Радиационная безопасность при эксплуатации источников ионизирующих излучений. Учебник

Радиационная безопасность при эксплуатации источников ионизирующих излучений

Учебник

Д.Н. Афонин

© Д.Н. Афонин, 2026

ISBN 978-5-0069-4499-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Автор:

Д. Н. Афонин – профессор кафедры таможенного дела Санкт-Петербургского имени В.Б.Бобкова филиала Российской таможенной академии, доктор медицинских наук, доцент.

Рецензенты:

А. И. Начкин – заведующий кафедрой таможенного регулирования и таможенного дела АНО ВО «Университет при МПА ЕврАзЭС», кандидат военных наук, доцент;

В. С. Смирнова – начальник отдела выбора объектов контроля службы таможенного контроля после выпуска товаров Северо-Западного таможенного управления, канд. экон. наук, майор таможенной службы.

Учебник посвящен вопросам обеспечения радиационной безопасности при эксплуатации генерирующих источников ионизирующего излучения, применяемых в таможенном контроле. Издание содержит систематизированное изложение требований нормативных правовых актов и практические рекомендации по организации безопасной эксплуатации оборудования.

Учебник предназначен для слушателей, обучающихся по дополнительным профессиональным программам повышения квалификации и студентов обучающихся по специальности 38.05.02 «Таможенное дело».

Ключевые слова: радиационная безопасность, генерирующие источники ионизирующего излучения, инспекционно-досмотровые комплексы, досмотровые рентгеновские аппараты, рентгеновские сканеры человека, рентгенофлуоресцентный анализ, таможенный контроль.

© Д.Н.Афонин, 2026

Введение

Современный мир предъявляет качественно новые требования к системе обеспечения национальной безопасности и международной торговли. Таможенная служба, находясь на переднем крае экономических интересов государства, выполняет не только фискальные и правоохранительные функции, но и выступает ключевым барьером на пути распространения угроз, способных нанести непоправимый ущерб жизни, здоровью людей и окружающей среде. Среди многообразия таких угроз особое место занимают угрозы, связанные с несанкционированным перемещением делящихся и радиоактивных материалов (ДРМ), а также товаров, обладающих повышенным радиационным фоном.

Эффективное противодействие этим вызовам стало возможным благодаря внедрению в практику таможенного контроля передовых технологий и сложных технических средств. На вооружение таможенных органов поступили и успешно эксплуатируются досмотровая рентгенотелевизионная техника, инспекционно-досмотровые комплексы (ИДК), рентгеновские сканеры для досмотра людей, портативные приборы рентгенофлуоресцентного анализа. Эти устройства, относящиеся к классу источников ионизирующих излучений генерирующих (ИИИГ), произвели настоящую революцию в методах неразрушающего контроля. Они позволяют буквально «видеть сквозь преграды», идентифицировать химический состав веществ, выявлять сокрытые вложения, не вскрывая груз и не нарушая его целостности. Благодаря им радиационный контроль перестал быть пассивным наблюдением и превратился в активный, высокоточный инструмент обнаружения [21].

Однако, как и любой мощный инструмент, применение генерирующих источников ионизирующего излучения сопряжено с внутренним противоречием, которое лежит в основе самой физики процесса. С одной стороны, рентгеновское излучение позволяет получать бесценную информацию о содержимом объектов контроля. С другой стороны, оно является фактором, потенциально опасным для здоровья человека. Ионизирующее излучение, проходя через биологические ткани, способно вызывать необратимые изменения на клеточном уровне, приводя к соматическим и генетическим последствиям, что представляет собой объективную реальность, не зависящую от исправности оборудования или добросовестности оператора – риск существует всегда, и задача специалиста заключается не в том, чтобы избегать его любой ценой (что сделало бы невозможным выполнение служебных обязанностей), а в том, чтобы квалифицированно управлять им.

Говоря о современном этапе развития таможенного дела, невозможно обойти стороной глобальный тренд, определяющий лицо отрасли – повсеместный переход к технологиям неинтрузивного контроля (НИК). Еще два десятилетия назад основным способом проверки содержимого груза был физический досмотр: вскрытие, разгрузка, пересчет, осмотр, что требовало колоссальных временных затрат, привлечения людских ресурсов и зачастую приводило к повреждению товаров или упаковки. Рост международного товарооборота, усложнение логистических цепочек и появление новых видов угроз сделали старые методы неэффективными и экономически нецелесообразными.

