寻求经济、科学, 有效地最佳屏蔽防护设计方案是辐射防护最优化的目的之一。应用国际放射防护委员会(ICRP)提出的最优化原则^[1], 围绕着天津市某医院引进"γ刀"项目, 进行了一次预防性放射卫生监督审查^[2]实践。

1 辐射源及辐射特性

该院引进的"γ刀"(Gamme knife)共有201个⁶⁰C密封放射源, 均匀地分布在金属铸造的半球形防护体内。射线通过201个通道, 并经专用治疗头盔准直后聚焦于焦点。该点剂量可达4G y/min以上。每个源的位置偏差±0.1mm, 焦点偏差± 0.3mm。放射源的总活度为6000Ci±10%(2.22 × 10¹⁴Bq), 每个源的活度约在30Ci(1.1 ×10¹²Bq)左右。移开准直头盔支架, 并打开防护体的防护门, 从体内发射出的γ射线最大仰角为25°, 最大水平角为80°, 并非均匀地至各防护墙, 而且每个测点的剂量都是某几个源共同作用的结果。所以, 在进行" γ刀"机房屏蔽防护设计时, 只能依据生产厂家提供的剂量分布图(见附图)进行。但是根据实际情况分析, 部分副防护墙和防护门室内附近测点的剂量要考虑散射线叠加的结果。

2 屏蔽防护计算时应考虑的问题 2.1 居留因子T值的选择

根据机器的相对位置、射束朝向、区域用途和滞留等不同的情况分别按偶然居留和全部居留取T= 0.01~1。

2.2 散射线的修正^[3]

防护门和部分副防护墙的计算涉及到γ射线散射的问题。从附图可以分析出, D墙、防护门和部分C、B墙处的空气照射剂量应包括至少散射一次的γ射线。所以, 这几部分的照射剂量仍以厂方提供的剂量分布图为依据, 能量则考虑为不同角度散射后所至的结果。实际计算时, 采用散射角度修正值的均值s=0.10进行修正计算。实践证明, 这种方法是可取的, 也是比较合理的。

3 屏蔽计算的方法和结果 3.1 计算公式和方法

式中:X₁, 墙内测点的剂量当量率(μSv/h); (见附图)

X₂, 墙外对应点的剂量当量率(μSv/h);

R₁, 墙内测点到源的距离(m);

R₂, 墙外各对应点到源的距离(m);

X_限, 墙外各对应点的剂量率限值(μSv/h);

K, 为墙外各对应点γ射线的减弱倍数。

按附图上标注的机房室内的剂量分布, 计算墙外对应点在无屏蔽物时的剂量当量率, 再求出各相应点的减弱倍数K, 将K乘以安全系数, 居留因子和散射修正系数(能量修正)。然后查表确定相应的混凝土的厚度和铅板厚度^[5], 最后核实实际相当的混凝土厚度。

3.2 基本参数

① 设计计算的剂量依据, 参见附图;

② 剂量当量率限值取20(μSv/h);

③ 全部居留取T=1;部分(偶然)居留取T= 0.01;

④ 安全系数取2;

⑤ 墙内测点到墙外相应点的距离取0.8m;到防护门外的距离取0.1m。

3.3 计算结果和验收测量结果, 见附表。 4 工程验收结果评估 4.1 测量仪器

XS-3型防护仪表, F J-377热释光测量系统。

4.2 结果评估

工程竣工后, 在正常条件下启动"γ刀", 并使其达到最大的投照条件和最不利的射束朝向的情况下, 进行工程防护性能的验收测量。结果(见附表)表明:机房及邻室等处的辐射水平均为本底或略高于本底水平。在此条件下工作的人员, 全年接受的剂量上限值为2.4mSv/a, 远远低于国家规定的50mSv/a限值, 略高于天津市的外照射本底0.868mSv/a的水平^[6]。因此, 本次预防性放射卫生的监督的实践从辐射防护的角度考虑是偏安全的, 达到了预期的目的。

5 讨论 5.1

在辐射防护屏蔽设计时, 利用代价利益分析方法, 实现最优化设计的基本原则应当确立和提倡。

5.2

进行设计计算前, 可对辐射源的辐射特性进行认真的剖析。

5.3

屏蔽计算中, 居留因子要根据实际情况分别确定。

5.4

在屏蔽计算中, 还应考虑射线散射的修正(能量修正、角度修正)问题。