Радиационная безопасность при эксплуатации источников ионизирующих излучений. Учебник

– Упрощение процедуры досмотра для пассажиров – при использовании КТ-сканеров для ручной клади пассажирам разрешается оставлять в сумках электронику и жидкости, что ускоряет прохождение контроля.

Важное отличие таможенных КТ-интроскопов от медицинских томографов заключается в конструкции защиты. Досмотровые томографы имеют значительно более мощное экранирование – защитой покрыта почти вся зона сканирования, включая ленту транспортера, тогда как в медицине стол пациента не экранируется, что обеспечивает минимальные уровни излучения в зоне нахождения персонала. Доза излучения рядом с такими устройствами согласно федеральным нормам ограничена значением 1,3×10⁻⁷ Кл/кг на расстоянии 5 см от устройства, а фактические измеренные уровни значительно ниже – около 2,1×10⁻¹¹ Кл/кг за один цикл сканирования.

Перспективным направлением является разработка высокоэнергетических КТ-систем для досмотра крупногабаритных грузов. Европейский проект MULTISCAN 3D (2021—2025 гг.) исследует возможность создания 3D-рентгеновского томографа на основе лазерно-плазменных ускорителей для инспекции крупногабаритных контейнеров, совместимого с требованиями быстрых таможенных процессов. Такие системы позволят преодолеть ограничения современных методов планарного сканирования, которые уже не в полной мере отвечают вызовам, связанным с растущим разнообразием материалов и способов сокрытия контрабанды.

1.1.9. Особенности проникающего сканирования и сканирования методом регистрации обратно рассеянного излучения

Два основных физических принципа, лежащих в основе рентгеновской интроскопии – регистрация прошедшего излучения (трансмиссионный метод) и регистрация обратно рассеянного излучения (метод обратного рассеяния) – имеют принципиальные различия, определяющие области их применения и требования к обеспечению безопасности.

Проникающее (трансмиссионное) сканирование

Как подробно рассматривалось ранее, при трансмиссионном сканировании источник и детектор располагаются по разные стороны объекта. Изображение формируется за счет различной степени ослабления излучения при прохождении через материалы разной плотности и атомного состава.

Ключевые особенности:

– чувствительность к плотным материалам – трансмиссионный метод наилучшим образом выявляет предметы из металлов и других материалов с высоким атомным номером, а также позволяет оценить общую заполненность объекта;

– оценка толщины и плотности – степень ослабления излучения пропорциональна интегральной плотности на пути луча, что дает информацию о массе и толщине просвеченных материалов;

– двухэнергетический режим – современные трансмиссионные системы используют два уровня энергии излучения для разделения материалов по эффективному атомному номеру, окрашивая органику, неорганику и металлы в разные цвета;

– высокая проникающая способность – для мощных систем (линейные ускорители) возможен контроль объектов с толщиной стали до 320—400 мм.

Ограничения:

– требуется двусторонний доступ к объекту (размещение детекторов с противоположной стороны);

– слабая чувствительность к органическим материалам малой плотности на фоне плотных предметов;

– эффект суперпозиции (наложения теней) частично компенсируется двухракурсными и томографическими системами.

Сканирование методом обратного рассеяния

Принципиально иной подход реализуется в системах обратного рассеяния, где источник и детекторы расположены с одной стороны объекта. Регистрируется излучение, испытавшее комптоновское рассеяние в материале и вернувшееся в направлении, близком к направлению первичного пучка [рассмотрено в предыдущем разделе, посвященном ИДК обратного рассеяния].

Ключевые особенности:

– Высокая чувствительность к органике – вероятность комптоновского рассеяния максимальна для материалов с низким атомным номером, что позволяет с исключительной контрастностью выявлять наркотические средства, взрывчатые вещества, табачные изделия, валюту и другие органические контрабандные товары.

– Односторонний доступ – возможность проведения досмотра при доступе только с одной стороны объекта делает технологию незаменимой для контроля крупногабаритных объектов, стационарно установленных конструкций, стен, дверей, а также в ситуациях, когда доступ к обратной стороне невозможен.

– Выявление приповерхностных предметов – метод наиболее эффективен для обнаружения предметов, расположенных вблизи поверхности объекта (тайники в дверных панелях, пустотелых элементах каркаса, шинах, под обшивкой).

– Мобильность – существуют компактные портативные версии систем обратного рассеяния, позволяющие проводить досмотр в труднодоступных местах и полевых условиях.