Технологии неинтрузивного контроля стали ответом на данный вызов. Они объединяют в себе целый комплекс физических методов и технических средств, позволяющих получать достоверную информацию об объекте контроля без нарушения его целостности и извлечения из транспортного средства или упаковки. В контексте деятельности таможенных органов к таким технологиям относятся:

Рентгенотелевизионная техника: для досмотра ручной клади, багажа и мелких грузов.

Инспекционно-досмотровые комплексы (ИДК): стационарные, мобильные и портативные системы для сканирования крупногабаритных грузов, автомобилей, контейнеров и железнодорожного транспорта.

Рентгеновские сканеры для людей: для выявления предметов, скрытых под одеждой человека.

Приборы рентгенофлуоресцентного анализа (РФА): для идентификации химического состава веществ, включая драгоценные металлы, сплавы, наркотические средства и прекурсоры.

Технические средства радиационного контроля: стационарные и переносные приборы поиска и идентификации радиоактивных и делящихся материалов (спектрометры, дозиметры, радиометры).

Современные технологии НИК развиваются стремительными темпами, и их перспективы поистине впечатляют. Мы стоим на пороге эры «интеллектуального досмотра», где ключевую роль играют:

Повышение проникающей способности и качества изображения: Разработка новых поколений линейных ускорителей для ИДК позволяет «просвечивать» грузы с плотностью, эквивалентной 300—400 мм стали, что дает возможность выявлять контрабанду в особо защищенных полостях (например, в начинке дверей контейнеров, в каркасах прицепов, в шинах).

Многоракурсное и стереоскопическое сканирование: Переход от двухпроекционных систем (вид сверху и сбоку) к томографическим и стереоскопическим, что позволяет оператору видеть трехмерную модель объекта, точно определять форму предметов и их положение в пространстве, практически исключая «мертвые зоны».

Автоматизированное распознавание образов (AI/ML): Внедрение систем искусственного интеллекта и машинного обучения для анализа теневых изображений. Нейросети обучаются на миллионах снимков и способны автоматически подсвечивать оператору подозрительные зоны, распознавать типовые предметы (оружие, взрывчатку, наркотики, сигареты, валюту) и даже классифицировать материалы по их эффективному атомному номеру.

Технология разделения материалов (Material Discrimination) – помимо черно-белого изображения, современные сканеры (особенно двухэнергетические) позволяют окрашивать объекты в разные цвета в зависимости от их атомного номера, что дает возможность на экране монитора практически мгновенно отличить органику (наркотики, взрывчатку) от неорганики (металлы, оружие) и материалов с низкой плотностью.

Интеграция систем – создание единых информационных сетей, где данные со стационарных радиационных мониторов, ИДК, весового оборудования и автоматических номерных знаков стекаются в центр управления. Система сама оценивает уровень риска по каждому объекту и выдает рекомендации инспектору, значительно ускоряя процесс принятия решения.

Портативность и мобильность – разработка компактных, автономных и легко разворачиваемых систем для работы в полевых условиях, на удаленных пунктах пропуска или при проведении специальных операций.

Данные технологические прорывы кардинально меняют характер работы должностного лица. Оператор современного ИДК или анализатор анализа изображений ДРТ сегодня – не просто наблюдатель, а высококвалифицированный специалист, владеющий основами физики, радиоэлектроники и компьютерной обработки сигналов. Он должен уметь интерпретировать сложные теневые изображения, понимать влияние параметров сканирования на качество результата и, что особенно важно, осознавать меру ответственности, возлагаемую на него при работе с источниками ионизирующего излучения.

Именно здесь возникает ключевая дилемма профессиональной деятельности должностного лица таможенного органа, эксплуатирующего ИИИГ. Эта деятельность носит двойственный характер. Должностное лицо таможенных органов выступает одновременно и как пользователь сложного технического устройства для решения оперативных задач, и как объект защиты, подвергающийся техногенному воздействию. Граница между эффективным контролем и недопустимым профессиональным риском чрезвычайно тонка. Её нарушение может привести либо к снижению качества таможенного досмотра (при избыточном страхе перед облучением), либо к получению персоналом необоснованных доз радиации (при пренебрежении правилами безопасности). В связи с этим, деятельность по обеспечению радиационной безопасности при применении ИИИГ перестает быть просто набором формальных инструкций, а возводится в ранг фундаментальной основы профессиональной компетенции.

