医用电子直线加速器机房的环境辐射水平及其存在的问题
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(1) 屏蔽计算有误或考虑不周 f 照射室为半地下结构 ,近地表处的墙体仅 015～1 m ,明 显地比照射室房顶 (即一楼地面) 厚度 118 m 薄得多 ,以致墙外 X 射线吸收剂量率高达 8 800 ×10 - 8 Gy/ h 。在采取地面辅筑 50 cm 普通砼和墙体增加 80 cm 重晶石砼等补救措施后 ,X 射 线吸收剂量率降至 516 ×10 - 8 Gy/ h 。
图 1 电子加速器房平面示意图 Fig. 1 The plane of electron linear
accelerator building
的 X 射线吸收剂量率大于 1 000 ×10 - 8 Gy/ h ,其余的小于 550 ×10 - 8 Gy/ h 。
表 1 加速器房环境辐射水平监测结果1) Table 1 The monitoring results of the environmental radiation levels around electron accelerator buildings
不确定度小于 ±8 %。仪器每次使用前均用检验源
检验其效率 ,效率大于 ±5 %的作效率修正 。
加速器型号 、照射室主屏蔽墙 (包括房顶) 厚度及
监测结果列于表 1 。由表 1 可见 :f 、h 和 i 三间照射室
·
墙外 X 射线吸收剂量 率 D 大 于 1 000 ×10 - 8 Gy/ h (mrad/ h) ,其中以 f 照射室为最大 , 达 8 800 ×10 - 8 Gy/ h ,其余的小于 100 ×10 - 8 Gy/ h ; d 照射室房顶上
主屏蔽墙
厚度/ m
214 213 119 212 212 015～110 219 211
·
108 D/ Gy·h - 1 1716 115 1812 614 016 8 800 9314 3 690
材质
重晶石砼 普通砼 重晶石砼 普通砼 重晶石砼 重晶石砼 普通砼 普通砼
116
> 1 000
注 :1) 剂量率监测结果均已扣除环境辐射本底值
(2) Hale Waihona Puke Baidu护过度 对于 15 MeV X 射线束 ,屏蔽墙厚度为 210～211 m (重晶石砼) 已足够 。
增刊 赵明华等 :医用电子直线加速器房的环境辐射水平及其存在的问题
153
造成过度防护的原因为 :1) 照射室离邻近建筑物过近 ,有的仅 2 m ,故加大了安全裕度 ,如 a 加 速器房 ;2) 屏蔽计算有误 ,如 e 加速器房顶厚 2164 m ,后改为 212 m ,仅此一项节约重晶石砼 36 m3 ,约合 514 万元人民币 ;3) 建设单位因对放射性缺乏足够的认识而提出不尽合理的要 求。
医用电子直线加速器 (简称电子加速器) 是治疗恶性肿瘤的先进设备 ,我省已从国外引进 了 10 余台 。同一台电子加速器可以发射电子束和 X 射线束两种射束 。射线最大能量大都为 15 MeV ,有的可达 18 MeV ,使用频率较高的为 15 MeV 。在 15 MeV X 射线照射条件下 ,距焦 斑 1 m 处的 X 射线空气吸收剂量率为 180 Gy/ h ,最大照射域为 40 cm ×40 cm 。电子加速器的 机头 (出束口) 可作 360 °回转 ,以便让射束从不同方位投向病灶 ,减小病灶周围健康组织所受 的辐射剂量 。为了掌握电子加速器常规运行对周围环境的影响 ,需对电子加速器房周围环境 的辐射水平进行监测 ,并根据监测结果提出一些值得探讨的问题 。
最大值 。监测过程中治疗台上无病人 ,X 射线主射束
直接射向屏蔽墙 。测量仪器为国产 SG2102 型 (量程
为 (1～1 000) ×10 - 8 Gy/ h) 和美国 Bicron 型 (量程为 (4～200 000) ×10 - 8 Gy/ h) X2γ剂量率仪 。监测仪器
由计量部门定期作效率 、能量响应刻度 ,刻度因子的
Abstract :The monitoring result s of t he environmental radiation levels around medical elect ron lin2 ear accelerator buildings and problems associated wit h t hem are described. The result s show t he majority of t he accelerator buildings have a bit higher radiation levels t han t he background ones , and some of t hem are unusurally high. The main reason resulted in high radiation levels is faulty design for t he radiation shielding. At t he same time , individual cases appeared over protection a2 gainst t he radiation are also indicated. Key words :radiation environmental monitoring ; radiation shielding ; elect ron linear accelerator
