中国辐射卫生  1992, Vol. 1 Issue (2): 65-69  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.1992.02.009

引用本文 

马晓林, 王月兴, 云昌全, 鲁永杰, 苏福强. 核事故现场γ外照射个人剂量的快速估算[J]. 中国辐射卫生, 1992, 1(2): 65-69. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.1992.02.009.
核事故现场γ外照射个人剂量的快速估算
马晓林 , 王月兴 , 云昌全 , 鲁永杰 , 苏福强     
海军医学研究所, 上海
摘要:本文报道了γ射线外照射个人剂量估算的体模实验结果, 给出了不同照射几何条件下的器官剂量、有效剂量当量与个人剂量计读数或人体中心自由空气场照射量的比值(DROP、DROT), 对事故剂量的几种表达方式作了比较, 并讨论了剂量计的佩带位置以及事故剂量快速估算的现场应用问题。

在电离辐射事故或应急照射时,迅速地给出受照者个人剂量的初步估计是十分重要的。使用预定的剂量估算程序及贮备相应的数据库,是一种事故现场应用的快速简便的有效方法。不少报道对不同照射条件下的模型剂量参数进行了分析研究[1, 2].但多限于特定几何条件下的理论计算,且计算模型大都为近似人体形状的均匀体模。木文采用“非均匀组织等效人体模型”(以下简称“体模”)和热释光剂量测量系统,在60Coγ源距人体1~1 m内的19种几何条件照射下,测量了性腺等14种器官、体模各段层中心点及骨骼处的吸收剂量,计算了相应的DROP和DROT实验值,并与常用的几种事故剂量表达参量作一比较,椐此提出一种事故γ外照射个人剂量的快速估算法。经理论计算和加速器及核动力堆辐射场模拟实测,检验了本方法在事故现场应用的可靠性。同时作者还计算了TLD的六种佩带位置处相应的DROP结果,对不同的组合方式作了比较。

一 实验方法 1 体模及剂量计

实验采用四川体模,选取性腺、红骨髓、甲状腺、肺、脑、鼻腔、眼晶体、心脏、心血管、肝、胃、肾、肠等11个器官或组织以及体模各段层中心为测量点,器官剂量计由LiF : Mg,Cu, P粉末封装在聚乙烯管(ϕ3×10mm,壁厚0.5mm)中组成。每个测量点的探测元件分三份样(5mg)取平均值。每次照射时,在照射场与体模相同照射条件的某一固定点,安放一组在两片10mm厚等效组织材料内的监视元件,与体模同时照射及测量,用以计算无模时体模中心原在位的自由空气照射量(Xt),并可修正因照射条件及测量系统的偶然变化所致的影响。实验总测量精度好于± 5 %。

用美国Teledyne公司生产的PB3 (配CaSo4 : Dy—Teflon元件)剂量计(TLD), 测量左前胸、右前胸、左后胸、右后胸、腹中部和眉心这六处的吸收剂量(Dp),TLD分四个测区,以均值表示Dp值。TLD佩带位置见文献[3]

2 照射条件

60Coγ源(20TBq)对体模具有代表性的19种方向进行照射,每次照射量为1.3×10-2C·kg-1.源至体模中心线距离(SAD)为1~4m。射线束入射方向分前向(AP)、背向(PA)、间隔15°(2m、3m处)和顶部垂直向(VA)方式。体模取位及各方向几何角度见文献[4]

3 剂量计算

器官或组织吸收剂量计算的方法和使用的参数同文献[5]。有效剂量当量的计算以ICRP26号报告书提出的权重因子[6]换算成男性的WT, m,其余组织取0.35.即选取5个接受剂量较大的组织,每个WT, m取作0.07。个人剂量计典型佩带位置(左前胸)坐标取X=-10, Y=11,Z=25。Dp值以TLD读出照射量乘以换算因子0.96得出[7]

对事故剂量常用的表达量,红骨髓造血干细胞活存加权等效剂量(DSW)、人体中线加权平均剂量(Dac)、红骨髓加权平均剂量(Dm)的计算均按北京放射医学所方法[8]

二 结果与讨论

表 12为前述器官(或组织)的吸收刘量与Dp、Xt的比值DROP及DROT。对于DROP值, 当SAD>1m时,除PA外的实验值与文献[2]的计算结果近似,表明人体尺寸、器官位置等参数的不同对估算器官剂量或有效剂量当量的影响不大,且随着放射源距的增大而减弱,当SAD在3m以上时变化不明显。PA条件因剂量计在体模“反面”,使DROP不论SAD大小均有较大的比差。因此,当事故照射条件主要为PA方式时,应校正Dp值。对于DROT值,所有实验条件下的测量结果较为接近。但在VA照射时,无论DROP或DROT,比值差均有较大差异,其中性腺剂量与Dp (或Xt)相差近20倍。

