加速器主屏蔽区外剂量率解析算法与实测比较

加速器主屏蔽区外剂量率解析算法与实测比较
Feng Zechen;Ma Yongzhong;Sun Yaru;Zhu Weijie;Wang Shijin;Lou Yun 【摘要】屏蔽是确保加速器机房外关注点剂量率和剂量满足控制目标的重要措施,屏蔽厚度的优化设计一般采用解析算法,其可靠性需验证.选取加速器主屏蔽区外10个位点和1个无均整高剂量率模式的位点对加速器主屏蔽区外剂量率采用IAEA 47号报告和GBZ/T 201.2中的解析算法进行计算,并将计算结果与实测结果进行比较.结果表明,采用IAEA 47号报告中的参数计算出的主屏蔽区外剂量率值均高于采用GBZ/T 201.2中的参数的计算结果,采用GBZ/T 201.2中的参数的计算结果与实测结果更加接近,个别位点的实测结果高于采用GBZ/T 201.2中参数的计算结果,其原因可能是混凝土墙的施工厚度不足.GBZ/T 201.2的解析算法可合理估算主屏蔽区外的剂量率,在施工过程中应严格控制施工质量,确保混凝土密度、混凝土墙厚度等与设计值保持一致.
【期刊名称】《辐射防护通讯》
【年(卷),期】2019(039)001
【总页数】3页(P11-13)
【关键词】加速器;屏蔽;剂量率
【作者】Feng Zechen;Ma Yongzhong;Sun Yaru;Zhu Weijie;Wang Shijin;Lou Yun
【作者单位】;;;;;
【正文语种】中文
【中图分类】TL501
0 引言
加速器是应用最多的放射治疗设备，产生高能量的X射线，需要对其使用场所进行屏蔽以确保机房外关注点剂量率和年剂量满足控制目标要求。

加速器屏蔽的计算方法国际上主要有IAEA 47号报告[1]、NCRP 151号报告[2]、IPEM 75号报告[3]和ISO 16645—2016[4]，国内有《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》(GBZ/T 201.2—2011)[5]。

上述报告和标准中的屏蔽计算方法在原理上是一致的，只是计算过程中所采用的参数有所不同：GBZ/T 201.2中的计算参数与NCRP 151中的相同；IPEM 75—1997中采用的是平均什值层，其2017年的修订版认为NCRP 151中区分第一什值层和平衡什值层更科学，计算参数引用了NCRP 151中的数据；ISO 16645—2016中提出了简化计算，并建议采用平衡什值层。

对屏蔽区外剂量率解析计算时IAEA 47号报告和GBZ/T 201.2中的计算参数如何进行最优化选取，还需验证。

本文选取加速器主屏蔽区外10个位点和1个无均整高剂量率模式的位点，对加速器主屏蔽区外剂量率不同解析算法与实测进行比较分析，为选取合理的计算参数提供参考。

1 材料与方法
选取4台加速器的机房的10个加速器主屏蔽区点位和1个无均整高剂量率模式(FFF模式)加速器的主屏蔽区做为研究对象，实际测量使用X、γ剂量率仪
6150AD6/H+6150AD-b/H，由中国计量科学研究院检定，校准因子为0.99，校准因子不确定度为8.5%(k=2),仪器能量响应为±30%(23 keV～7 MeV)，检测条件为在相应能量的X射线，照射野F=40 cm×40 cm，普通加速器等中心处辐射输出量率为3.6×108 Sv·m2/h，无均整模式下等中心处辐射输出量率为
1.44×109 Sv·m2/h，测量和计算的关注点均为屏蔽区墙外30 cm处，测量时有
用束中心轴垂直于检测区平面对加速器照射野对应的主屏蔽区进行巡测并记录最大值。

主屏蔽方向为水平时有用束中心轴垂直于主屏蔽区水平照射，主屏蔽方向为室顶时有用束中心轴竖直向上照射。

对机房主屏蔽外关注点剂量率按式(1)计算：
(1)
式中，为加速器有用线束中心轴上距产生治疗X射线束的靶(简称靶)1 m处的常用最高剂量率，μSv·m2/h，对于普通加速器输出量率为3.6×108 Sv·m2/h，无均整模式加速器输出量率为1.44×109 Sv·m2/h；R为辐射源点(靶点)至关注点的距离，m；B为屏蔽透射因子，由式(2)计算：
B=10-(X+TVL-TVL1)/TVL
(2)
式中，X为主屏蔽厚度，m；TVL为平衡什值层，cm；TVL1为第一什值层，
cm(IAEA 47号报告的TVL和TVL1的相同，GBZ/T201.2的TVL和TVL1不同)。