Рассмотрение вопросов применения источников ионизирующего излучения и технологий неинтрузивного контроля было бы неполным без понимания места этих процессов в общегосударственной повестке развития таможенной службы. Базовым документом стратегического планирования, определяющим облик российской таможни на перспективу до 2030 года, является Распоряжение Правительства РФ от 23.05.2020 №1388-р «Об утверждении Стратегии развития таможенной службы Российской Федерации до 2030 года» (далее – Стратегия-2030) [8]. Данный документ задает вектор трансформации таможенных органов, делая особый акцент на их «цифровизацию», автоматизацию и переход к качественно новым стандартам контроля.

В контексте тематики настоящего учебника Стратегия-2030 имеет принципиальное значение, поскольку она прямо и недвусмысленно определяет развитие неинтрузивных технологий как один из ключевых приоритетов технического оснащения таможни. Анализ положений документа позволяет выделить несколько ключевых тезисов, имеющих прямое отношение к деятельности должностных лиц, эксплуатирующих ИИИГ:

– Целевые показатели оснащения: Стратегия устанавливает амбициозные цели по увеличению доли товаров, подвергаемых таможенному контролю с применением инспекционно-досмотровых комплексов. Плановые показатели предусматривают рост с 9% (базовый уровень 2018 года) до 25% к 2024 году и до 45% к 2030 году, что означает кратное увеличение интенсивности использования ИДК, что автоматически повышает требования к готовности персонала, его квалификации и, что критически важно, к соблюдению норм радиационной безопасности при возросших нагрузках.

– Полномасштабное внедрение и обновление парка: Стратегия-2030 декларирует необходимость не только количественного, но и качественного обновления парка досмотровой техники. Речь идет о внедрении ИДК и досмотровых рентгеновских установок, соответствующих лучшим мировым образцам и использующих передовые физические принципы. Планируется развитие сети стационарных комплексов и активное использование мобильных ИДК для обеспечения гибкости таможенного контроля в различных пунктах пропуска.

– Интеграция в систему управления рисками (СУР): Документ подчеркивает, что технологии неинтрузивного контроля должны стать не просто отдельным инструментом, а неотъемлемой частью автоматизированной системы управления рисками [34], что подразумевает переход к ситуации, когда решение о применении рентгеновской техники будет приниматься не только по прямому указанию, но и автоматически, на основе профилей риска. Результаты сканирования должны в цифровом формате сопоставляться с данными деклараций и иных документов, что повышает требования к качеству получаемых изображений и точности их интерпретации.

– Развитие перспективных технологий: В русле общемировых трендов, обозначенных ранее, Стратегия-2030 ориентирует на внедрение технологий искусственного интеллекта для автоматического анализа рентгеновских изображений, что позволит снизить нагрузку на оператора, минимизировать «человеческий фактор» и повысить вероятность выявления контрабандных и запрещенных вложений. Кроме того, ставится задача по развитию технических средств, работающих на новых физических принципах (например, нейтронно-радиационный анализ), что еще больше расширит спектр ИИИГ, применяемых в таможенном деле.

– Развитие системы радиационного контроля: Стратегия подтверждает важность совершенствования технических средств радиационного контроля, включая стационарные системы обнаружения ядерных и радиоактивных материалов («Янтарь», «Радон» и др.) и переносные спектрометрические комплексы, что напрямую коррелирует с задачами ТКДРМ и функциями должностных лиц, для которых предназначен данный учебник.

Таким образом, из документа стратегического планирования со всей очевидностью следует, что роль должностного лица, работающего с источниками ионизирующего излучения, будет неуклонно возрастать. Рост парка техники, усложнение ее алгоритмов, интеграция с цифровыми платформами и искусственным интеллектом не отменяют, а, напротив, усиливают ответственность человека за безопасное и эффективное применение этих мощных инструментов. Достижение целевых показателей Стратегии-2030 невозможно без высокого уровня профессиональной подготовки персонала, особенно в части понимания физических основ работы оборудования и безусловного соблюдения требований радиационной безопасности. Настоящий учебник призван стать надежной базой для формирования этих компетенций.

Предлагаемый учебник «Обеспечение радиационной безопасности при применении по целевому назначению и эксплуатации источников ионизирующих излучений (генерирующих)» призван сформировать у читателя целостное, системное понимание всех аспектов работы с рентгеновским оборудованием. Мы рассматриваем процесс обеспечения безопасности не как статичный свод запретов, а как динамический процесс, включающий в себя глубокое знание физики явления, конструктивных особенностей техники, нормативно-правового поля и практических организационно-технических мероприятий.