摘要 :对医用电子直线加速器房周围环境辐射水平进行了监测 。结果表明 :大多数加速器房的环 境辐射水平仅略高于环境本底水平 ,若干加速器房的辐射水平明显偏高 。偏高的主要原因在于辐 射屏蔽设计有误 ,个别加速器房存在防护过度的问题 。 关键词 :辐射环境监测 ;辐射屏蔽 ;电子直线加速器 中图分类号 :X837 文献标识码 :A 文章编号 :100026931 (2000) S020151203
(4) 设计人员的专业知识有待提高 一般的建筑设计院缺乏辐射防护专业人员 ,对辐射 防护规定提出的年剂量限值 ,以及剂量限值不能直接用于设计和工作安排的目的的理解有失 偏颇 ;或者是套用现成图形 ,随意加大或减小屏蔽厚度 。
(5) 施工问题 g 加速器房施工时正值暑热季节 ,为了散发混凝土凝固时放出的热量 ,在 浇灌混凝土时加入了占混凝土体积 10 %～15 %的鹅卵石 ,影响了普通砼的屏蔽能力 ,使墙外 吸收剂量率 (9314 ×10 - 8 Gy/ h) 略高于设计值 。
ZHAO Ming2hua , N I Shi2ying , L IU Hong2shi , YAN G Wei2geng , SHAO Hai2jiang
( Zhejiang Provi nce Envi ronmental R adiation Monitori ng Center , Hangz hou 310012 , Chi na)
收稿日期 :2000201210 ;修回日期 :2000203230 作者简介 :赵明华 (1939 —) ,男 ,浙江宁波人 ,教授级高级工程师 ,辐射防护专业
152
原子能科学技术 第34卷
2 现场监测及结果
现场监测在电子加速器常规运行条件下进行 , X
线的最大能量及照射域均取电子加速器所能达到的
加速器 房代号
a b c d e f g h i
加速器 型号
Mevat ro n Mevatron K Saturrne 41 Saturrne 43F
Mevat ro n Varian 2300C/ D
Mevatron K Mevatron KD2
Saturrne 41
材质
重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 普通砼 普通砼 碎铁块砼
综上所述 ,在加速器房的辐射防护中出现了屏蔽能力不足 、防护过度 、考虑欠周等问题 ,以 致造成环境隐患或资源浪费 。为杜绝上述现象的发生 ,须提高设计人员的设计水准 。
The Environmental Radiation Levels Around Medical Electron Linear Accelerator Buildings and Related Problems
(3) 照射室布局不尽合理 i 加速器房内加速器的安放位置为 V 型 ,控制室阻挡 X 射线 主射束的屏蔽墙体由外墙 116 m 和迷道隔墙 112 m 碎铁块砼组成 ,相当于 412 m 普通砼 ,远超 过实际需要 ,但由于迷道过短和防护门屏蔽能力不足 ,门外吸收剂量率高达 500 ×10 - 8 Gy/ h ; 另一侧外墙为 116 m ,相当于 214 m 普通砼 ,也显得屏蔽能力不足 ,以致墙外吸收剂量率大于 1 000 ×10 - 8 Gy/ h 。
加速器房的防护通常针对 X 射线束 ,只要满足了对 X 射线束的防护要求 ,也就满足了对 电子束的防护要求 。
感生放射性主要由中子引起 。对 15 MeV X 射线应考虑14N (γ,n) 13N 反应 ,其反应阈能为 1016 MeV 。假设电子束流为 1 mA (偏保守) ,经计算 ,中子产额为 212 ×1010 s - 1·mA - 1 ,墙外 剂量当量率限值取 20 ×10 - 8 Sv/ h 时 ,墙体应采用 112 m 厚普通砼 。由于 15 MeV 电子加速器 房的墙体厚度远大于 112 m ,故在充分考虑其 X 射线屏蔽后 ,中子防护问题即可得到满足 。
屋顶
厚度/ m
212 217 119 214 212 1177 216 114
·
108 D/ Gy·h - 1 1510 170 50 1 080 111 7113 166 550
3 讨论
根据现场监测结果可以看出 :大多数加速器房的屏蔽能满足防护要求 ,有的甚至有过度防 护的问题 ,只有少数加速器的屏蔽显得不足 。可能有下列几方面因素 。
1 加速器房概况
电子加速器房由照射室 、迷道 (L 型或 S 型) 、控制室 、辅助机房和候诊室组成 (图 1) 。在 照射室内电子加速器的安装位置一般是机头回转面与迷道平行 ( P 型) 或与迷道垂直 ( V 型) 。 加速器房的屏蔽材料大都采用普通砼 (2135 g/ cm3) 和重晶石砼 (312 g/ cm3) ,个别的用碎铁块 砼 (316 g/ cm3) 。
第34卷增刊 2000年9月
