基于通道式辐射探测器检测烟花爆竹出口走私探析.pdf

第卷第期年月核电子学与探测技术 基于通道式辐射探测器检测烟花爆竹出口走私探析侯永明赵斌李永，许玉婷战俭（中 国海关管理干部学院，中 国海关辐射探测培训中心，秦皇岛；中 国原子能科学研究院，北京）摘要：烟花爆竹走私出口是海关监管环节面临的一项现实风险，对人民生命财产及环境安全构成了极大的潜在威胁。海关配备的通道式辐射探测设备采用大尺寸探测器对经过通道的物体进行放射性检测。本文对烟花爆竹在大尺寸探测器下的辐射计数进行了定性分析和定量分析，并与其他放射性货物和非放射性货物辐射计数特征进行了横向对比，分析了报警阈值设定对烟花爆竹检出率的影响。研究发现，由于存在微弱的放射性，烟花爆竹货物辐射计数率会超过环境本底辐射计数率，但其曲线特征与其他放射性货物和非放射性货物存在明显差异，烟花爆竹货物对本底计数的抑制 为，计数净增加为。设备报警阈值为检测烟花爆竹的关键参数，综合考虑误报警率与检出率两个因素，建议通道式辐射探测设备报警阈值设为：。关键词：烟花爆竹；海关监管；探测器；放射性中图分类号：文献标志码：文章编 号：（）根据海关统计数据，年我国烟花爆竹进出口总额为亿元，其中 出口总额亿元，占全年进出口总额的。作为烟花爆竹生产和出口大国，我国烟花爆竹年产量约占全球的，每年约有万装运烟花爆竹的集装箱出口到全球多个国家。按照危险货物品名表（）分类，烟花爆竹属于第类危险品，必须收稿日期基金项目：国际原 子能机构全球 协调研究项目（，）：（”（项目编号：）作者简介：侯永明（），男，硕士，讲师，主要从事海关辐射探测工作。经过特定口岸出口，且必须符合国家对易燃、易爆危险品运输、存储的相关规定要求。据公开报道显示，年仅宁波港查获的烟花爆竹走私出口集 装 箱案例 就有 起，货重约吨。自年宁波港组织开展非法出口烟花爆竹专项行动以来，累计查获非法出口烟花爆竹集装箱案件 起、货重约 吨。在以上案例中，犯罪嫌疑人主要通过“尾货封箱”的方式将烟花爆竹装人集装箱，即仅在箱门口位置装载申报品名的货物，而集装箱大部分空间则用于夹藏伪报的烟花爆竹，以此逃避海关监管和人工查验。以夹藏、伪报方式走私出口烟花爆竹，由于缺乏易燃易爆品管理安全措施，存在 极大的安全隐患。在 应急管理部年印发的“十四五”危险化学品安全生产规划方案中，将烟花爆竹行业列为八项强化分类施策精准管控的重点领域之一。海关在口岸配备的通道式辐射探测设备采用大尺寸塑料闪烁体或碘化钠晶体，用以检测货物、物品辐射。这使得通过检测烟花爆竹中含有的微量放射性进而打击烟花爆竹伪报、瞒报走私成为可能早在年，上海海关通过口岸通道式辐射监测设备报警，成功查获烟花爆竹走私出口余吨，其中该批次烟花里面的黑火药含量大概在吨，等同于吨炸药，是天津港“”第一次爆炸当量的倍。本文通过对海关实际查获的烟花爆竹走私案例放射性进行定性和定量分析，研究烟花爆竹在大尺寸伽马探测器下的辐射特征，探索除常规监管措施外，利用辐射探测技术检测和打击烟花爆竹走私。烟花爆竹放射性来源分析传统烟花爆竹的主要成分为黑火药。黑火药一般由的硝酸钾、的木炭和的硫磺混合而成。为了提高燃放效果，烟花爆竹中通常还含有钡、锶、铜、钠等元素的金属盐作为焰色剂。硝酸钾富含元素 钾，钾元素中含有天然放射性核素，比例约 为，。上海海关查获的烟花爆竹走私案例的核素分析结果同样为除此之外在烟花爆竹中还常添加有锆粉、钛粉等有色金属矿产品，也存在一定量的放射性。另外 烟花爆竹生产中需要大量用到黏土作为泥底材料，庄南甫测定湖南省个网格点土壤中天然放射性核素加权均值为，烟花爆竹中黏土原料也是放射性来源之一检测设备与货物检测设备本文采用的烟花爆竹检测数据来源于某海关现场配备的通道式辐射探测设备。图为通道式辐射探测设备和其中一个探测模块示意图。设备兼具射线和中子检测功能。在设备通道两侧、上下位置上共配备四组探测模块每组探测模块均由一个尺寸不小于的塑料闪烁体探测器，以及高纯度 气体管中子探测器组成。（）德冬图海关通道式辐射探测设备示意图报警阈值通道式辐射探测设备报警阈值为设备可检测并报警的最小辐射计数率数值。当设备探测到通道内辐射计数率超过系统预设的报警阈值时，自动触发报警并给出相应的报警指示。通道式辐射探测设备报警阈值通常采用动态阈值方法，即在本底计数率基础上加上若干倍的本底计数标准偏差。（）（）式中，探测器报警阈值，本底计数算数平均值，厂；本底计数的实验标准差，；报警阈值设置参数。本底辐射计数统计涨落近似服从正态分布。当，本底计数率有以上的概率落在报警阈值范围内，不会触发报警。此时，若设备探测到计数超过了，表明通道内被测物体可能存在放射性。值越小，设备检测出除本底外附加放射性的可能性越大，但由于本底统计涨落造成的误报警越多；值越大，设备检测出附加放射性的最小值越小，本底统计涨落造成的误报警越少。在实际应用中八通常设定为之间 的数值。货物本文数据来源于某海关在口岸现场监管环节实际查获的烟花爆竹，货物重量吨，申报品名为：不锈钢置物架。该批货物由海关风险布控抽中，按照布控指令，货物通过海关大型集装箱检查设备进行机检查验，使用射线对集装箱进行扫描，利用密度成像原理生成机检图像。在距机检设备一定距离的位置，安装了通道式辐射探测设备。车辆通过机检设备后，经由通道式辐射探测设备通道驶出。海关关员通过对货物大型集装箱检查设备的扫描图像进行分析，发现异常。经人工查验发现，仅在集装箱尾部装载有申报的不镑钢置物架，集装箱内部空间绝大部分为烟花爆竹，该批烟花爆竹属于典型的以“尾货封箱”手段走私的烟花爆竹。该批货物在通过通道式辐射探测设备时未触发设备报警。辐射检测结果通道式辐射探测设备辐射强度曲线货物在通过设备 检测通道时，设备每隔采集一次通道内的辐射计数。根据各时间点采集的辐射计数，从装载货物的车辆遮挡设备光电传感器开始，直至货物完全经过通道截止，绘制货物经过通道全过程的辐射计数率曲线图图为该批烟花爆竹经过辐射探测设备时的辐射计数率曲线，货物完全经过通道检测共计用时货物在进入通道前，通道内的环境本底辐射计数率为随后由于车辆和货物 本身对通道内环境本底的抑 制，通道内辐射计数率开始下降，最小值为以后，辐射计数率开始不断上升，设备检测到通道内辐射强度逐渐升高，最高值为与货物经过通道前的环境本底辐射相比，在整个检测过程中，由于本底抑制造成辐射计数减少最大值为本底抑制程度为；由货物产生的净 计 数率增加 为，升 高。图烟花爆竹辐射计数率曲线拆分辐射曲线拆分辐射曲线分别代表了设备组结构相同的伽马探测器模块检测到的辐射计数情况，反映了货物在集装箱内的装载位置对辐射计数率的影响，图为该货物的拆分曲线图。代表设备主柜侧（该设备铭牌侧）下方探测模块辐射计数，为主柜上方探测模块辐射计数；、分别代 表副柜侧（主柜对侧）下方、上方探测模块辐射计数。时间 图烟花爆竹拆分辐射计数率曲线从整体特征上看，探测器个分探测模块辐射强度曲线变化均与图特征基本相同，并且条拆分曲线辐射特征也较为相似，这也从侧面反映出货物在集装箱内装载较为均匀，没有存在明显的上、下、左、右位置差异，这与海关射线机检设备的成像结果一致。辐射计数率方面，下方探测模块辐射计数要髙于上方探测模块，主柜下侧探测器探测到的辐射计数最高。结果分析探测结果定性分析由于货物整体放射性强度较弱，烟花爆竹在大尺寸伽马探测器下的辐射特征与其他放射性强度较高的货物或非放射性货物相比均存在明显差异。图为海关现场检测的天然放射性货物（申报品名：珍珠岩）辐射强度曲线。三条直线分别为设备低、中、高三个报警阈值。从图中可以看出，含放射性较高的货物辐射强度曲线明显超过报警阈值，与图烟花爆竹辐射计数率曲线存在显著差异。时间 图为一般的非放射性货物通过通道式辐射探测设备时的辐射计数率曲线，该曲线表现出了较为明显的本底抑制特征。与图相比，正常非放射性货物在通过设备时，对本底抑制持续的时间更长，在货物及车辆即将离开检测通道时，辐射强度才逐渐升高，直至恢复到检测前的正常本底水平。而烟花爆竹货物对本底抑制持续的时间较短，仅在货物及车辆进人检测通道的很短时间内，出现了本底抑制的特征，随后由于烟花爆竹的天然放射性，辐射强度逐渐上升，直至升高到超出货物及车辆进入通道前的强度，并且在该强度下可以保持一段时间。肘间图非放射性货物辐射计数率曲线探测结果定量对比表所列为烟花爆竹与珍珠岩（放射性货物）及非放射性货物主要放射性检测数据。其中计数净增加量为检测最大值与检测前环境本底之差，反映被测物体对辐射计数率增 加的贝献。图口岸 常见放射性货物（珍珠岩）辐射计数率曲线表三类货物主要检测数据对比货物种类检测前环境本底计数率最小值最大值本底抑制计数净增 加计数净增加比例是否触发设备报警烟花爆竹 否珍珠岩 是非放射性货物 否本底抑制如表所示，从数值上看，非放射性货物对通道内本底环境 本底抑 制程度最高，达到了放射性珍珠岩货物尽管也会对通道内的辐射本底计数造成抑制，但是由于珍珠岩本身放射性影响，填补了货物对本底的抑制，本底抑制程度仅有，在辐射强度曲线中可以忽略不计。烟花爆竹本底抑制程度介于二者之间，为。计数净增加非放射性货物辐射计数增加由于天然本底波动造成，计数净增 加比例为。烟花爆竹计数净增加比例为，与珍珠岩相比，烟花爆竹的放射性强度远远小于珍珠岩。的计数增加也仅在报瞀阈值设置极低的情况下，才有可能触发设备报警。报警阈值分析通过查看该批烟花爆竹实际通过海关通道式设备时的原始数据，货物通过设备时环境本底计数为该设备设置了低、中、高三各报警阈值，在本底计数为，时个报警阈值实际 为别为：。对应的设备底层报警阈值参数分别为、，辐射计数统计 标准差：（）表报普阈值设置对放射性检测的影响报警阈值设定方法报警级别值对应的辐射计数率是否可触发报警低否设备实际报警阈值中否高否低是按一般方法设置报警阈值中 是高否（）（）！（）其中，低报警阈值，中报警阈值，高报警阈值，、该批烟花爆竹检测最大值为，没有超过任一报警阈值，设备未报警。与一般报警阈值值取的设置方法相比，该海关现场设备报警阈值设置明显过高。如按值取的原则，选取、三个数值，对应的辐射计数与报警情况列于表。与该批货物通过设备时辐射计数最大值。相比，当报警阈值参数设为及以下时，货物均可触发设备报警。综合考虑设备最小检测水平和统计涨落引起的误报警率，对应烟花爆竹检测值可设为，报警阈值设置如下：结论烟花爆竹中存在天然放射性同位素，基于海关监管查获实际案例以及本文分析讨论，可以通过海关配备的基于大尺寸探测器的通道式辐射探测设备检测烟花爆竹伪报、瞒报、夹藏等非法走私。由于烟花爆竹内放射性较低，在通道式辐射探测设备下其辐射计数曲线特征与其他放射性物质或非放射性物质均存在较为明显的差异。主要表现在本底抑制程度偏低，且在检测过程中从计数最低点开始有较为明显的提升，最大值超过了环境本底辐射计数率，但最大值与其他放射性物质相比仍明显偏低，增加了检测难度。设备组探测模块特征较为接近，整体辐射计数曲线特征一致，两组低位探测器检测计数率大于两组高位探测器的辐射计数率。吨的烟花爆竹产生的辐射计数净增加为环境本底的，远远小于珍珠岩等货物的放射性。因此，能否成功检测烟花爆竹走私，设备报警阈值设定显得极为关键。报警阈值设置参数的设定既要减少由于环境本底波动、电磁干扰、震动等因素造成的误报警，又要尽可能地检测更小量的辐射增加。综合考虑，值可以设为。海关配备通道式辐射探测设备重点是打击核及其他放射性物质非法贩运。经过不断的实践探索，辐射探测技术在海关的应用得到了拓展，在辅助海关常规监管、促进贸易安全与便利化方面也发挥了重要作用，检测烟花爆竹走私即是其新的应用领域。该技术为打击烟花爆竹走私提供了一种全新的思路和方法，有助于海关全方位加强烟花爆竹出口监管，维护 和保障国 门安全。参考文献：施静娴，赵瑜颉危险货 物集 装箱瞒报、谎报行为原因及治理建议以宁波舟山港宁波港域为例幻集装箱化，（）：危险货物品名表：，（）：江放明，刘正华，袁晓芬，等湖南烟花爆竹放射性污染分析探讨环境监测管理与技术，（）：，庄南甫，黄懿，曾黎初湖南省土壤中天然放射性核素含量 调查研究辐射防护，（）：何林锋，唐方东，滕婧静通道式车辆放射性测控系统对放射性核素活度探测阈值的测定核电子学与探测技术，（）：，（，；，）：，：；