射線檢測(cè)數(shù)字化成像技術(shù)在核電施工中應(yīng)用可行性的研究

易昌順

摘要：射線檢測(cè)可以說(shuō)是核電的最關(guān)鍵的無(wú)損檢測(cè)方法。但目前傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)已不能滿足當(dāng)前的需要。因此，對(duì)射線檢測(cè)方法的需求已經(jīng)迫在眉睫，數(shù)字化成像技術(shù)可以有效地替代實(shí)現(xiàn)射線檢測(cè)，通過(guò)高質(zhì)量的工作效率實(shí)現(xiàn)射線檢測(cè)，射線檢測(cè)技術(shù)可以替代膠片實(shí)現(xiàn)核電建設(shè)中的射線檢測(cè)。因此，本文分析和討論了數(shù)字化成像技術(shù)在核電建設(shè)中進(jìn)行射線檢測(cè)的可行性。

關(guān)鍵詞：射線檢測(cè);數(shù)字化成像技術(shù);核電施工;可行性研究

射線檢測(cè)主要體現(xiàn)在核電站設(shè)備安裝、役前、在役檢查過(guò)程中管道的射線檢測(cè)中，在核電無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域一般采用傳統(tǒng)膠片攝影的檢測(cè)技術(shù)，其問(wèn)題主要體現(xiàn)在較長(zhǎng)的檢測(cè)周期、較大的人員輻照風(fēng)險(xiǎn)、人力和物力的消耗、膠片的存儲(chǔ)困難等。

計(jì)算機(jī)射線成像是一種非膠片射線成像技術(shù)，它代替膠片來(lái)完成射線檢測(cè)，通過(guò)使用存儲(chǔ)熒光成像板檢測(cè)到的輻射，所述計(jì)算機(jī)射線成像技術(shù)不僅能有效提高圖像處理效率，還降低照片重拍率，可以從多方面提高射線檢測(cè)效率。與傳統(tǒng)的膠片檢測(cè)技術(shù)相比，數(shù)字化成像技術(shù)可以有效地代替膠片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)射線檢測(cè)結(jié)果的數(shù)字化呈現(xiàn)。

一、射線檢測(cè)數(shù)字化成像技術(shù)簡(jiǎn)介

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外射線檢測(cè)數(shù)字化成像基礎(chǔ)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)目前常用的成像技術(shù)有CR與DR兩種。CR系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)放射成像系統(tǒng)，DR系統(tǒng)是數(shù)字放射成像系統(tǒng)。兩種數(shù)字化成像技術(shù)都備受關(guān)注，目前DR系統(tǒng)因?yàn)槠溆懈鼜?qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此在工作效率上可以有效取代CR系統(tǒng)，相比之下CR系統(tǒng)更符合我國(guó)實(shí)際使用情況，其可以作為更普遍的使用系統(tǒng)，而DR系統(tǒng)的執(zhí)行會(huì)受到實(shí)際成本高這一因素干擾，從而影響DR系統(tǒng)的廣泛使用。

二、CR、DR技術(shù)的應(yīng)用前景

核電站壓力管道的焊縫質(zhì)量直接影響著核電站的運(yùn)行壽命。因此核電站役前的裝備檢查都至關(guān)重要。

CR技術(shù)是一種新技術(shù)， 不同于膠片射線照相技術(shù)，其主要通過(guò)存儲(chǔ)熒光成像板代替膠片來(lái)實(shí)現(xiàn)射線照相檢測(cè)， 幫助解決傳統(tǒng)的處理時(shí)間較長(zhǎng)（主要為裝片、曝光、洗片時(shí)間）等問(wèn)題。同時(shí)還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)效率低下的問(wèn)題，其優(yōu)勢(shì)在于用成像板代替膠片，使得檢測(cè)結(jié)果趨向數(shù)字化。