原子能科学技术 Atomic Energy Science and Technology
Vol. 34 ,Suppl. Sep . 2000
医用电子直线加速器房的环境辐射水平 及其存在的问题
赵明华 ,倪士英 ,刘鸿诗 ,杨维耿 ,邰海江
(浙江省环境放射性监测站 ,浙江 杭州 310012)
图 1 电子加速器房平面示意图 Fig. 1 The plane of electron linear
accelerator building
的 X 射线吸收剂量率大于 1 000 ×10 - 8 Gy/ h ,其余的小于 550 ×10 - 8 Gy/ h 。
表 1 加速器房环境辐射水平监测结果1) Table 1 The monitoring results of the environmental radiation levels around electron accelerator buildings
不确定度小于 ±8 %。仪器每次使用前均用检验源
检验其效率 ,效率大于 ±5 %的作效率修正 。
加速器型号 、照射室主屏蔽墙 (包括房顶) 厚度及
监测结果列于表 1 。由表 1 可见 :f 、h 和 i 三间照射室
·
墙外 X 射线吸收剂量 率 D 大 于 1 000 ×10 - 8 Gy/ h (mrad/ h) ,其中以 f 照射室为最大 , 达 8 800 ×10 - 8 Gy/ h ,其余的小于 100 ×10 - 8 Gy/ h ; d 照射室房顶上
主屏蔽墙
厚度/ m
214 213 119 212 212 015～110 219 211
·
108 D/ Gy·h - 1 1716 115 1812 614 016 8 800 9314 3 690
材质
重晶石砼 普通砼 重晶石砼 普通砼 重晶石砼 重晶石砼 普通砼 普通砼
116
> 1 000
注 :1) 剂量率监测结果均已扣除环境辐射本底值
(2) Hale Waihona Puke Baidu护过度 对于 15 MeV X 射线束 ,屏蔽墙厚度为 210～211 m (重晶石砼) 已足够 。
增刊 赵明华等 :医用电子直线加速器房的环境辐射水平及其存在的问题
153
造成过度防护的原因为 :1) 照射室离邻近建筑物过近 ,有的仅 2 m ,故加大了安全裕度 ,如 a 加 速器房 ;2) 屏蔽计算有误 ,如 e 加速器房顶厚 2164 m ,后改为 212 m ,仅此一项节约重晶石砼 36 m3 ,约合 514 万元人民币 ;3) 建设单位因对放射性缺乏足够的认识而提出不尽合理的要 求。
医用电子直线加速器 (简称电子加速器) 是治疗恶性肿瘤的先进设备 ,我省已从国外引进 了 10 余台 。同一台电子加速器可以发射电子束和 X 射线束两种射束 。射线最大能量大都为 15 MeV ,有的可达 18 MeV ,使用频率较高的为 15 MeV 。在 15 MeV X 射线照射条件下 ,距焦 斑 1 m 处的 X 射线空气吸收剂量率为 180 Gy/ h ,最大照射域为 40 cm ×40 cm 。电子加速器的 机头 (出束口) 可作 360 °回转 ,以便让射束从不同方位投向病灶 ,减小病灶周围健康组织所受 的辐射剂量 。为了掌握电子加速器常规运行对周围环境的影响 ,需对电子加速器房周围环境 的辐射水平进行监测 ,并根据监测结果提出一些值得探讨的问题 。
最大值 。监测过程中治疗台上无病人 ,X 射线主射束
直接射向屏蔽墙 。测量仪器为国产 SG2102 型 (量程
为 (1～1 000) ×10 - 8 Gy/ h) 和美国 Bicron 型 (量程为 (4～200 000) ×10 - 8 Gy/ h) X2γ剂量率仪 。监测仪器
由计量部门定期作效率 、能量响应刻度 ,刻度因子的
Abstract :The monitoring result s of t he environmental radiation levels around medical elect ron lin2 ear accelerator buildings and problems associated wit h t hem are described. The result s show t he majority of t he accelerator buildings have a bit higher radiation levels t han t he background ones , and some of t hem are unusurally high. The main reason resulted in high radiation levels is faulty design for t he radiation shielding. At t he same time , individual cases appeared over protection a2 gainst t he radiation are also indicated. Key words :radiation environmental monitoring ; radiation shielding ; elect ron linear accelerator