表 1 器官吸收剂量与剂量计读位的比位(DROP)(10-2Sv/rad)

表 2 器官吸收剂量与体模中心自由空气照射量比值(DROT)(10-2Sv/R)

表 3列出了常用的事故剂量表示量与有效剂量当量(HE)的比值。除了用Dp作为比较的PA方式外,其它表示量的估算结果是近似的,表明在本实验条件下,可用其中一种来估计事故剂量。由表 3可见,用Xt估计剂量的方法不易受照射几何条件影响。因此,事故时尽可能准确地获得现场自由空气照射量率,对提高估算结果的可信度是重要的。

表 3 事故剂量表达形式的比较

对TLD不同佩带方式的测试结果见附图 1。在单独佩带方式中,Dp1(左前胸)与Dp3 (右前胸)值是接近的,其它方式均不及两者有效。若以其中一个为依据来估算个人剂量,在PA方向都有成倍的误差。对于组合方式(Dp1, 2-左前后胸;Dp3, 4-右前后胸),便可明显地改善DROP值,并且当: SAD > 2m的其它照射条件时与Dp1结果是相近的。但是,VA照射的TLD各种佩带方式无明显改善,均有几倍的高估值,应作为快速估算时的特例考虑。

附图 佩带方式对HE的影响

表 4列出了Dp1及Dp1, 2与常用事故剂量表示参量的值,显示出组合方式较单一的效果好,在AP和PA条件下,均可以用TLD剂量迅速给出事故剂量的初步估计。

表 4 佩带方式对事故剂量参数影响

表 5列出了使用体模在静电加速器(AP, SAD=lm)和核动力反应堆(SAD = 1m,近似全向照射)“事故现场”的实测结果。可见,在上述特定条件下不同能量的γ射线照体模,其DROP和DROT比值差别是很小的,表明本方法适宜在较硬γ谱的现场事故估算中应用)。此外,在某钴源室大剂量照射事故时,作者应用本方法中场照射量估算法(即Xt→DROT)对两例受照人员(~10Gy)进行了快速剂量估算,数小时给出的剂量估计与二个月后最终详细估算结果的差别不超过10% (一例5%,另一例8%),并与临床症状相符合。

表 5 不同能量照射时DROP和DROT比值
三 结语

研究表明,在γ外照射辐射事故现场,通过个人剂量计读数或场空气照射量测定,查DROP、DROT及事故参量的方法可以迅速有效地获得个人剂量。本方法模拟事故测量时,可在2~3小时内给出估算结果,且使用简便,易于掌握,其估量值误差不大于±20%,这对于辐射防护剂量的精度要求、快速估算方法的时间限制以及现场应用条件因素来说也都是允许的。然而,由于实验条件的局限,给出估算值仅是一种初步估计。为了提高快速估算的可信度,在实际使用时应尽可能准确地了解事故现场的有关资料,其照射基本资料是,辐射场照射量率分布及变化;人员受照几何条件,包括人体至源的距离、周围屏蔽散射、人员体位姿态和活动情况;人体受照方式,如全身或局部、相对均匀程度、一次或分次照射及时间等。同时,方法运用应符合实验结论(文献4,5)中提出的限定条件和要求。

(本工作得到复旦大学加速器实验室、辽宁劳动卫生研究所以及海军某基地的大力协助,在此一并致谢)

参考文献
[1]
Marugama T, et al. Determinations of organ or tissue doses and effective doses equivalent[J]. J.Radiat.Res, 1981, 22: 182. DOI:10.1269/jrr.22.182
[2]
Kramer R, et al. On the calculation of the effective dose equivalent, Radiat[J]. Prot, Dosim, 1982, 3(1): 13.
[3]
马晓林, 等. TLD佩戴位置对估算γ线外照射事故个人剂量的影响[J]. 核电子学与探测技术, 1989, 9(5): 295.
[4]
马晓林, 等. 快速估算γ线外照射事故个人剂量的实验研究[J]. 核技术, 1990, 13(9): 571.
[5]
史元明. 60Coγ射线外照射的有效剂量当量[J]. 辐射防护, 1982, 2(6): 401.
[6]
李树德译.国际放射防护委贝会第26号出版物, 辐射防护标准.北京: 原子能出版辻, 1977年: 第31页.
[7]
陈霓. 热释光探测器及其应用[M]. 北京: 原子能出版社, 1982: 122.
[8]
史元明, 等. 60Coγ射线外照射事故剂量的几种表示方法的比较[J]. 辐射防护, 1981, 1(4): 1.