临床核医学应用放射性核素进行疾病的诊断和治疗, 属于开放型放射性操作, 为防止放射性污染扩散, 保障操作者及周围环境的安全, 需要在专门设计的通风橱内进行操作。根据笔者从事辐射防护工作之所见, 目前市售通风橱在设计上不甚完善, 而在辐射防护书刊中亦罕见有关通风橱的设计资料。为此, 笔者根据核医学之用途及操作性质, 参考有关资料^[1], 总结已有的经验, 提出如下之设计方案, 以供参考。

1 设计思路

对通风橱的设计, 主要考虑以下几点。

1.1 安全性

根据核医学常用放射性核素^99mTc、¹³¹I和¹⁸F的特性, 必须采取内照射防护和外照射防护兼顾的措施, 才能保证安全。

1.1.1 内照射防护措施

① 通风橱之密闭性能和通风排气过滤性能良好, 防止¹³¹I产生的气溶胶扩散。②通风橱上端之排气管道口, 必须超过30m范围内最高建筑3 m以上。③通风橱内壁及台面的材料必须光滑、防渗、耐酸碱, 易清除污染。④通风橱内设有净水和污水管道。

1.1.2 外照射防护措施

通风橱四壁和平台(操作者可能受到照射的范围), 对所用放射性核素产生的γ射线应有足够的屏蔽防护。

1.2 适用性

通风橱的规格、橱台、下橱、橱门及其附属设施的设计, 均应符合安全、方便、灵活和一橱多用的原则。

1.3 耐久性

所用材料与配件耐磨损、耐腐蚀, 防锈, 结构合理, 不易损坏。

1.4 艺术性

造型美观、设计巧妙、用料考究、价位适中。

2 结构形式 2.1 整体结构

常用通风橱有三种类型:即顶抽式、自然通风式和狭缝式。目前市售通风橱大多为前两种, 其结构简单, 造价低, 但其排风效果难以满足核医学之开放型操作。狭缝式通风橱在其顶部和后侧设有排风狭缝, 后侧部分的狭缝可设一至两条(见图 1), 由于上、中、下三个部位都设有排气口, 而且气流流经狭缝时, 有节流效应, 使通风橱内有一股较强的负压气流, 而操作口处的风速比较均匀, 适用于各类操作, 但其结构相对复杂, 制作比较麻烦。通风橱的外型, 可根据使用要求和制作工艺做成直形(见图 2), 下直上斜形(见图 1)或其他形状。

通风橱的整体结构大致如图 2所示。

2.2 基本尺寸

通风橱的单元平面尺寸应根据各种实验内容和要求来决定。通风橱每单元长度一般为1 200~1 800 mm, 如果单橱不能满足使用要求时, 可以考虑双橱并列; 通风橱的深度一般取800~850 mm; 通风橱的台面高度一般为850~900 mm; 操作口的开口高度, 通常取800 mm左右; 通风橱的橱内净高一般≥1 500 mm。通风橱的上部可设管道检修橱, 直封至平顶(见图 3), 通风橱的台面及其以下至地面的部分亦可采用砖混结构做成下橱, 用于存放实验用的试剂或物品。

2.3 橱壁

分为前壁、侧壁和后壁, 一般采用透明材料(例如5 mm厚的玻璃)或不绣钢制作。为了便于将放射性物质输送到通风橱内, 可在右(或左)侧壁的下端设置一个小推拉门或平开门。如果在通风橱内操作放出γ射线或硬β射线的放射性核素, 其侧壁和前壁的下半部尚需考虑设置一定的屏蔽防护; 其后壁一般都紧贴室内的墙壁。狭缝式通风橱靠近后壁的档板可用塑料、厚玻璃或不绣钢制作。前壁设有操作口橱门。