從拍攝操作上來(lái)看，CR方法與膠片方法基本相同，其優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)反復(fù)使用的IP板來(lái)代替膠片，另外CR技術(shù)可以在明亮的環(huán)境下進(jìn)行光學(xué)處理，而膠片只能在黑暗的環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)處理，在檢查操作過(guò)程中，CR可以通過(guò)更高的分辨率來(lái)呈現(xiàn)出更加清晰的圖像。

DR系統(tǒng)可以帶來(lái)更高的量子檢測(cè)效率，同時(shí)更高的成像速度，更高的圖像質(zhì)量，都越來(lái)越符合人們對(duì)于速度和質(zhì)量的雙重追求，系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，即使DR系統(tǒng)的效率優(yōu)勢(shì)極其明顯，但是在執(zhí)行成本上，CR系統(tǒng)的購(gòu)買成本以及運(yùn)行成本相對(duì)較低。因此，介于這一因素的考慮，DR取代CR的期限也在不斷的延長(zhǎng)。

三、CR，DR技術(shù)的工藝特性

（一）CR系統(tǒng)

CR系統(tǒng)的關(guān)鍵所在就是建立缺陷試樣庫(kù)，針對(duì)核電站焊縫常見的缺陷，建立了一種厚度為10～70 mm的缺陷試驗(yàn)庫(kù)，包括各種類型的缺陷?？紤]到CR技術(shù)和膠片技術(shù)的細(xì)節(jié)顯示能力的不同，通過(guò)對(duì)特定測(cè)試塊的研究和各種工藝參數(shù)的驗(yàn)證，可以得到最佳的工藝參數(shù)。

（二）DR系統(tǒng)

DR檢測(cè)系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單的用射線源，檢測(cè)對(duì)象，射線成像探測(cè)器，圖像數(shù)字化系統(tǒng)，數(shù)字圖像處理系統(tǒng)來(lái)表示。采用x射線直接轉(zhuǎn)換，創(chuàng)建數(shù)字格式圖像，使得成像環(huán)節(jié)相對(duì)減少，從工作效率上曝光時(shí)間比CR短。而且，DR系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)楣鈱W(xué)散射而造成圖像模糊，其主要由像素尺寸大小決定，使得對(duì)于影像的細(xì)微結(jié)構(gòu)更加細(xì)致，成像效率更高。。

四、CR，DR技術(shù)的可行性研究分析

許多研究測(cè)試對(duì)于CR、DR技術(shù)方法的選定特征和核電測(cè)試的實(shí)際應(yīng)用還有待完善，因此數(shù)字成像技術(shù)在核電導(dǎo)管全面分析領(lǐng)域中需要通過(guò)的數(shù)字成像方法進(jìn)行針對(duì)性地選擇，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)CR，DR技術(shù)應(yīng)用的可行性，詳情如下。

（一）高效性

CR成像技術(shù)特點(diǎn)明顯，檢測(cè)結(jié)果數(shù)字化，可進(jìn)行計(jì)算機(jī)觀察評(píng)價(jià)，無(wú)暗室處理過(guò)程，整個(gè)過(guò)程包括曝光、掃描、讀取和圖像存儲(chǔ)，整體速度較快快，效率也得到有效提升高，而且整個(gè)操作過(guò)程基本不受溫度影響，消除了暗室處理，有利于環(huán)保。

DR成像技術(shù)通過(guò)直接轉(zhuǎn)換x射線先使得成像環(huán)節(jié)減少，從而實(shí)際工作效率高，而且其清晰程度主要由像素尺寸大小決定，因此DR系統(tǒng)在成像質(zhì)量上更高，從成像質(zhì)量和速率上CR將會(huì)被DR所取代。

（二）靈敏度

CR技術(shù)的IP成像面板具有較大的動(dòng)態(tài)范圍。顯像板隨入射量的變化具有線性的特點(diǎn)。其傳輸過(guò)程和原理與膠片技術(shù)基本相同。IP板其靈敏度和缺陷顯示能力都可滿足指定要求。