Ограничения:

– ограниченная глубина анализа – эффективная глубина, с которой регистрируется обратно рассеянное излучение, составляет несколько сантиметров (зависит от плотности материала);

– сложность интерпретации изображений – изображения обратного рассеяния менее привычны для операторов и требуют специальной подготовки;

– более высокие уровни рассеянного излучения в зоне нахождения персонала, что требует особого внимания к радиационной защите.

Сравнительный анализ и комбинированное применение

В современной таможенной практике наблюдается тенденция к созданию комбинированных систем, объединяющих оба метода. Такие гибридные комплексы позволяют:

– получать одновременно трансмиссионное изображение (для оценки общей структуры и выявления плотных включений) и изображение обратного рассеяния (для обнаружения органики в приповерхностных слоях);

– сопоставлять два типа изображений для более надежной идентификации подозрительных областей;

– компенсировать недостатки одного метода преимуществами другого.

Примером может служить мобильный ИДК нового поколения на базе автомобиля КАМАЗ, представленный «Росэлектроникой» в 2020 году, алгоритм которого способен автоматически «вычитать» стенки контейнера, чтобы исключить возможность «закладок» в металлическом корпусе, что подразумевает использование, в том числе, методов обратного рассеяния для контроля приповерхностных слоев.

Актуальность для радиационной безопасности

С точки зрения обеспечения радиационной безопасности принципиально важно понимать различия в формировании радиационной обстановки при работе этих двух типов систем:

Трансмиссионные системы – основная опасность связана с прошедшим через объект излучением, которое может создавать высокие мощности дозы за объектом. Однако при правильной организации зон доступа и наличии защитных ограждений персонал находится вне прямого пучка. Дополнительный вклад дает рассеянное от объекта и окружающих предметов излучение.

Системы обратного рассеяния – значительная часть рассеянного излучения направлена в сторону оператора и окружающего пространства, что создает специфическую радиационную обстановку, при которой уровни излучения в зоне нахождения персонала могут быть выше, чем у традиционных систем. Особого внимания требует защита хрусталиков глаз, щитовидной железы и кожи.

КТ-системы – при вращающейся геометрии сканирования рассеянное излучение распределяется более равномерно по всем направлениям, но благодаря усиленному экранированию рабочей зоны уровни облучения персонала минимальны.

Для должностных лиц, ответственных за организацию радиационной безопасности, важно при планировании размещения оборудования и организации рабочих мест учитывать эти особенности и применять соответствующие меры защиты, включая индивидуальный дозиметрический контроль с учетом специфики каждого метода сканирования.

1.1.10. Использование рентгеновских интроскопов в целях таможенного контроля

Применение рентгеновской интроскопии в таможенном деле занимает особое место среди методов неинтрузивного контроля, поскольку именно эта технология позволяет в кратчайшие сроки получать достоверную информацию о содержимом объектов контроля без их вскрытия и разгрузки. Значение интроскопии для таможенной практики трудно переоценить – она стала тем инструментом, который качественно изменил саму философию досмотра, превратив его из трудоемкой процедуры физического обследования в высокотехнологичный аналитический процесс.

В соответствии с рекомендациями Всемирной таможенной организации, закрепленными в Рамочных стандартах безопасности, использование технологий неинтрузивного контроля признается важнейшим фактором упрощения процедур торговли при одновременном повышении эффективности контрольных мероприятий. Рентгеновские интроскопы позволяют таможенным органам оперативно подтверждать или опровергать результаты оценки рисков, что значительно сокращает количество нецелесообразных физических досмотров и, как следствие, снижает временные издержки участников внешнеэкономической деятельности.

В практической деятельности таможенных органов рентгеновские интроскопы решают широкий спектр задач. Они применяются для обнаружения наркотических средств, взрывчатых веществ, оружия, контрабандных товаров, предметов, запрещенных к перемещению через границу, а также для выявления тайников и сокрытых вложений в конструктивных полостях транспортных средств и грузов. Возможность обнаруживать предметы размером в несколько сантиметров в многометровых контейнерах или железнодорожных вагонах делает интроскопию незаменимым инструментом в борьбе с трансграничной преступностью.

1.1.11. Перечень технических средств таможенного контроля, содержащих генерирующие источники ионизирующего излучения

Современный арсенал технических средств таможенного контроля, относящихся к классу источников ионизирующего излучения генерирующих, отличается большим разнообразием как по конструктивному исполнению, так и по функциональному назначению. Все эти устройства объединяет общий принцип действия – генерация рентгеновского излучения за счет ускорения электронов и их взаимодействия с веществом анода, однако условия эксплуатации, требования к безопасности и методики применения каждого типа техники имеют свою специфику.

