1 前言

在外照射剂量计算中, 放射性核素的照射量率常数Γ_{δ, X}和空气比释动能率常数Γ_{δ, Ka}是重要的剂量学参数。Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}的数值与放射性核素的衰变纲图、(μ_en/ρ)空气值和W值有关。随着科学技术的发展, 仪器测量精度的提高, 国内外有关学者对各种发射性核素有了更深入的了解, 某些核素的衰变纲图、空气对光子的质能吸收系数以及W值都有了一定的改变。因此, 在计算Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}的原始数据都发生了变化的情况下, 有必要对Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}的值重新进行计算。

同时, 为了适应辐射防护的需要, 1985年ICRU39号报告^[2]提出了用于辐射防护监测的实用量——周围剂量当量H^*, 定向剂量当量H'。对于能量为300keV以上的光子辐射, 它们可分别作为有效剂量和皮肤当量剂量的保守估计值。

本文拟以1982年以来提出的新的参数值重新计算发射光子的各向同性点源的Γ_{δ, X}, Γ_{δ, Ka}, 并利用IC RU-47号报告给出的换算系数进一步推算出各向同性点源的ΓF_{δ, H^*}和Γ_{δ, H'}。

2 计算方法 2.1 Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}的计算

利用IC RP Pub.38^[3]列出的800多种放射性核素的光子能量及产额为依据, 采用Hubbell^[4]在1982年提出的(μ_en/ρ)空气值和新的W值按公式(1), (2)分别计算Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}。

(1)

(2)

其中:W/e是在干燥空气中每形成总电荷量为1焦耳的正或负离子时电子平均损失的能量; Y, E, (μ_en/ρ)_a分别是所考虑核素每次衰变发射的第i种光子的产额、能量和空气对第i种光子的质能吸收系数。

2.2 Γ_{δ, H^*}和Γ_{δ, H'}的计算

本文采用IC RU-47号报告给出的平行单能光子束照射条件下, 空气比释动能率与周围剂量当量H^*, 定向剂量当量H'的换算系数C_{H^*, Ka}、C_{H', Ka}推算Γδ, H^*和Γδ, H'。对于各向同性γ点源, 原则上不宜直接采用上述换算系数, 但在点源辐射场中, 只要所关心的位置与点源距离在1m以内则相应的辐射场便可近似的视为平行辐射场, 故可按下列公式计算Γ_{δ, H^*}和Γ_{δ, H'}的值。

(3)

(4)

其中:C_{H^*, Ka (E)}是空气比释动能率与周围剂量当量的换算系数;

C_{H', Ka (E)}是空气比释动能率与定向剂量当量的换算系数;

其它参数意义同公式(1), (2)。

计算Γ_{δ, H^*}和Γ_{δ, H'}的值的使用条件是位置与点源的距离r>1m。

2.3 计算的程序设计

为了完成上述计算, 我们设计了一套计算机软件, 该软件包括一个主控程序, 五个子程序和三个数据库。五个子程序分别为核素参数输入、参数显示、剂量学常数计算, 结果显示和结果打印; 三个数据库分别为:一, 核素衰变参数库, 其中含核素的名称及其原子序数和质量数、半衰期、衰变方式, 辐射类型和子体; 二, 核素的辐射产额和能量库; 三, 计算结果数据库。整个程序设计由附图所示:

2.4 计算结果

利用上述计算机软件, 对ICRP 38号报告中列出的每一种核素(计820种)都作了相应的计算, 表 1列出了其中某些核素的计算结果。

表 1中列出了一部分发射光子的放射性核素的数据, 包括母体核素的名称、半衰期和产额。各剂量学常量的单位分别为Γ_{δ, Ka}, Gym²/(Ci · h); Γ_{δ, X}, Rm²/(Ci ·h); Γ_{δ, H^*(10)}, Svm²/(Ci·h); Γ_{δ, H'(0.07)}, Svm²/(Ci ·h).如果母体核素不发射光子, 而其发射光子的短寿命子体与它能达到放射平衡, 则母体核素前打*号。

3 讨论

将本文对Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}的计算结果与《辐射剂量学常用数据》^[5]一书中给出的相应值比较, 可见大部分放射性核素的Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}值都发生了变化, 现列举一部分见表 2。

如表 2所示, 本文Γ_{δ, X}和Γ_{δ, Ka}的计算结果与文献5比较有明显差别, 其差值与文献5中数据的比值, 一般可达2%左右。

同时, 我们根据ICRU-47号报告给出的换算系数计算了放射性核素各向同性点源的Γ_{δ, H^*}和Γ_{δ, H'}.ISO (国际标准化组织) 4037^[6]一文给出了关于Co-60、Cs-137、Am- 241点源的比值H^*/Ka和Am-241点源的比值H'/Ka.表 3列出ISO和按本文结果求得的相应核素点源H^*/Ka和H'/Ka值。

比较可见, Co-60, Cs-137点源的H^*/Ka值, 本文与ISO符合甚好, 而Am-241本文与ISO差异显著, 这是因为, ISO将Am-421作标准点源计算时只考虑了59.5keV能量的光子, 此时在公式(3)中与59.5keV对应的yi=1, 而本文为了与文献5中的数据作比较, 计算中包括了能量大于10keV的全部光子, 因而我们的计算结果不仅计入了59. 5keV的光子(此时与59.5keV对应yi < 1), 而且还考虑了其低能光子对H^*、H'的贡献, 由于与低能光子的对应的剂量换算系数与59.5keV不尽相同, 因此造成了我们关于Am-241的计算结果ISO与的差别。

综上所述, 重新计算各向同性T点源剂量学常量对正确估算外照射剂量有重要意义。