摘要 :对医用电子直线加速器房周围环境辐射水平进行了监测 。结果表明 :大多数加速器房的环 境辐射水平仅略高于环境本底水平 ,若干加速器房的辐射水平明显偏高 。偏高的主要原因在于辐 射屏蔽设计有误 ,个别加速器房存在防护过度的问题 。 关键词 :辐射环境监测 ;辐射屏蔽 ;电子直线加速器 中图分类号 :X837 文献标识码 :A 文章编号 :100026931 (2000) S020151203
(4) 设计人员的专业知识有待提高 一般的建筑设计院缺乏辐射防护专业人员 ,对辐射 防护规定提出的年剂量限值 ,以及剂量限值不能直接用于设计和工作安排的目的的理解有失 偏颇 ;或者是套用现成图形 ,随意加大或减小屏蔽厚度 。
(5) 施工问题 g 加速器房施工时正值暑热季节 ,为了散发混凝土凝固时放出的热量 ,在 浇灌混凝土时加入了占混凝土体积 10 %～15 %的鹅卵石 ,影响了普通砼的屏蔽能力 ,使墙外 吸收剂量率 (9314 ×10 - 8 Gy/ h) 略高于设计值 。
ZHAO Ming2hua , N I Shi2ying , L IU Hong2shi , YAN G Wei2geng , SHAO Hai2jiang
( Zhejiang Provi nce Envi ronmental R adiation Monitori ng Center , Hangz hou 310012 , Chi na)
收稿日期 :2000201210 ;修回日期 :2000203230 作者简介 :赵明华 (1939 —) ,男 ,浙江宁波人 ,教授级高级工程师 ,辐射防护专业
152
原子能科学技术 第34卷
2 现场监测及结果
现场监测在电子加速器常规运行条件下进行 , X
线的最大能量及照射域均取电子加速器所能达到的
加速器 房代号
a b c d e f g h i
加速器 型号
Mevat ro n Mevatron K Saturrne 41 Saturrne 43F
Mevat ro n Varian 2300C/ D
Mevatron K Mevatron KD2
Saturrne 41
材质
重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 重晶石砼 普通砼 普通砼 碎铁块砼
综上所述 ,在加速器房的辐射防护中出现了屏蔽能力不足 、防护过度 、考虑欠周等问题 ,以 致造成环境隐患或资源浪费 。为杜绝上述现象的发生 ,须提高设计人员的设计水准 。
The Environmental Radiation Levels Around Medical Electron Linear Accelerator Buildings and Related Problems
(3) 照射室布局不尽合理 i 加速器房内加速器的安放位置为 V 型 ,控制室阻挡 X 射线 主射束的屏蔽墙体由外墙 116 m 和迷道隔墙 112 m 碎铁块砼组成 ,相当于 412 m 普通砼 ,远超 过实际需要 ,但由于迷道过短和防护门屏蔽能力不足 ,门外吸收剂量率高达 500 ×10 - 8 Gy/ h ; 另一侧外墙为 116 m ,相当于 214 m 普通砼 ,也显得屏蔽能力不足 ,以致墙外吸收剂量率大于 1 000 ×10 - 8 Gy/ h 。
加速器房的防护通常针对 X 射线束 ,只要满足了对 X 射线束的防护要求 ,也就满足了对 电子束的防护要求 。
感生放射性主要由中子引起 。对 15 MeV X 射线应考虑14N (γ,n) 13N 反应 ,其反应阈能为 1016 MeV 。假设电子束流为 1 mA (偏保守) ,经计算 ,中子产额为 212 ×1010 s - 1·mA - 1 ,墙外 剂量当量率限值取 20 ×10 - 8 Sv/ h 时 ,墙体应采用 112 m 厚普通砼 。由于 15 MeV 电子加速器 房的墙体厚度远大于 112 m ,故在充分考虑其 X 射线屏蔽后 ,中子防护问题即可得到满足 。
屋顶
厚度/ m
212 217 119 214 212 1177 216 114
·
108 D/ Gy·h - 1 1510 170 50 1 080 111 7113 166 550
3 讨论
根据现场监测结果可以看出 :大多数加速器房的屏蔽能满足防护要求 ,有的甚至有过度防 护的问题 ,只有少数加速器的屏蔽显得不足 。可能有下列几方面因素 。
1 加速器房概况
电子加速器房由照射室 、迷道 (L 型或 S 型) 、控制室 、辅助机房和候诊室组成 (图 1) 。在 照射室内电子加速器的安装位置一般是机头回转面与迷道平行 ( P 型) 或与迷道垂直 ( V 型) 。 加速器房的屏蔽材料大都采用普通砼 (2135 g/ cm3) 和重晶石砼 (312 g/ cm3) ,个别的用碎铁块 砼 (316 g/ cm3) 。
第34卷增刊 2000年9月
原子能科学技术 Atomic Energy Science and Technology
Vol. 34 ,Suppl. Sep . 2000
医用电子直线加速器房的环境辐射水平 及其存在的问题
赵明华 ,倪士英 ,刘鸿诗 ,杨维耿 ,邰海江
(浙江省环境放射性监测站 ,浙江 杭州 310012)