Наиболее многочисленную группу составляют рентгенотелевизионные установки для досмотра багажа и ручной клади – интроскопы конвейерного типа, которые можно встретить практически в каждом аэропорту, на вокзалах и в пунктах пропуска через государственную границу. Эти устройства представляют собой защищенную камеру с движущейся лентой, внутри которой расположены рентгеновская трубка и детекторная система. Объект контроля перемещается по конвейеру, просвечивается веерным пучком излучения, а прошедшее излучение регистрируется линейкой детекторов, формируя на экране оператора теневое изображение содержимого. Современные модели, такие как «Сапфир-ИР6550» производства холдинга «Швабе», способны сканировать отправления весом до 160 кг за одну операцию и обладают функциями автоматической сигнализации при обнаружении материалов высокой плотности.

Для досмотра крупногабаритных грузов, автотранспорта, железнодорожных вагонов, авиационных и морских контейнеров применяются инспекционно-досмотровые комплексы (ИДК), представляющие собой принципиально иной класс оборудования. В зависимости от условий эксплуатации ИДК могут быть стационарными, размещаемыми в специально оборудованных боксах на бетонных фундаментах, мобильными, смонтированными на шасси грузовых автомобилей или трейлеров, и портальными, через которые транспортные средства проезжают в процессе движения. В качестве источников излучения в ИДК используются как рентгеновские аппараты, так и линейные ускорители электронов – так называемые «Линотроны» с энергией излучения до 9 МэВ, обеспечивающие проникающую способность, достаточную для контроля содержимого заполненных металлических контейнеров.

Отдельную категорию составляют системы досмотра транспорта комбинированного типа, объединяющие технологии проникающего излучения и обратного рассеяния. Такие комплексы, например, оборудование серии Rapiscan Eagle, позволяют одновременно получать трансмиссионные изображения для выявления плотных включений и изображения обратного рассеяния для обнаружения органических веществ в приповерхностных слоях. Технология CabScan, реализованная в некоторых моделях, обеспечивает сканирование кабины водителя на пониженной мощности излучения с автоматическим переключением на более высокую энергию при досмотре грузового отсека, что демонстрирует дифференцированный подход к обеспечению безопасности.

Для досмотра труднодоступных мест и выявления тайников в конструктивных полостях транспортных средств предназначены портативные системы обратного рассеяния, такие как MINI Z или отечественный Феникс. Данные миниатюрные беспроводные аппараты массой всего 4,2 кг позволяют оператору сканировать скрытые полости автомобиля, шины, отсеки грузовых контейнеров и получать изображение на дисплее планшета, обнаруживая взрывоопасные предметы и запрещенные органические вещества, включая наркотики и табачные изделия.

Важное место в номенклатуре занимают рентгеновские сканеры для досмотра людей, работающие на принципе микродозового сканирования, а также рентгенофлуоресцентные анализаторы, используемые для идентификации химического состава веществ. Последние, хотя и создают значительно меньшие уровни излучения, также относятся к классу генерирующих источников и требуют соблюдения соответствующих мер радиационной безопасности.

1.1.12. Особенности проведения сканирования объектов различными техническими средствами

Процесс сканирования объектов с применением разных типов рентгеновской техники имеет свою специфику, обусловленную как конструктивными особенностями оборудования, так и характером досматриваемых объектов. Понимание этих особенностей необходимо должностным лицам для эффективного применения технических средств и правильной организации мер безопасности.

При работе с конвейерными интроскопами для багажа объект контроля перемещается внутри защитной камеры, полностью экранирующей излучение. Оператор находится в зоне, где уровни излучения не превышают фоновых значений, при условии исправности защитных штор и блокировок. Основная задача должностного лица в данном случае сводится к правильной интерпретации получаемых изображений с учетом цветового кодирования материалов – органические вещества отображаются в оранжево-коричневой гамме, неорганические в сине-зеленой, а материалы смешанного состава в зеленых тонах. Важно понимать, что качество изображения зависит от правильности укладки объектов на ленте и исключения зон перекрытия, которые могут маскировать потенциально опасные предметы.

