放射卫生  1989, Vol. 2 Issue (1): 22-24  

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林道川, 翁志根. 60Co治疗机房屏蔽防护设计评价[J]. 放射卫生, 1989, 2(1): 22-24.

文章历史

收稿日期:1988-12-26
60Co治疗机房屏蔽防护设计评价
林道川 1, 翁志根 2     
1. 上海医科大学肿瘤研究所;
2. 上海医科大学放射医学研究所

长期以来,我们沿用苏联经验,60Co机防护屏蔽(以下均指混凝土屏蔽ρ=2.35g/cm3)墙普遍较英美等国设计的厚,尤其副防护屏蔽更是如此。为了总结经验教训,使今后60Co机房设计更加合理,我们调查并测试了上海6家医院7台60Co机的防护屏蔽情况,就发现的问题提出一些看法,供同道参考。

一 防护剂量测定方法

用日本ALOCKA—ICS303γ射线监测仪测量屏蔽外环境照射量。此监测仪可测10keV~10MeV的光子,误差7%,于1988年5月经上海市计量局校正。测量条件:60Co射野开至最大,测量主防护屏蔽外环境照射量,射束方向垂直于主防护屏蔽。测量副防护屏蔽和机房门外环境照射量,射束方向垂直于地面。另外,还采用中国医学科学院放射医学研究所提供的热释光元件(LiF-HSA),对60Co机主、副防护屏蔽外和机房门外进行月累积照射量的测定。此热释光元件和刻度用的镭源均经全国剂量比对。

60Co机房屏蔽厚度计算

目前我国的60Co机房防护屏蔽厚度的计算方法很多,为了简化运算,我们根据美国国家放射防护委员会(NCRP)第49号报告[1]所提供的表、图和各项数据,整理出不必查图的60Co机主、副防护屏蔽厚度计算公式如下:

1.主防护屏蔽厚度设计计算公式:

(1)

2.副防护屏蔽厚度设计计算公式:

以散射线为主,兼考虑漏射线防护的屏蔽厚度计算公式:

(2)

以漏射线为主,兼考虑散射线防护的屏蔽厚度计算公式[2]

(3)

上述公式中:W—工作负荷(R/WK at 1m);U—利用因子;T—占据因子;P—周限制照射量(R/wk);dsec,dpri—源到考察点的距离(m);dsca源到人体皮肤距离(m);n—安全系数,一般取2;公式(1)的常数“2”表示主射线1gK值和查B透射曲线值之间差额的补偿;公式(2)中的常数“2”表示增加一个90°散射线半值厚度用来对少量漏射线的防护;公式(3)中的常数“2”表示增加一个半值厚度用来对散射线的防护。

本公式与NCRP第49号报告图 12、15之间的误差见表 2

表 2 公式计算与查图法屏蔽厚度*比较
三 调查测试结果

1.60Co机屏蔽外环境照射量:7台60Co机控制室环境及副防护屏蔽外环境照射量基本上均为本底水平。主防护屏蔽外环境照射量有3台较高,分别为3、5和20mR/h,其余4台分别为0.06、0.05、0.05mR/h及本底值。

用TLD测定了7台60Co机的年累积照射量:主、副防护屏蔽外平均为53.2和35mR;机房门外有铅门与无铅门差别甚大,前者为60mR,后者达358.8mR,相差近5倍。

2.60Co机房屏蔽厚度、大小和迷路类型:表 1列出有关调查数据。7台机房的房门,3台为玻璃门,1台为薄铁皮门,3台为2~3mm厚的铅门。7台机房的迷路均为Z型。

表 1 7台60co机房屏蔽厚度、面积和高度

*60Co机最大容量>5000Ci

3.本文公式计算与NCRP49号报告查图法所求屏蔽厚度比较:两种方法所得数据列于表 2

4.实际需要屏蔽厚度与原设计屏蔽厚度比较:根据每台Co治疗机的现有工作负荷,以达到同样的防护水平确定计算参数,计算实际需要的屏蔽厚度,并与原设计厚度比较,其结果见表 3