由于數(shù)字化成像技術(shù)在對(duì)比度與寬容度上有較大的動(dòng)態(tài)范圍，而且DR檢測(cè)器的高度靈敏，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成像的量子檢測(cè)效率的提高，可由原來(lái)傳統(tǒng)的20～30%提高到60至70%。

（三）實(shí)用性

就實(shí)用經(jīng)濟(jì)性而言，在硬件成本的投入方面，CR技術(shù)的一次性投資要遠(yuǎn)大于膠片，但是運(yùn)行成本比膠片低，因?yàn)镮P板重復(fù)使用次數(shù)在千次以上，在人力及時(shí)間消耗方面，可以降低暗室處理人員的調(diào)動(dòng)，同時(shí)還可以有效大量降低存檔相關(guān)的工作量，CR技術(shù)掃描時(shí)間一般較短，一般在三分鐘以內(nèi)，即使是整個(gè)的掃描、讀取、存儲(chǔ)等過(guò)程也不過(guò)十五分鐘而已。另外又因?yàn)槠淦毓饬坑休^大的活動(dòng)范圍，不僅有效減少了重拍次數(shù)，還在很大程度上節(jié)約了的時(shí)間和人力。

DR的電子成像板是由大量微小的薄膜晶體管探測(cè)器排列而成，由于電子轉(zhuǎn)換模式的不同，分為間接轉(zhuǎn)換型和直接轉(zhuǎn)換型，直接轉(zhuǎn)換型系統(tǒng)中線掃描成像檢測(cè)器為線狀結(jié)構(gòu)，可以保證x射線管，水平狹縫以及探測(cè)器在垂直方向保持同步的均勻運(yùn)動(dòng)，使得可以實(shí)現(xiàn)掃描一次就得到圖像拍攝的效果。另外線掃描成像時(shí)間短，所需要的x射線劑量相對(duì)較低，它具有動(dòng)態(tài)范圍較寬以及相對(duì)較低的價(jià)格，使得其實(shí)用性更強(qiáng)。

（四）適用性

考慮到核電在役檢查階段，實(shí)施射線檢測(cè)的工況條件，大多空間狹小，照明度差，有些屬于高處作業(yè)，CR設(shè)備的體積相對(duì)較小。CR系統(tǒng)與DR系統(tǒng)比較，其優(yōu)勢(shì)是便攜，讀出設(shè)備與成像板分離，其動(dòng)態(tài)特性線性度更好，適用于惡劣環(huán)境。而就實(shí)際維修費(fèi)用來(lái)說(shuō)，DR可以較大程度的降低x射線劑量，使得照片曝光的時(shí)間降低。不僅使得操作人員受照劑量下降，降低x線機(jī)的負(fù)荷，可以有效的延長(zhǎng)機(jī)器的相對(duì)壽命，降低維修費(fèi)用。

五、結(jié)語(yǔ)：

本文對(duì)射線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，進(jìn)一步對(duì)可用于核電領(lǐng)域管道焊縫對(duì)比試驗(yàn)的工藝參數(shù)進(jìn)行完善。通過(guò)對(duì)核電領(lǐng)域各系統(tǒng)管道焊縫中射線檢測(cè)數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)膠片技術(shù)的比較，從技術(shù)的特點(diǎn)、可行性、靈敏度、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行其可行性分析，同時(shí)從操作適應(yīng)性角度分析了CR和DR技術(shù)在核電建設(shè)中應(yīng)用的可行性探究分析，從整體上完善了可行性的實(shí)際操作分析。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局.GB/T21355—2008無(wú)損檢測(cè)-計(jì)算機(jī)射線照相系統(tǒng)的分類[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2008.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局.GB/T21356—2008無(wú)損檢測(cè)-計(jì)算機(jī)射線照相系統(tǒng)的長(zhǎng)期性穩(wěn)定性與鑒定方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2008.