Инспекционно-досмотровые комплексы для крупногабаритных грузов функционируют в ином режиме. При стационарном исполнении все элементы комплекса размещаются в кондиционируемых боксах на бетонных фундаментах, а досматриваемое транспортное средство проезжает через зону контроля со скоростью 5—10 км/ч. В мобильных вариантах излучатель и детекторная система смонтированы на транспортной базе и разворачиваются на месте эксплуатации. Особенность сканирования в ИДК заключается в том, что изображение формируется последовательно, строка за строкой, по мере движения объекта относительно измерительного поста. Применяемые твердотельные детекторы обеспечивают пространственное разрешение 1—2 мм, что позволяет выявлять предметы минимальных размеров даже в полностью загруженных контейнерах. Важной особенностью современных ИДК является возможность двухпроекционного сканирования, когда объект просвечивается одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что позволяет практически полностью исключить эффект суперпозиции и точно определять местоположение подозрительных предметов.

Сканирование с использованием систем обратного рассеяния имеет принципиально иную геометрию. Поскольку источник и детекторы расположены с одной стороны, оператор может работать с объектом, не имея доступа к его обратной стороне, что особенно ценно при досмотре стационарно установленных конструкций или в полевых условиях. Однако, как отмечалось ранее, такая схема формирует специфическую радиационную обстановку с повышенными уровнями рассеянного излучения вблизи оператора. Портативные системы MINI Z, например, требуют от должностного лица особой внимательности при выборе позиции сканирования и строгого соблюдения временных режимов работы.

Комбинированные системы, объединяющие оба метода, позволяют проводить многоракурсное сканирование за один проход объекта. Транспортное средство движется через портал, где последовательно или одновременно облучается пучками, формирующими как трансмиссионные изображения, так и изображения обратного рассеяния, что дает возможность оператору видеть не только общую структуру груза, но и выявлять органические материалы в приповерхностных слоях, например, в дверных панелях или шинах. Пропускная способность таких комплексов может достигать 400 автомобилей в час при досмотре на скорости до 60 км/ч, что особенно важно для пунктов пропуска с высокой интенсивностью движения.

Особого внимания заслуживает организация сканирования железнодорожного транспорта. Здесь используются специализированные портальные системы, через которые состав проходит со скоростью 5—10 км/ч. Системы снабжаются счетчиками вагонов, что позволяет вести выборочный контроль любых грузов, перевозимых в поезде. Более того, современные разработки предусматривают возможность проверки не только всего состава, но и отдельных вагонов с помощью специальных переносных устройств сканирования, что расширяет гибкость применения.

Завершая рассмотрение физических основ рентгеновской интроскопии, необходимо подчеркнуть, что эффективное применение всех перечисленных технических средств невозможно без глубокого понимания тех процессов, которые были изложены в данном разделе. Знание природы рентгеновского излучения, принципов формирования изображений, особенностей различных методов сканирования и типов оборудования составляет фундамент профессиональной компетенции должностных лиц, ответственных за организацию таможенного контроля. Именно на данном фундаменте базируются как навыки правильной интерпретации получаемых изображений, так и осознанное обеспечение радиационной безопасности при работе с генерирующими источниками ионизирующего излучения.

1.2. Характеристика ДРТ и РСЧ как источников рентгеновского излучения, требующих выполнения мер по радиационной безопасности

Досмотровая рентгенотелевизионная техника (ДРТ) представляет собой наиболее многочисленную и широко применяемую группу технических средств таможенного контроля, относящихся к генерирующим источникам ионизирующего излучения. В соответствии с принятой в нормативных документах терминологией, такие устройства классифицируются как рентгеновские установки для досмотра багажа и товаров (РУДБТ). Именно эти установки являются основным инструментом неинтрузивного досмотра ручной клади, багажа, почтовых отправлений и различных товаров, перемещаемых через таможенную границу. Понимание их устройства, принципов действия и особенностей формирования излучения служит необходимым условием для осознанного применения мер радиационной безопасности как при повседневной эксплуатации, так и при организации таможенного контроля в пунктах пропуска.

1.2.1. Виды РУДБТ и их применение в таможенном контроле

Санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.6.4115—25 [14], утвержденные постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 27.03.2025 №6, вводят четкую классификацию рентгеновских установок для досмотра багажа и товаров. Согласно пункту 5 главы V данного документа, РУДБТ подразделяются на два типа в зависимости от способа перемещения объекта контроля относительно источника излучения. К первому типу относятся установки с движущимся объектом контроля, где предметы перемещаются конвейерной лентой внутри защитной камеры, а рентгеновский излучатель и детекторная система остаются неподвижными. Второй тип объединяет установки с неподвижным объектом контроля, в которых досматриваемый предмет помещается в камеру и остается неподвижным в процессе сканирования, а излучатель либо перемещается вокруг него, либо формирует широкий пучок, охватывающий весь объект единовременно.