2.4 操作口橱门

常用者有三种形式, 即上下推拉式、左右推拉式与平衡锤式。用两侧插销定位的上下推拉式使用上不太方便; 左右推拉式适用于通风橱操作口较长, 通风橱的门又不易上下动作者; 平衡锤式系用平衡锤的作用, 使上下推拉方便, 能任意停在所需的位置, 可根据房间与通风橱设计的具体情况, 将平衡锤引至后壁内(见图 4a), 引至下橱(见图 4b)或设在橱顶以上(见图 4c)。

为防止操作时放射性物质逸出, 可在橱门上设手套孔。

2.5 附属装置 2.5.1 灯具

宜采用日光灯照明, 灯的位置应设在顶部橱外, 以防腐蚀和污染, 照明开关设在橱外。

2.5.2 排水槽与水漏

应在台面上设置排水槽和水漏, 用于对台面和内壁的清洗, 使废水排放至专用下水道。

2.5.3 冷、热水龙头

可设在侧壁靠近外缘处, 避免在连接软管时工作人员的头肩部伸入橱内, 阀门可设在台面的前下缘。

2.5.4 过滤器

设在通风橱的顶部(见图 2)。若开瓶分装¹³¹I溶液, 需要吸附原瓶装内的气态碘。对此, 宜采用对¹³¹I吸附性能良好的椰子壳活性炭过滤器。

2.5.5 通风机

最好安装在屋顶以减轻噪声和振动。宜选用适用于通风橱的离心式风机。通风机的选配有两个条件:一是根据通风橱的排风量来选择通风机的风量; 二是根据活性炭过滤器的阻力, 来选择通风机的风压。风量和风压(全压)是通风机的二个重要参数。

2.5.5.1 风量的确定

风机的风量要根据通风橱的排风量来选择。排风量的计算公式^[2]如下:

式中, L—排风量(m³/s); F—通风橱操作口面积, 按全部打开计算(m²); V—操作口风速(m/s), 国家标准GBZ120-2002规定, "生产和操作放射性核素或药物的通风橱, 在半开的条件下风速不应小于1 m/s"。

上述排风量的计算结果再乘以1.1~1.2, 以克服由于风管及机壳积聚污物等不利因素。

2.5.5.2 风压的确定

首先要了解过滤器的阻力, 再乘以1.1 ~1.2的余量, 以克服使用过程中产生的不利因素。核医学用吸附气态碘粒状活性炭过滤器的阻力大致在80~120 Pa (其阻力大小与过滤器面积及过滤层的厚度有关)。要选用风压略大于过滤器阻力的通风机。

3 讨论 3.1 通风橱的屏蔽防护

通风橱的台面防护及四壁对γ射线的屏蔽防护, 应根据所用放射性核素发射的射线类型与活度, 通过计算来确定。如果操作射线能量较高的¹³¹I, 单靠通风橱本身的屏蔽防护难以达到防护要求时, 可在通风橱内放置附加防护屏。

3.2 气态¹³¹I的产额与处理 3.2.1 产额

据孟斌等人的实验研究表明^[3], 在原装的¹³¹I溶液中所含的气态¹³¹I, 主要是在¹³¹I溶液生产过程中产生的。原瓶装活度为1.81×10⁹ Bq和4 ×10⁹ Bq的¹³¹I溶液, 在原瓶中产生的气态¹³¹I的活度分别为3.7 ×10⁶ Bq和3.81 ×10⁶ Bq, 若将其全部释放至空间, 可污染1×10⁴m³的空间(放射工作场所空气中的容许浓度为333Bq/m^3[4]), 这说明对气态碘的污染不可忽视。

3.2.2 处理方法

一是采用椰子壳活性炭过滤器将其吸附; 二是可用50 ml的大注射器将原瓶装¹³¹I溶液上层的气态放射性碘抽出, 再将其注入到瓶装活性炭中吸附。瓶装活性炭外层有铅罐屏蔽, 有一根输液管从活性炭中引出至铅罐外, 以便向活性炭内注入抽出来的气态碘。

3.3 通风橱的适用性

上述通风橱的设计同样可用于其他开放型放射性核素的操作(例如放射性发光涂料的操作)以及非放射性化学毒物的操作。