不同能量X射线在混凝土中的什值层数值列于表1。

表1 不同能量X射线有用线束在混凝土的什值层X射线能量(MV)GBZ/T
201.2TVL1 (cm)TVL (cm)IAEA 47TVL1 (cm)TVL
(cm)10413738.938.915444143.243.218454344.544.5
2 结果与讨论
加速器主屏蔽外剂量率解析算法所用参数及计算结果与实测结果列于表2，测量时对主屏蔽区外进行巡测并记录最大值。

表2 加速器主屏蔽外剂量率解析算法与实测结果机房X射线能量(MV)主屏蔽方向靶点至关注点距离(m)主屏蔽厚度(m)IAEA 47(μSv/h)GBZ/T 201.2(μSv/h)实测值
(μSv/h)1#15水平7.82.59.85.69.715水平7.22.511.36.63.315室顶
6.02.516.39.53.82#10水平9.32.29.26.06.910水平6.72.651.20.700.623#10水平
7.32.80.430.230.3510水平9.32.29.26.05.6101)水平9.32.236.824.221.6 10
室顶5.82.47.24.51.24#18室顶7.22.4422.816.44.318室顶7.22.4422.816.44.4 1)无均整模式。

由表2可见，X射线能量相同时，采用IAEA 47号报告参数计算的主屏蔽区外剂
量率高于采用国家职业卫生标准GBZ/T 201.2参数值的计算结果，个别位点的实
测值高于GBZ/T 201.2的计算值，其原因可能来自其混凝土墙的施工厚度或混凝
土密度不足。

采用两种参数的计算结果与实测值相较，总体上是采用GBZ/T 201.2参数的计算结果比较接近实测值。

各机房水平方向主屏蔽区外剂量率的实测值与按GBZ/T 201.2计算值均小于10 μSv/h，水平方向主屏蔽区外的场所居留因子均小于1/2，满足GBZ/T 201.2的剂量率控制目标值要求。

室顶的实测值比GBZ/T 201.2计算值偏小50%～80%，这可能是因为计算时忽略了室顶设有的吊顶、防水、管道、风机等的屏蔽效果，从而造成计算结果偏大；对同一位点进行重复测量，测量结果的一致性较好。

曹兴江等[6]对2个加速器机房周围剂量当量率理论计算和实际测量结果进行了比
对研究，其计算和测量时使用的加速器等中心处辐射输出量率为3.6×108
μSv·m2/h，计算采用的是IAEA 47号报告的TVL参数，测量结果均小于理论计
算结果(偏小30%～56%)，与本文研究结果一致。

3号机房的加速器无均整高剂量率模式，由于在去除均整块后射线的平均能量有所下降，这与Kry等对加速器机房的无均整高剂量率模式的屏蔽防护研究结果一致[7]。

3 结语
采用IAEA 47号报告参数计算的主屏蔽区外剂量率均高于GBZ/T 201.2的计算值，
采用GBZ/T 201.2中的参数的计算结果更接近实测值，但部分点位的实测值高于采用GBZ/T 201.2中的参数的计算值，其原因可能由于混凝土墙的施工厚度或混凝土密度不足所致，采用GBZ/T 201.2中的解析算法可合理估算主屏蔽区外的剂量率，建议在施工过程中应严格控制工程质量，确保混凝土密度及施工厚度应与设计值一致。

参考文献
【相关文献】
[1] IAEA. Radiation Protection in the Design of Radiotherapy Facilities[R]. IAEA safety reports series No.47, 2006.
[2] National Council on Radiation Protection and Measurements. Structural Shielding Design and Evaluation for Megavoltage X-and Gamma-Ray Radiotherapy Facilities[R]. NCRP Report No.151, Bethesda, 2005.
[3] Design and Shielding of Radiotherapy Treatment Facilities[R]. 2017. In: IPEM Report 75, 2nd Edition
[4] ISO. Radiological Protection-medical Electron Accelerators-requirements and Recommendations for Shielding Design and Evaluation[S]: ISO 16645-2016, 2016
[5] 中华人民共和国卫生部. 放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分: 电子直线加速器放射治疗机房: GBZ/T 201.2—2011[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.
[6] 曹兴江, 杜翔, 杨春勇, 等. 加速器机房周围剂量当量率理论计算和实际测量结果的对比研究[J]. 中国辐射卫生, 2015,24(06):577-579.
[7] Kry S F, Howell R M, Polf J, et al. Treatment Vault Shielding for a Flattening Filter-free Medical Linear Accelerator[J]. Physics in medicine and biology, 2009,54(5):1265-1273.。