辐射防护效果估算

1评价标准

《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871–2002)对职业人员和公众的年有效剂量限值分别为20mSv和1mSv，在射波刀机房防护设计时，按职业人员剂量限值5mSv、公众年剂量限值0.1mSv进行剂量约束。

2估算模式和结果

2.1四周墙外射波刀刀头在水平方向可自由转动，最大仰角不超过22°，因此，射波刀机房水平方向四面墙体均为主射墙。主射线按下式计算：(1)其中：式中：Hpri-主射线X剂量当量，Sv/a；SAD-源与等中心点的距离，取0.8m；d-参考点与等中心点的距离，m；Bpri-主射线透射因子；tbarrier-屏蔽墙厚度，m；TVL1-第一个十值层厚度，取37cm；TVLe-平衡时的十值层厚度，取33cm；W-工作负荷，取80000Gy/a；U-束定向因子，保守均取1；T-居留因子，北侧控制室取1，其它方向取1/16。机房各侧防护墙外参考点人员年附加剂量为：东侧，1.5×10-5mSv/a；西侧，0.02mSv/a；北侧，0.45mSv/a。由于散射线和漏射线辐射剂量显小于主射线，在主射线束定向因子保守均取1的条件下，可不考虑四周墙外散射线和漏射线的影响。2.2屋顶外屋顶外主要考虑散射线和漏射线的影响。散射线的计算公式如下：式中：Hp-散射线X剂量当量贡献，Sv/a；Bp-散射线的透射系数；-散射比，取2.77×10-3；F-照射野面积(距等中心点1m处)，取45cm2；dsca-辐射源至患者的距离，取0.8m；dsec-参考点距患者的距离，取6m；TVLsca-散射线的十值层厚度，取26cm。其余符号含义与公式(1)、(2)相同。漏射线的计算公式如下：式中：HL-漏射线X剂量当量，Sv/a；n-调强因子，取15；BL-漏射线的透射系数，计算方法同公式(2)；其余符号含义与公式(1)、(2)相同，对漏射线TVL1取34cm；TVLe取29cm。散射线对机房顶棚外的参考点人员的年附加剂量为2.8×10-4mSv/a，漏射线为0.046mSv/a。2.3防护门外根据IAEASafetyReportsSeriesNo.47所述，防护门外的剂量率贡献由以下四部分组成：(1)主射线经墙散射至门外的剂量HS；(2)漏射线经迷路口墙散射到门外的剂量HLS；(3)经病人体表散射产生的剂量当量HPS；(4)漏射线直接穿过迷路墙至门外的辐射剂量HLT。不考虑门材料的屏蔽，其计算公式分别如下：式中：0-主射线至墙散射的反射系数，取2.7×10-3；A0-最大照射野投影在主射墙上的面积，取2.5m2；Z-主射线经迷路第二次散射时的反射系数，取8.0×10-3；AZ-主射线经散射面散射后至迷路外墙内表面投影的散射面积，取4m2；dh-辐射源至主射墙距离，取5m；dr-主射墙散射面中心至迷路口中心线的距离，取6m；dz-门至迷路口中心的距离，取8m；Lf-漏射率，取0.1%；1-漏射线的反射系数，取6.4×10-3；A1-入口可见墙面积，取8m2；dsec-迷路中心至辐射源的距离，取7m；dzz-迷路散射面到门的距离，取8.5m；()-病人体表散射的初级散射比，取1.39×10-3；2-病人体表散射的反射系数，取2.2×10-2；dL-辐射源至门外参考点的直线距离，取7m；tbarrier-漏射线在中穿过迷道内墙的厚度，取2m。经计算，HS=0.075mSv/a，HLS=0.29mSv/a，HPS=0.24mSv/a，HLT=3.1×10-4mSv/a。经防护门屏蔽后的HTot-shield再按下式计算：式中：f取0.23；TVLpb-防护门处铅十值层厚度，取5mm；tbarrier-pb-防护门的铅当量厚度，为6mm。由上述四项因子综合，射波刀运行对防护门外人员的X射线附加年个人剂量当量估算值为0.09mSv/a。由于射波刀刀头可水平方向自由转动，因此还需考虑主射线直接穿过迷路内墙和防护门的辐射剂量当量率贡献，取束定向因子为0.1，居留因子为0.25，则剂量估算值为0.036mSv/a(忽略防护门屏蔽)。2.4估算结论综上所述，该射波刀机房周围各参考点人员年附加个人剂量估算值可满足(GB18871-2002)剂量限值和约束值的要求，若考虑主射线直接穿过迷路内墙和防护门的可能性，则门外参考点的估算值为0.126mSv/a，将略高于0.1mSv/a的公众年剂量约束值。

3讨论

(1)与传统医用加速器机房不同，射波刀机房四周墙体均应视作主屏蔽墙，屏蔽计算过程中当充分考虑主射线影响时，散射线和漏射线影响可以忽略。(2)若射波刀头无法主射上方，则顶棚可视作副屏蔽墙，应主要考虑散射线和漏射线影响，由于射波刀漏射线调强因子较大、且照射野相对较小，一般漏射线影响占主要份额。(3)由于射波刀可自由转动，在防护门和迷路墙设计中，应充分考虑主射线直接穿过迷路内墙、防护门的可能性，可考虑将迷路内墙临近防护门的部位加厚，以确保防护效果。

作者：张轶 单位：上海市辐射环境监督站