Особую значимость данному изданию придает его целевая аудитория. Учебник адресован не просто операторам досмотровой техники, а, в первую очередь, должностным лицам, в чьи обязанности входят функции по организации таможенного контроля делящихся и радиоактивных материалов (ТКДРМ) и радиационного контроля. Данные специалисты, отвечающие не только за собственную безопасность, но и за организацию безопасной эксплуатации источников излучения в масштабах структурного подразделения или таможенного органа в целом. Именно на них лежит ответственность за формирование безопасной среды для личного состава, за адекватную оценку радиационной обстановки и за принятие решений в нештатных ситуациях.

Структура учебника логически выстроена для последовательного погружения в проблематику:

Первая глава «Номенклатура ТСТК, относящихся к ИИИГ» носит ознакомительно-идентификационный характер. Здесь будет подробно рассмотрено, какие именно технические средства таможенного контроля попадают под определение «источники ионизирующего излучения генерирующие». В данном разделе будет дано четкое представление о типах и моделях оборудования, их технических характеристиках и физических принципах генерации излучения, что является необходимой базой для понимания природы потенциальной опасности, исходящей от каждого конкретного прибора. Мы подробно остановимся на том, как устроены современные ИДК, досмотровые рентгеновские установки и спектрометрические комплексы, что позволит читателю в дальнейшем осознанно подходить к выбору режимов работы.

Вторая глава «Способы и меры защиты от воздействия рентгеновского излучения на организм человека» посвящена фундаментальным принципам радиационной гигиены. Мы детально разберем три классических кита радиационной защиты: защиту временем, расстоянием и экранированием. Будет рассмотрена физика взаимодействия рентгеновского излучения с веществом, объяснена работа конструкционных средств защиты (корпусов, штор, кожухов), а также даны практические рекомендации по безопасным алгоритмам работы. Отдельное внимание будет уделено вопросам дозиметрического контроля персонала и ведению индивидуальных доз.

Третья глава «Деятельность таможенного органа по обеспечению радиационной безопасности при применении по целевому назначению и эксплуатации ИИИГ» является кульминацией всего учебника. Она переводит теоретические знания и инженерно-технические решения в плоскость управленческих решений и повседневной практики. В данной главе будут рассмотрены вопросы организации производственного контроля, проведения инструктажей, ведения радиационно-гигиенической документации (журналов учета, нарядов-допусков), порядка действий при проведении специальных видов досмотра, а также алгоритмы поведения при возникновении нештатных ситуаций и аварий. Здесь же будут детально разобраны правовые и нормативные аспекты, регламентирующие применение ИИИГ в таможенном деле.

Настоящее издание ставит своей целью не только передать сумму знаний, но и сформировать у должностных лиц культуру радиационной безопасности. Такое мировоззрение, при котором понимание опасности сочетается с уверенным владением техникой, а следование нормам становится не обременительной обязанностью, а внутренней профессиональной потребностью. Мы уверены, что только гармоничное сочетание высокой технической оснащенности и глубоких знаний в области безопасности позволяет таможенным органам эффективно выполнять свои функции по защите экономических интересов и здоровья населения страны.

Глава 1. Номенклатура технических средств таможенного контроля, относящихся к источникам ионизирующих излучений генерирующих

1.1. Физические основы рентгеновской интроскопии

Понимание физических принципов, лежащих в основе работы досмотровой рентгеновской техники, инспекционно-досмотровых комплексов и иных устройств, генерирующих ионизирующее излучение, является фундаментальной основой профессиональной компетенции должностных лиц таможенных органов. Без глубокого осознания природы процессов, происходящих при взаимодействии излучения с веществом, невозможно ни эффективное применение технических средств, ни тем более осознанное обеспечение радиационной безопасности. Настоящий раздел посвящен рассмотрению базовых понятий и закономерностей, знание которых необходимо для последующего изучения номенклатуры оборудования, принципов его работы и мер защиты.

1.1.1. Виды ионизирующих излучений

В самом широком смысле ионизирующее излучение – представляет собой излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разных знаков, то есть к ионизации атомов и молекул. Способность вызывать ионизацию является ключевым свойством, определяющим как возможность регистрации излучения, так и его биологическое действие на живые организмы.

