍劑量當量率不大于1.0 μSv/h。

表3 XX海關MB1215DE型檢查系統(tǒng)掃描大廳X射線周圍劑量當量率檢測結(jié)果

3.5 輻射安全防護措施

為保證設備的安全運行，保障放射工作人員和公眾的安全和健康，該系統(tǒng)的輻射安全設計遵循故障-安全原則，擬設置冗余、多重的安全裝置，采用多樣化的部件，以保證當某一部件或系統(tǒng)發(fā)生故障時，設備均能保持安全狀態(tài)。

輻射安全系統(tǒng)包括安全聯(lián)鎖開關、警示設備、門聯(lián)鎖、監(jiān)控對講裝置、急停設施、輻射劑量儀器等。安全聯(lián)鎖開關保證只有開關觸點閉合時，加速器才能出束。警示設備包括在通道進出口設置的電離輻射警告標志牌，以及在掃描車頂部橫梁兩側(cè)、掃描大廳出入口安裝的出束聲光警示裝置。在車輛出入口擋桿上安裝門聯(lián)鎖開關裝置。監(jiān)控對講裝置可全景監(jiān)控整個掃描大廳，控制室操作臺設有麥克風，可廣播提醒現(xiàn)場人員撤離。控制室操作臺、加速器機頭、車輛出入口電動擋桿等處安裝有急停按鈕，掃描大廳兩側(cè)墻壁設置急停拉線開關。檢測站配備2套個人劑量報警儀和1套環(huán)境X、γ劑量率儀。

3.6 其他防護措施

空氣在X射線輻照下，會發(fā)生輻照分解現(xiàn)象，分解產(chǎn)生的主要物質(zhì)是臭氧(O3)和氮氧化物(NOx),其中O3的危害較大[6]。所以，在危害因素分析中僅考慮O3的影響。該項目MB1215DE型系統(tǒng)使用6/3 MV電子線加速器產(chǎn)生X射線，因此O3的產(chǎn)生需考慮2種射線的影響：1)電子線電離空氣產(chǎn)生O3。加速器電子由電子槍產(chǎn)生，其后電子在真空加速管內(nèi)完成加速，整個過程在密封真空環(huán)境下完成，因此不存在電子線電離空氣產(chǎn)生O3問題。2)X射線電離空氣產(chǎn)生O3?？諝馄骄婋x能為33.85 eV，空氣每吸收100 eV能量大約產(chǎn)生3個離子對，加上激發(fā)、電離等效應，空氣每吸收100 eV能量實際產(chǎn)生的O3分子為7.4個(低劑量率照射)至10.3個(高劑量率5×108Gy/s下照射)。經(jīng)計算，加速器在運行中，有用束的O3產(chǎn)量為0.08 mg/h。在自然通風的條件下，體積約為6 415 m3，加速器室內(nèi)平衡濃度遠小于0.01 mg/m3，與GBZ 2.1—2019《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分：化學有害因素》[7]規(guī)定的O3的最大容許濃度(0.3 mg/m3)相比，是完全可以忽略的。因此，掃描大廳可以不設置機械排風系統(tǒng)。

4 輻射監(jiān)測

建設單位在監(jiān)測工作中采取自測和委托監(jiān)測相結(jié)合方案。對日常簡單的工作場所輻射水平監(jiān)測，由單位安排人員使用配置的便攜式X-γ劑量率儀進行，并建立監(jiān)測技術(shù)資料檔案；放射工作人員在工作期間必須佩戴個人劑量計上崗。對工作場所及相鄰場所的環(huán)境監(jiān)測、個人劑量監(jiān)測，委托有資質(zhì)的技術(shù)服務機構(gòu)進行，監(jiān)測周期為30 d，最長不超過90 d[8]。

5 輻射危害評價

該項目中射線裝置產(chǎn)生的X射線，其最大能量為6MV,X射線電離輻射危害主要表現(xiàn)為外照射影響。

5.1 正常運行條件下的輻射危害評價

MB1215DE型集裝箱/車輛檢查系統(tǒng)的掃描車速度為0.4 m/s，掃描18 m長的集裝箱用時約45 s；保守估算系統(tǒng)每年工作250 d，每天工作8 h，每小時檢測30輛車，則每年加速器出束時間約為562.5 h。取類比項目中最大值對放射工作人員及公眾的受照劑量進行估算。在正常工作狀況下，加速器在掃描過程中劑量當量率最高的點位(掃描大廳出入口處)為1.88 μSv/h，取引導員在該處居留因子為1，則引導員年受照劑量約為1.06 mSv；取公眾在該處居留因子為1/16，則公眾的年受照劑量約為0.07 mSv。受照劑量滿足單位規(guī)定的放射工作人員所受年劑量低于5 mSv和公眾所受年劑量低于0.25 mSv的要求，亦滿足GB 18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》限值的要求。

5.2 異常和事故情況下輻射危害評價

人員誤留在安檢系統(tǒng)的掃描區(qū)，受射線的散射輻射和泄漏輻射照射，可能受到意外照射。系統(tǒng)掃描速度為0.4 m/s，被檢貨物距離靶點最近約為3.74 m，該位置X射線主束寬度約為15 mm，代入式(3)可計算得到被檢貨物一次檢查吸收劑量為20.3 μGy。

對于X射線，其輻射權(quán)重因數(shù)為1，貨物一次檢查劑量當量等于其吸收劑量，故被檢物品劑量當量為20.3 μSv，滿足GB/T 19211—2015《輻射型貨物和(或)車輛檢查系統(tǒng)》[9]中“被檢物品單次通過周圍劑量當量應不大于1 mSv”的要求。

如有人誤留在掃描大廳與貨物一起受照，根據(jù)計算，其單次受照周圍劑量當量為20.3 μSv。整個安檢系統(tǒng)裝置及其現(xiàn)場設有系列的輻射安全防護設備，諸如聯(lián)鎖裝置、警示裝置、聯(lián)絡設備和緊急停束按鍵等，也計劃進一步完善相應的管理規(guī)章制度和安全操作規(guī)程。上述措施能夠有效控制潛在照射，降低發(fā)生潛在照射的概率。

6 結(jié)論

該項目加速器X射線最高輸出能量為6 MV，結(jié)合對該項目的職業(yè)病危害因素綜合分析，該項目屬于職業(yè)病危害嚴重建設項目。該項目擬設置的放射工作場所遠離人員密集區(qū)，控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)劃分合理，工作場所的設置既滿足安檢流程，又符合輻射防護要求，放射工作場所平面布局滿足放射衛(wèi)生學要求。該項目集裝箱/車輛檢查系統(tǒng)的輻射安全設施符合“故障-安全”原則，考慮了冗余性和多重性，滿足防止?jié)撛谡丈涞目刂埔蟆?/p>

對該項目屏蔽防護的計算和類比結(jié)果表明，在擬采取的屏蔽防護措施的基礎上，各關注點最大劑量當量率為2.44 μSv/h，其屏蔽防護符合GBZ 143—2015《貨物/車輛輻射檢查系統(tǒng)的放射防護要求》的規(guī)定。