随着我国肿瘤放射治疗技术的发展, 医川电子直线加速器的使用台数逐年增多, 因用于加速器机房屏蔽设计的方法较多, 且计算较繁。为此, 本文根据国际原子能机构(IAEA)第188号出版物^[1]和笔者的工作经验, 总结出常见的15和6 Mev两种类型加速器机房的屏蔽设计方法, 供同行在设计屏蔽防护时参考。

1 计算公式

15和6MeV加速器机房主屏蔽墙混凝土的厚度R由下列公式计算:

(1)

(2)

15和6Mev加速器机房漏射线屏蔽墙混凝土的厚度R_L由下列公式计算:

(3)

(4)

两种加速器机房散射线屏蔽墙混凝土的厚度R_S由下式计算:

(5)

上述公式中, W为周工作负荷(mGy·m²·Week^-1), U为使用因子, T为占有因子, 2为两倍安全系数, P为周个人剂量限值(mGy·Week^-1), D为靶到参考点的距离(m), W_L为漏射线周工作负荷(为W的0.1%), G为散射系数(一般取2%), A为散射面积(m²), F为靶至散射体的距离(m), H为散射体至参考点的距离(m)。

加速器主屏蔽墙增厚部分的宽度K由下式计算:

(6)

上式中, D为靶至参考点的距离(m), Z为最大照射野尺寸(F)为常用的治疗距离(m)。

如果15Mev加速器机房防护墙达到屏蔽漏射线的厚度, 可不用再进行中子屏蔽计算。加速器机房防护门屏蔽厚度计算较为复杂, 不再详述; 在采用合适迷路的情况下, 一般15Mev加速器机房的防护门具有10mm铅、12cm含硼石蜡即可, 6MeV加速器机房的防护门具有5mm铅即可。

采用公式1~5或其它计算方法计算屏蔽墙厚度的最大偏差为±3.1%, 详见表 1。

采用公式6与文献^[5](无限束装置)计算方法的偏差:15Mev加速器为+34%, 6MeV加速器为-35%。

2 计算参数

医用加速器的周工作负荷一般选用1000mGy·m²·Week^-1; 亦可选用加速器1m处的剂量率采用最大工作时间。加速器的使用因子应根据有用线束投照率进行选用, 详见表 2。占有因子决定于加速器机室周围人员居留时间的长短, 具体选用见表 3。个人剂量限值应根据国标和机房周围居留人员的性质进行选用。

3 屏蔽效果

我们利用上述公式, 并选用合适的计算参数, 对某单位15MeV医用加速器机房进行了屏蔽设计。主防护墙混凝土的厚度为1.5m, 局部增厚到2.4m;副防护墙混凝土的厚度为1.4m;机房顶部厚度为1.3m, 局部增厚到2.2m。机房建成后, 在15MeV X射线、最大照射野的投照条件下, 用BH3103A型X、γ剂量率仪测得机房周围环境辐射水平见表 4。

4 讨论 4.1

本文介绍的15和6Mev两种类型医用加速器机房的设计方法, 不需要查找有关的图和表, 计算较为方便。

4.2

采用此法设计的加速器机房, 防护效果好, 其周围的辐射水平符合国标的要求。

4.3

用辐射防护最优化的原则评判此法, 有的系数是偏保守的, 但它为今后工作的发展和目标的演变留出了余地。

4.4

加速器机房附近如有高层建筑, 采用本文介绍的方法计算顶部屏蔽厚度为妥, 不宜采用回空反射的计算方法^[2]。

4.5

加速器机房屏蔽效果还需确保施工质量, 混凝土的密度须达到2350千克/立方米。