表 3 7台60Co机屏蔽厚度实际需要值与原设计值比较
四 讨论

1,关于主防护屏蔽厚度;由表 3可知,在7台60Co机中,有4台主防护屏蔽原设计厚度分别超过实际需要厚度56、33、26和20cm。其余3台60Co机的主防护屏蔽厚度不足,是因为50年代建造时,依安装低居里治疗机设计,而现在却安装高居里者所致。

2.关于副防护屏蔽厚度:由表 3可知,根据现有工作负荷,7台60C0机副防护屏蔽原设计比实际需要厚度多余17~64cm。即使在W=1.5×105R/wk at 1m, T=1, d=4m, P=0.01R/wk和2倍安全系数条件下,按上述公式(2)或(3)计算,其副防护屏蔽厚度也只需要58或67.4cm。

某些资料表明(见表 2表 4),一般60Co机主、副防护屏蔽厚度之比值大于2。但是本文调查的7台60Co机,其主、副防护屏蔽之比值仅为1.38,甚至有一台的主、副防护屏蔽厚度相等,显然这是不合理的。究其原因,是计算方法问题。

表 4 加拿大产Theratron-780型60Co机屏蔽设计标准

国外生产的60Co机对漏射线的限制是非常严格的,源在投照位置时,漏射线所占比例一般都低于1/2000。我们对Theraron-780C新型60Co机所测结果,漏射线只片原射线的1/6000。由于漏射线所占比例远低于1/1000,漏泄量 < 1R/h,此时散射线所需的防护屏蔽厚度已大于漏射线者为全在计算副防护屏蔽时可忽略漏射线部分[3]。因此,英美等国在计算60Co机防护屏蔽时,用仅考虑散射线或用以散射线为主兼考虑少量漏射线防护的计算公式〔即公式(2)〕。而我国一般都用以漏射线为主兼考虑散射线防护的计算公式〔即公式(3)〕,这是导致副防护屏蔽超厚的主要原因。除此全系数取值过大,工作负荷(W)与占据因子(T)估值过高,这些谨慎的假设都增加了防护屏蔽厚度。

3.关于机房顶墙问题:本文各机房顶主防护屏蔽平均厚度为97cm,介于主、副防护屏酸厚度之间。今后为适应城市高层建筑的不断涌现,顶主防护屏蔽厚度似以稍厚为妥。

4.关于60Co机房迷路、门、面积和司度问题:7台60Co机房的迷路全为Z型。Z型迷路的优点是门口散射量少,防护门可造得简单些。但从本调查来看,还以附上一层2~3mm铅皮为宜。其缺点是占地大,转弯多。L型迷路之优缺点与Z型者相反。目前国外较理想的设计是将工型原迷路位置改料控制室用,机房门上附5~6mm铅皮由电机启动。其特点是省地、省力、安全、方便。

60Co机房的面积和高度一般以不影响方便使用机器为原则。国外60Co机房,面积般为5~5.5×6m2,机房高度一般为2.7~ 3.2m。本文调查的7台60Co机方,有5台机房高度为4m或4m以上。如果将机房高度路低20~25%,不仅可降低造价,而且可减小机房容积而有利于空调。

总之,根据本文调查,如果上述60Co机防护屏做厚度按本文公式(1)、(2)计算,一切参数取值按国际放射防护委员会规定,机房面积和高度按通用标准设计,那么一台60Co机房造价可以节约1/5左右。

参考文献
[1]
NCRP.Structural shielding design and evaluation for medical use of X-rays and Gamma rays of eneraies up to 10 Mev. NcRP Report 49. 1976.
[2]
章伸候主编.放射卫生学.北京: 原子能出版社, 1985: 184
[3]
谷铣之等主编.肿瘤放射治疗学.北京: 人民卫生出版社, 1983: 109.
[4]
ICRP. Protection against ionizing rmdiation from exteral sources used in medicine.ICRP Publication 33. 1982.