В практической деятельности таможенных органов наибольшее распространение получили РУДБТ первого типа – конвейерные интроскопы. Они устанавливаются в зонах таможенного контроля аэропортов, железнодорожных вокзалов, автомобильных пунктов пропуска и в отделениях почтовой связи. Эти устройства позволяют в непрерывном режиме проводить досмотр багажа и ручной клади пассажиров, а также мелких грузовых отправлений, обеспечивая высокую пропускную способность. Второй тип РУДБТ применяется в тех случаях, когда требуется более детальное исследование объектов повышенной важности либо когда габариты или особенности упаковки не позволяют использовать конвейерную ленту. Такие установки часто используются для досмотра дипломатической почты, ценных грузов, а также в экспертно-криминалистических подразделениях.

Приказ Министерства финансов Российской Федерации от 21 февраля 2024 г. №33н «Об утверждении перечня и порядка применения технических средств таможенного контроля» [9] включает рентгенотелевизионную досмотровую технику в число основных средств, используемых должностными лицами при осуществлении таможенного контроля. В перечне указаны как стационарные, так и переносные рентгеновские установки, предназначенные для досмотра багажа и товаров, что подтверждает их ключевую роль в современной таможенной практике.

1.2.2. Основные блоки и узлы, принцип работы

Независимо от типа, любая РУДБТ состоит из нескольких обязательных функциональных элементов, каждый из которых играет определенную роль в формировании теневого рентгеновского изображения и обеспечении безопасности персонала и окружающих [28].

Центральным элементом любой установки является рентгеновский излучатель, представляющий собой рентгеновскую трубку, помещенную в защитный кожух с масляным или воздушным охлаждением. Рентгеновская трубка генерирует излучение при торможении ускоренных электрическим полем электронов на аноде. Анодное напряжение в таких трубках обычно составляет от 100 до 160 кВ для стандартных багажных интроскопов, что обеспечивает достаточную проникающую способность для просвечивания типичных предметов багажа. Высоковольтный генератор преобразует сетевое напряжение в постоянное высокое напряжение, подаваемое на электроды трубки, а система управления позволяет регулировать анодное напряжение и ток трубки в зависимости от плотности и размеров досматриваемого объекта.

Излучение, выходящее из рентгеновской трубки, формируется с помощью коллиматора – устройства из свинца или другого материала с высоким атомным номером, создающего узкий веерообразный пучок, распространяющийся в одной плоскости. Такая геометрия пучка необходима для получения четкого изображения и минимизации рассеянного излучения. В установках первого типа веерный пучок располагается перпендикулярно направлению движения конвейерной ленты и пересекает зону контроля по всей ширине туннеля.

Приемная система состоит из линейки детекторов, расположенных напротив излучателя за противоположной стенкой туннеля. Детекторы преобразуют прошедшее через объект рентгеновское излучение в электрические сигналы. Современные интроскопы используют твердотельные детекторы на основе сцинтилляционных материалов (например, йодида цезия) в сочетании с фотодиодами, что обеспечивает высокую чувствительность и быстродействие. В двухэнергетических системах применяются детекторы, чувствительные к разным диапазонам энергий, что позволяет разделять материалы по их эффективному атомному номеру и окрашивать органику, неорганику и металлы в различные цвета на экране оператора.

Механизм перемещения объекта в установках первого типа представлен конвейерной лентой, которая протягивает багаж через зону контроля с постоянной скоростью. Электродвигатель с редуктором обеспечивает плавный ход, а датчики положения фиксируют момент входа и выхода объекта. В установках второго типа вместо конвейера может использоваться поворотный стол или механизм, перемещающий излучатель вокруг объекта.

Система сбора и обработки данных включает в себя электронные платы, аналого-цифровые преобразователи, специализированные процессоры и компьютер с программным обеспечением. Сигналы от каждого детектора оцифровываются, обрабатываются и синтезируются в двумерное изображение, которое выводится на монитор оператора. Современное программное обеспечение позволяет масштабировать изображение, изменять контрастность, применять фильтры и автоматически выделять подозрительные области.