加速器机房采用单折L型迷路防护门的散射X射线和散射光中子的屏蔽计算, 在文献^[1]中有详细介绍, 在此不作赘述。笔者介绍15 MV医用电子加速器机房迷路内、外墙体厚度计算对机房门的影响和迷路外墙对迷路内散射光中子的屏蔽效果, 以确定迷路内、外墙最佳厚度。迷路内、外墙体厚度计算是依据《γ远距治疗室设计防护标准》(GBZ/T152-2002)中规定的控制剂量限值P, 在放射区, 取P=0.04cG y/w k, 公众区, 取P=0.002cG y/wk。在实践中, 有的厂家、专家和学者推荐放射区, 取P=0.01cG y/w k, 公众区与标准相同。

1 计算迷路内、外墙体总厚度

迷路内、外墙体总体屏蔽厚度计算公式为

(1)

式中, S_i为防护计算点i对漏、散射线总墙体屏蔽厚度, cm; TVT为十分之一值层, cm; W_u为距源1m处周工作负荷, cG y/w k; T为居留因子; n为安全系数, 一般n=2;a=0.001;d为防护计算点至源距离, m; P为防护计算点区域内控制剂量限值, cG y/wk; d₁为源皮距, m。

对于15 MV加速器的X射线, 普通混凝土的TVT=42.2 cm, HVT=12.7 cm, 设W_u=2 ×10⁵ cG y/w k。由于计算点A至源点距离不固定, S_A的计算原则是计算值与预置值相同为最佳屏蔽厚度, 预置S_A=154 cm。由图 1可知, C点为等中心, 计算点A为公众区T=1, P=0.002 cGy/wk, d₁=1m, d=8+0.3=8.3 m。将TVT、W_u和a值代入(1)式, 得迷路内外墙总厚度为此值与预置值相同, A点漏、散射线的总屏蔽厚度为154 cm。

2 迷路内、外墙体屏蔽厚度及其防护效果估算

泄漏射线屏蔽厚度计算公式为:

(2)

式中, 各参数的含义与(1)式相同。

迷路外墙对迷路内散射光中子屏蔽可用下式计算^[2]:

(3)

式中, 为迷路外墙外侧散射光中子有效剂量率; 为迷路内散射光中子有效剂量率, 对15M V X射线迷路内散射光中子有效剂量率为t为迷路外墙体厚度, cm。

依据迷路内取不同剂量限值P, 可推算出迷路内、外墙厚度, 然后分别计算出对漏射线和散射光中子防护效果, 其方法如下:

(1) 迷路内为放射区, 取P=0.04cG y/wk, T=1/4, 预置迷路内墙为81cm, 由图 1可知d=4.36+0.81+0.3=5.47m, 其余TVT、W_u、n、a值与(1)式相同, 代入(2)式, 可求出迷路内墙对漏射线屏蔽厚度为计算结果与预置值相同, 内墙取81cm合适, 则迷路外墙t₁=S_A-S_D=73cm。

泄漏辐射经81 cm迷路内墙屏蔽后, 在机房门口的泄漏辐射量可按下法计算。由图 1所示, EC=4.36+0.81+2.1=7.27m, EB=5.9m, d_B1=BC+0.3=9.66m, FG=SD=81cm, 因为△BEC∽△HFG, 所以HG=FG/EC ×BC=81/7.27 ×9.36=104 cm。加速器等中心剂量率则门口剂量率为因为K=2ⁿ, 为经HG=104 cm墙体屏蔽后在B点的剂量率, 即n·HVT=104cm, 由此可得, , 代入已知值HVT, 可求得泄漏辐射对门口剂量的增量。因此, 只能屏蔽散射X射线的机房门是不能屏蔽如此大的辐射泄漏量的。

把t₁代入(3)式, 则迷路外墙外侧散射中子剂量为 此时中子剂量影响可略去不计。

(2) 迷路内取P=0.01cGy/wk, 同理把P值代入(2)式, 可算得迷路内墙S_D=FG=107cm, 迷路外墙t₂=47cm, HG=138cm, 此时机房门口B点泄漏辐射量可按上述方法计算得在最大剂量照射下, 这个泄漏辐射对防护门影响是可以接受的。把t₂代入(3)式, 则迷路外墙外侧为公众区, 散射光中子剂量为比公众区限值高出2.8倍。若迷路外墙加厚一个HV T, 即t=47+12.7=60cm, 则 中子剂量达到公众区水平。

3 结论

综合上述计算结果表明, 迷路内、外墙由P=0.04cG y/wk计算结果确定, 对A点公众区漏散X射线和散射光中子的屏蔽是满意的, 但迷路内墙不能消除泄漏辐射对防护门的影响, 会导致机房建成后, 机房门口辐射水平超过2.5μSv/h的限值。当迷路内墙用P=0.01 cG y/w k计算结果确定, 迷路内墙可以消除泄漏辐射对机房门的影响, 但迷路外墙不能挡住散射光中子对A点区的影响。因此, 单纯采用这两种方法中的一种确定迷路内、外墙厚度均有不足之处, 只能采用P=0.01cG y/wk计算结果确定迷路内墙厚度, 而迷路外墙再加一个HV T值作为迷路外墙厚度值, 这样既可以消除泄漏辐射对机房门的影响, 又可以挡住散射光中子对A点区影响, 笔者认为这是一种迷路内、外墙厚度确定的最佳选择。