在对大型放射医疗设施的屏蔽设计时, 一个很重要的计算参数, 即环境剂量控制目标值(或称剂量约束值, ρ值), 通常以导出剂量率目标值mSv·wk^-1表示, ρ的取值大小关系到计算出来的屏蔽防护厚度与最终的防护效果评价。

1 控制目标值

控制目标值是一种剂量约束值, 确定合理可行的控制目标值, 需要考虑以下诸因素。

1.1 防护最优化

ICRP第60号出版物中对剂量限值的解释为“剂量限值只是防护体系的一部分, 其目的在于考虑了经济和社会因素之后, 使剂量达到可以合理做到的尽量低的水平。它不能视为一个目标, 按委员会的看法, 它代表经常、持续、有意识的职业照射可以合理地视为刚好达到可以忍受程度的边缘上的一点” ^[1]。ICRP用以下三个词来表述照射(或危险)的可忍受程度。

1.1.1 不可接受的

在正常照射情况下, 受照剂量超过剂量限值是不可接受的。

1.1.2 可忍受的

意指这种照射不是受欢迎的, 但是还可以合理地忍受的。剂量限值就是在“不可接受的”与“可忍受的”区域内的一条分界线。

1.1.3 可接受的

是指可以不需进一步改进而可以接受的, 也就是防护是已经最优化的。

据此, 我们确定的控制目标值, 不是剂量限值, 而是低于剂量限值的一个可以合理达到的剂量水平, 用剂量限值的一个分数来表示, 如1/10或3/10。

1.2 历史经验与现实情况

多年来, 我国对放射工作人员的个人剂量监测结果表明^[2], 年均剂量当量, 医用诊断X射线工作者及工业探伤人员分别为2.06 mSv, 2.01 mSv; 而核医学与放射治疗人员则分别为1.39 mSv, 1.25 mSv; 几乎都低于或接近于年剂量限值(20 mSv)的1/10, 这是历史情况。而今大多数放射工作人员的心理状态是要求尽量低到本底水平或接近本底水平, 实际上要求与公众的控制目标值在相同水平上, 这就是现实情况。

1.3 审管部门和用户的要求

在对某地区某一放射工作单位进行屏蔽防护设计确定计算参数ρ时, 在运用上述最优化原则的基础上, 还要考虑当地审管部门和用户的具体要求。例如要求防护效果达到或接近本底水平, 则ρ的取值就要相应降低, 才能满足其要求。

考虑上述情况, 结合笔者的实践经验, 认为控制目标值一般定位不大于年剂量限值的1/10(职业照射)和3/10(公众照射)较为合适, 审管部门或用户有特殊要求者, 另当别论。

鉴于我国居民所受天然辐射年有效剂量总计为2 300 μSv, 而其中陆地γ辐射所致剂量为540μSv^[2], 对公众照射的控制目标值取其年剂量限值的3/10(333μSv), 已经低于540 μSv, 足以达到可接受的水平。

2 导出剂量率目标值

上述控制目标值是用年剂量核算的, 而在进行屏蔽设计时, 则用周剂量率(mGy·wk^-1)来表示; 在进行防护效果监测评价时, 则用每小时剂量率(mGy·h^-1)来表示。因此, 需要以年剂量控制目标值为基础, 推导出剂量率目标值。

以往采用导出剂量率目标值是将年剂量限值除以2 000 h (一年工作50周, 每周工作40 h)而得的商。如旧标准公众剂量限值为5 mSv·a^-1, 除以2 000 h, 其商为2.5 μSv·h^-1, 换算成周剂量为2.5 μSv·h^-1 ×40 h =100 μSv·wk^-1(0.1 mSv·wk^-1); 同理, 职业照射导出剂量率为25 μSv·h^-1, 其周剂量率为1 mSv·wk^-1。新标准发布后, 按上述推导方式, 则公众照射与职业照射的导出剂量率分别为0.5μSv·h^-1和10 μSv·h^-1, 换算成周剂量率分别为0.02 mSv·wk^-1和0.4 mSv·wk^-1。这在GBZ T 152- 2002标准中即采用此数值为γ远距离治疗室设计时的剂量限值ρ。

笔者认为, 按上述方法推导的剂量率目标值进行屏蔽设计过于偏安全, 因为没有哪种放射工作全年不间断地照射2 000 h, 作为公众成员也很少一直停留在照射区域内接受照射。实践经验证明, 按上述剂量率目标值设计的屏蔽防护, 经监测多在本底或接近本底水平。而我们要探求的是在经过工作负荷和区域居留因子修正后能满足年剂量限值的1/10或3/10的导出剂量率目标值。

根据笔者的实践经验及有关资料介绍和有关标准规定, 屏蔽防护设计时的导出剂量率目标值, 不分职业照射或公众照射均取2.5 μSv·h^-1(或0.1 mSv·wk^-1), 比较适宜, 理由如下。

2.1 实际验证

以15 MV医用加速器照射室的屏蔽防护设计为例, 假设照射室墙外监测仪器读数为2.5 μSv·h^-1, 而该加速器每天照射100个野, 每个野平均照射300 cGy, 照射时间为1 min, 而100个野共计照射100 min, 墙外居留因子T =1/4(公众)和T=1(职业人员), 则全年250 d实际照射时间为250×100 ÷ 60=417(h), 换算成年累积剂量, 则公众为2.5 μSv·h^-1 ×417 h×1/4=260 μSv·a^-1, 此值低于其年剂量限值的3/10(333 μSv); 职业人员的年累计剂量为2.5 μSv·h^-1×417 h ×1 =1042.5 μSv·h^-1, 低于其年剂量限值的1/10(2 mSv)。

2.2 国外资料

IAEA建议以2.5 μSv·h^-1为最好; 澳大利亚定为3 μSv·h^-1[4], 瑞典医科达公司对治疗室外所有区域最大允许剂量计算值均采用2.5μSv·h^{-1 [5]}。

2.3 国内资料与相关标准

香港采用3 μSv·h^{-1 [4]}; 国家标准GBZ 132-2002、GBZ 143-2002、GBZ/T 150-2002等均采用2.5 μSv·h^-1定为环境剂量控制标准。

3 防护效果评价方法

以往对导出剂量率目标值国家无明确规定, 而对防护效果评价方法也无统一要求。因此, 在执行过程中曾引起一些争议, 例如, 对同一个屏蔽体防护效果监测结果, 有的直接用仪器读数(剂量率)评价, 说不合格; 而有的将该仪器读数(剂量率)换算成年累积剂量, 并经工作负荷与居留因子的修正后, 认为合格。有的认为只要不超过年剂量限值就合格, 不必再采取防护措施, 而有的则以年剂量限值的1/10为评价标准。

笔者认为, 对屏蔽防护效果的评价应符合最优化原则, 即应将监测结果经过工作负荷与居留因子的修正, 换算成实际接受的年累积剂量作为评价的依据比较合理。但这样比较繁琐, 不能在现场做出评价, 而且用户也难以提供相对准确的工作负荷。因此, 笔者考虑以上述导出剂量率目标值2.5 μSv·h^-1作为直接评价标准比较合理。因为在导出剂量率目标值时已考虑到对工作负荷与居留因子的修正问题。而且屏蔽设计时采用的剂量率目标值应当与防护效果评价标准相一致。

综上所述, 笔者认为在屏蔽防护设计和屏蔽体防护效果评价时, 对职业照射与公众照射均采用导出剂量率目标值2.5μSv·h^-1是比较合理可行的。