Не всякое излучение является ионизирующим. Например, видимый свет или радиоволны относятся к неионизирующим излучениям, поскольку их энергия недостаточна для вырывания электронов из атомов. Граница ионизации для большинства веществ лежит в области энергий выше 10—12 электронвольт (эВ), что соответствует ультрафиолетовому излучению и выше.

По своей природе ионизирующие излучения подразделяются на два основных класса: корпускулярные (потоки элементарных частиц) и фотонные (потоки квантов электромагнитного излучения).

Корпускулярные виды излучений

К данной категории относятся потоки частиц, обладающих массой покоя. Для таможенной практики наиболее значимыми являются следующие:

– альфа-излучение (α-излучение) – представляет собой поток ядер гелия-4, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. Эти частицы обладают большой массой, значительным электрическим зарядом (+2) и сравнительно невысокой скоростью. Вследствие этих свойств альфа-частицы имеют очень высокую ионизирующую способность (создают огромное количество ионов на единице пути), но крайне малую проникающую способность. В воздухе пробег альфа-частиц составляет всего несколько сантиметров, а обычный лист бумаги или роговой слой кожи полностью их задерживают. В контексте таможенного контроля альфа-излучающие нуклиды (например, плутоний-239, уран-235) представляют опасность преимущественно при внутреннем облучении, то есть при попадании внутрь организма с вдыхаемым воздухом, пищей или через открытые раны;

– бета-излучение (β-излучение) – представляет собой поток электронов (β⁻) или позитронов (β⁺), испускаемых при радиоактивном распаде. Масса бета-частиц значительно меньше массы альфа-частиц, а заряд равен элементарному (единице). Ионизирующая способность бета-излучения ниже, чем у альфа-излучения, но проникающая способность – выше. В воздухе пробег бета-частиц может достигать нескольких метров, а для защиты от них часто достаточно слоя алюминия толщиной в несколько миллиметров или неброского стекла. Бета-излучение способно проникать через поверхностные слои кожи и вызывать радиационные ожоги, а также представляет – опасность при внутреннем облучении;

– нейтронное излучение (n-излучение) – поток нейтронов – электрически нейтральных частиц, образующихся в ядерных реакциях (например, при делении ядер или в реакциях синтеза). Отсутствие заряда обусловливает уникальные свойства нейтронов: они практически не взаимодействуют с электронными оболочками атомов и могут глубоко проникать в вещество, сталкиваясь преимущественно с ядрами. Ионизация при нейтронном облучении создается вторично – за счет выбитых из атомов заряженных частиц или возникающего гамма-излучения. Проникающая способность нейтронов очень высока, и для их защиты требуются материалы, содержащие легкие ядра (вода, полиэтилен, бетон). В таможенном деле нейтронное излучение может регистрироваться как признак наличия делящихся материалов (например, при спонтанном делении ядер калифорния-252) и, как было отмечено во введении, используется в перспективных системах неинтрузивного контроля.

Фотонные виды излучений

Фотонное излучение представляет собой поток электромагнитных квантов, не имеющих массы покоя. К нему относятся два вида, неразличимых по своей физической природе, но различающихся по происхождению:

– Гамма-излучение (γ-излучение) – представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях, при переходе ядер из возбужденного состояния в основное. Гамма-излучение сопровождает большинство процессов радиоактивного распада. Оно обладает высокой проникающей способностью и распространяется со скоростью света.

– Рентгеновское излучение (Х-излучение) – также представляет собой электромагнитное излучение, но возникает при торможении заряженных частиц (обычно электронов) в электрическом поле атомов вещества (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов (характеристическое рентгеновское излучение). Энергетический диапазон рентгеновского излучения частично перекрывается с гамма-излучением. Ключевое различие – в природе происхождения: гамма-излучение – результат ядерных процессов, рентгеновское – результат взаимодействия электронов с веществом. Именно рентгеновское излучение является рабочим инструментом подавляющего большинства технических средств таможенного контроля.

1.1.2. Источники ионизирующих излучений

Источники ионизирующего излучения (ИИИ) – представляют собой объекты, содержащие радиоактивный материал или техническое устройство, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение. В зависимости от происхождения излучения все ИИИ можно разделить на три большие группы.

1. Природные источники

Человек на протяжении всей эволюции подвергается воздействию естественного радиационного фона, который создается: