射線檢測數字化成像技術在核電施工中應用可行性的研究

易昌順

摘要：射線檢測可以說是核電的最關鍵的無損檢測方法。但目前傳統的檢測技術已不能滿足當前的需要。因此，對射線檢測方法的需求已經迫在眉睫，數字化成像技術可以有效地替代實現射線檢測，通過高質量的工作效率實現射線檢測，射線檢測技術可以替代膠片實現核電建設中的射線檢測。因此，本文分析和討論了數字化成像技術在核電建設中進行射線檢測的可行性。

關鍵詞：射線檢測;數字化成像技術;核電施工;可行性研究

射線檢測主要體現在核電站設備安裝、役前、在役檢查過程中管道的射線檢測中，在核電無損檢測領域一般采用傳統膠片攝影的檢測技術，其問題主要體現在較長的檢測周期、較大的人員輻照風險、人力和物力的消耗、膠片的存儲困難等。

計算機射線成像是一種非膠片射線成像技術，它代替膠片來完成射線檢測，通過使用存儲熒光成像板檢測到的輻射，所述計算機射線成像技術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效率。與傳統的膠片檢測技術相比，數字化成像技術可以有效地代替膠片技術，實現射線檢測結果的數字化呈現。

一、射線檢測數字化成像技術簡介

通過對國內外射線檢測數字化成像基礎的現狀進行分析，發現目前常用的成像技術有CR與DR兩種。CR系統是計算機放射成像系統，DR系統是數字放射成像系統。兩種數字化成像技術都備受關注，目前DR系統因為其有更強的數據處理能力，因此在工作效率上可以有效取代CR系統，相比之下CR系統更符合我國實際使用情況，其可以作為更普遍的使用系統，而DR系統的執行會受到實際成本高這一因素干擾，從而影響DR系統的廣泛使用。

二、CR、DR技術的應用前景

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

CR技術是一種新技術， 不同于膠片射線照相技術，其主要通過存儲熒光成像板代替膠片來實現射線照相檢測， 幫助解決傳統的處理時間較長（主要為裝片、曝光、洗片時間）等問題。同時還彌補了傳統效率低下的問題，其優勢在于用成像板代替膠片，使得檢測結果趨向數字化。

從拍攝操作上來看，CR方法與膠片方法基本相同，其優勢在于可以通過反復使用的IP板來代替膠片，另外CR技術可以在明亮的環境下進行光學處理，而膠片只能在黑暗的環境下進行化學處理，在檢查操作過程中，CR可以通過更高的分辨率來呈現出更加清晰的圖像。

DR系統可以帶來更高的量子檢測效率，同時更高的成像速度，更高的圖像質量，都越來越符合人們對于速度和質量的雙重追求，系統技術優勢明顯，即使DR系統的效率優勢極其明顯，但是在執行成本上，CR系統的購買成本以及運行成本相對較低。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。

三、CR，DR技術的工藝特性

（一）CR系統

CR系統的關鍵所在就是建立缺陷試樣庫，針對核電站焊縫常見的缺陷，建立了一種厚度為10～70 mm的缺陷試驗庫，包括各種類型的缺陷。考慮到CR技術和膠片技術的細節顯示能力的不同，通過對特定測試塊的研究和各種工藝參數的驗證，可以得到最佳的工藝參數。

（二）DR系統

DR檢測系統可以簡單的用射線源，檢測對象，射線成像探測器，圖像數字化系統，數字圖像處理系統來表示。采用x射線直接轉換，創建數字格式圖像，使得成像環節相對減少，從工作效率上曝光時間比CR短。而且，DR系統不會因為光學散射而造成圖像模糊，其主要由像素尺寸大小決定，使得對于影像的細微結構更加細致，成像效率更高。。

四、CR，DR技術的可行性研究分析

許多研究測試對于CR、DR技術方法的選定特征和核電測試的實際應用還有待完善，因此數字成像技術在核電導管全面分析領域中需要通過的數字成像方法進行針對性地選擇，以此來實現CR，DR技術應用的可行性，詳情如下。

（一）高效性

CR成像技術特點明顯，檢測結果數字化，可進行計算機觀察評價，無暗室處理過程，整個過程包括曝光、掃描、讀取和圖像存儲，整體速度較快快，效率也得到有效提升高，而且整個操作過程基本不受溫度影響，消除了暗室處理，有利于環保。

DR成像技術通過直接轉換x射線先使得成像環節減少，從而實際工作效率高，而且其清晰程度主要由像素尺寸大小決定，因此DR系統在成像質量上更高，從成像質量和速率上CR將會被DR所取代。

（二）靈敏度

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

由于數字化成像技術在對比度與寬容度上有較大的動態范圍，而且DR檢測器的高度靈敏，可以實現數字化成像的量子檢測效率的提高，可由原來傳統的20～30%提高到60至70%。

（三）實用性

就實用經濟性而言，在硬件成本的投入方面，CR技術的一次性投資要遠大于膠片，但是運行成本比膠片低，因為IP板重復使用次數在千次以上，在人力及時間消耗方面，可以降低暗室處理人員的調動，同時還可以有效大量降低存檔相關的工作量，CR技術掃描時間一般較短，一般在三分鐘以內，即使是整個的掃描、讀取、存儲等過程也不過十五分鐘而已。另外又因為其曝光量有較大的活動范圍，不僅有效減少了重拍次數，還在很大程度上節約了的時間和人力。

DR的電子成像板是由大量微小的薄膜晶體管探測器排列而成，由于電子轉換模式的不同，分為間接轉換型和直接轉換型，直接轉換型系統中線掃描成像檢測器為線狀結構，可以保證x射線管，水平狹縫以及探測器在垂直方向保持同步的均勻運動，使得可以實現掃描一次就得到圖像拍攝的效果。另外線掃描成像時間短，所需要的x射線劑量相對較低，它具有動態范圍較寬以及相對較低的價格，使得其實用性更強。

（四）適用性

考慮到核電在役檢查階段，實施射線檢測的工況條件，大多空間狹小，照明度差，有些屬于高處作業，CR設備的體積相對較小。CR系統與DR系統比較，其優勢是便攜，讀出設備與成像板分離，其動態特性線性度更好，適用于惡劣環境。而就實際維修費用來說，DR可以較大程度的降低x射線劑量，使得照片曝光的時間降低。不僅使得操作人員受照劑量下降，降低x線機的負荷，可以有效的延長機器的相對壽命，降低維修費用。

五、結語：

本文對射線檢測技術進行了對比，進一步對可用于核電領域管道焊縫對比試驗的工藝參數進行完善。通過對核電領域各系統管道焊縫中射線檢測數字化技術與傳統膠片技術的比較，從技術的特點、可行性、靈敏度、經濟性等方面進行其可行性分析，同時從操作適應性角度分析了CR和DR技術在核電建設中應用的可行性探究分析，從整體上完善了可行性的實際操作分析。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國國家質量監督檢疫總局.GB/T21355—2008無損檢測-計算機射線照相系統的分類[S].北京：中國標準出版社， 2008.

[2] 中華人民共和國國家質量監督檢疫總局.GB/T21356—2008無損檢測-計算機射線照相系統的長期性穩定性與鑒定方法[S].北京：中國標準出版社， 2008.