核医学领域中的放射性废液主要是患者和受检者的排泄物(包括呕吐物)、放射性药物(试剂)的残留液、放射性器皿及放射性工作人员的洗涤液等。这些废液会随污水排入医院的下水道系统, 再排放到院外而污染环境。尤其是甲状腺疾患治疗者用药后第2~10 d, 医院总排放口污水中¹³¹I浓度, 可能超过国家标准的限值。因此, 核医学单位的放射性废水管理是不可忽视的。

按照国家有关规定, 核医学诊疗产生的放射性废液及患者的放射性排泄物应单独收集^[1]。同时凡Ⅰ级工作场所和开展放射药物治疗的核医学单位应设有放射性污水池(即放射性衰变池, 以下简称衰变池), 以存放放射性污水直至符合排放要求^[2]。为了给医院的核医学的发展和排放标准的变化留下一定的安全空间, 在条件许可的条件下, 凡开展核医学的诊疗单位可设置衰变池。笔者以福建省某医院为例, 简单介绍放射性污水池的设计方法。

1 设计原则

衰变池的结构和容积必须保证核医学科所排放的放射性废液, 经衰变池后满足审管部门的排放标准, 可直接排入普通公用下水道。为此, 衰变池的设计应满足以下原则:

(1) 放射性废液至少应贮存10个半衰期后, 才可随污水排入普通公用下水道^[3];

(2) 每月排放的总活度不超过10ALImin(放射性工作人员对核素的年摄入量最低限值ALImin, 是相应于职业照射的食入和吸入ALI值中的较小者)^[4];

(3) 每一次排放的活度不超过1ALImin^[4]。

2 计算方法与过程

目前, 对于国内一般开展核医学诊疗的医院而言, 衰变池只要对¹³¹I能满足上述设计原则, 对其他的放射性药物(试剂)也基本可以满足并有很大的安全系数, 因此大多以¹³¹I的排放为对象进行核医学衰变池放射防护设计。下面就以¹³¹I排放为例, 具体计算衰变池的设计过程。

2.1 计算¹³¹IALImin值

(1) 根据GB18871-2002计算:放射性核素j的年摄入量限值(I_{j, L})计算公式^[4]:

式中:D_L:相应的有效剂量的年剂量限值, mSv。(其中:公众为1mSv, 职业人群为20mSv); e_j:核素j的单位摄入量所致的待积有效剂量的相应值, Sv·Bq^-1。

查GB18871-2002表B3, ¹³¹I吸入e(g)_1μm为7.6×10^-9, e(g)_5μm为1.1×10^-8; 食入e(g)为2.2×10^-8。由此可得, ¹³¹I的职业人群的ALImin为:

最后可计算, ¹³¹I每月排放的总活度限值:10ALImin=4.54 ×10⁵Bq

(2) 根据查GBZ133-2002表B.1^[3], ¹³¹I的ALImin为1× 10⁶Bq。由此可算出,

¹³¹I每月排放的总活度限值10ALImin为1×10⁷Bq。

从上述两各方法计算所得¹³¹I的ALImin有不同的结果, 从偏安全考虑, 我们采用根据GB188871-2002的计算值, 即¹³¹I每月排放的总活度和一次排放分别不能超过4.54×10⁵Bq和4.54×10⁴Bq。

2.2 每月排放¹³¹I衰变至10ALImin所需时间

计算的基本假设:①每名甲状腺癌病人¹³¹I治疗最大用量:7.4×10⁹ Bq; ②病人出院时体内残留¹³¹I携带量限值^[2]:400MBq(0.4×10⁹ Bq); ③病人一般住院8d中, ¹³¹I从尿中排出量约为给药量的66%^[5]; ④病房设有2张病床, 为计算方便, 每月最多收治4名病人假设同一天用药。

因此, 每月4名病人住院期间总排放¹³¹I活度为1.95×10¹⁰ Bq。其排泄物衰变至10ALImin约需15.4物理半衰期(T_1/2= 8.04d), 即124d。

2.3 衰变池总容积

该核医学科平均每天有40人次排放至衰变池, 加之其他用水排放约每人5L, 平均每天排放至衰变池的废液约200L。由此可算得能容纳124d污水的衰变池总容积为24.8m³, 考虑到病人入院¹³¹I核素的排放与衰变是随时间变化的动态过程, 并留有一定安全系数, 实际设计总容积可为40m³。

2.4 衰变池结构

同样, 考虑到¹³¹I核素的排入到衰变池是与时间变化的动态过程, 为了使衰变池的物理结构更加符合污水排入、流动、核素衰变的动态过程, 将衰变池设计为三级连续式衰变池, 每池容积约为16m³。考虑有生活粪便污水一并排出, 在衰变池前设置化粪池, 有效容积为20m³, 用以沉淀消化固形物, 其所含的放射性也得以衰减并防止固形物进入衰变池, 衰变池必须恰当选址, 池底和池壁应坚固、耐酸碱腐蚀和无渗透性, 应有防止泄漏措施^[3], 池盖与废水液面应有20cm的距离, 衰变池盖板的砼厚度不小于30cm。图 1为放射性污水池(衰变池)结构示意图。

3 讨论

(1) 放射性污水从排入到排出, 放射性物质在污水池衰变等因素都是随时间变化的复杂动态过程, 精确计算将需要很多可变的数学参数, 计算过程极其复杂而且也不一定准确。我们把其作简单化的静态处理, 然后计算结果给以一倍安全系数, 再将衰变池分隔模拟动态变化过程, 使整个设计过程变得简化而实用。

(2) 多年来, 我们采用上述设计方法, 设计了多家医院核学科的衰变池, 到目前为止, 尚未有有关环境审管部门对排放提出异议, 因此, 从实践结果来看, 这样设计方法也是可行的。