2001年8月, 湖北省黄石市某医院拟新建医用加速器机房, 安装北京产BJ-14型医用驻波电子直线加速器一台, 该加速器可发射8、10MV的X射线以及6、8、10、12、14MeV的电子线。机房屏蔽厚度最初由厂方给出, 笔者根据有关标准^{[1, 2]}, 对各屏蔽厚度作了重新计算, 减少了大部分墙体的厚度。工程竣工后, 经测试, 机房周围环境辐射水平均低于国家标准规定的限值。

1 屏蔽计算 1.1 场址环境及平面布局

机房拟建于该院放射治疗区, 其东侧为一山坡, 南侧30 m为医院钴-60治疗机房, 西、北侧距居民住宅区约60 m。平面布局见图 1。

1.2 计算公式

(1) 主射线B=Pd²/WUT

(2) 散射线的计算公式Bs=100Pds²/WTS查资料^[3] S=0.1

(3) 漏射线的计算公式N_TVT=log₁₀(WLT/dP)

查资料^[3] WL取最大允许值10×10^-6Gyh^-1

1.3 计算参数

X射线最大能量10 MV, 等中心处剂量率为2 Gy·m²/min, 最大射野尺寸35 cm×35 cm。防护用混凝土密度为2.35 g/cm³。工作负荷W为1 000 Gy/周(4Gy/人×50人/d×5 d/周)使用因子U水平方向及向上均取1/4。居留因子T :操作室和病房为1, 走廊为1/4, 室外行人处为1/16。剂量限值P : 0.1×10^-3 Sv/W。

1.4 计算过程

(1) 候诊厅侧主防护墙主防护部分

d=5.28 m, T=1

B=1.12×10^-5

n=4.95

d=2.028 m

(2) 候诊厅侧主防护墙其他部分

d_s=5.28 m, T=1

散射线Bs=2.79×10^-3

n=2.22, d₁=1.103 m

漏射线N_TVT=0.84

d₂=0.326 m

|d₁-d₂|＞TVT, 故d=1.103 m

(3) 对侧主防护墙主防护部分

d=6.98 m, T=1/4

B=7.76×10^-5

n=4.11

d=1.704 m

(4) 对侧主防护墙其他部分

d_s=6.98 m, T=1/4

散射线Bs=1.95×10^-2

n=1.71, d₁=0.777 m

漏射线N_TVT=1.59

d₂=0.703 m

|d₁-d₂|＜TVT, 故d=0.777 +0.117=0.894 m

(5) 副防护墙

d_s=4.90 m, T=1/4

散射线Bs=9.6×10^-3

n=2.02, d₁=0.896 m

漏射线N_TVT=1.38

d₂=0.650 m

|d₁-d₂|＜TVT

故d=1.013 m

(6) 迷道

ds=7.60 m, T=1(考虑更安全)

散射线Bs=5.8 ×10^-3

n=2.23, d₁=0.980 m

漏射线N_TVT=1.16

d₂=0.565 m

|d₁-d₂|＞TVT

故d=0.980 m

迷道内墙0.600 m; 迷道外墙0.400 m, 远门端加厚部份1.000 m。

(7) 顶棚主防护部分

d=5.5 mm, T=1/4

B=4.84×10^-5

n=4.32

d=1.785 m

(8) 顶棚其他部分

d_s=4.7 m, T=1/4

散射线Bs=8.84×10^-3

n=2.05, d₁=0.910 m

漏射线N_TVT=1.34

d₂=0.636 m

|d₁-d₂|＜TVT

故d=1.027 m

2 设计厚度、计算厚度及建议值对照(表 1) 3 屏蔽效果(表 2) 4 效果评价

(1) 测试结果表明, BJ-14型医用电子加速器工作场所及周围环境辐射水平均低于国家限值水平, 在认真落实计划的各项防护措施的情况下, 该场所不致对放射工作人员、患者、公众和周围环境产生放射性有害影响。

(2) 各点测量值是限值的1/8~1/7, 是当地天然本底值的1~2倍, 说明各墙体的厚度是非常安全的。笔者在采用参数(3)、(4)、(6)比较保守, 建议值也大多大于计算值, 这些措施均为了符合剂量限值要求。

(3) 通过重新计算墙体厚度, 减少了部分墙体厚度, 在符合国家标准规定限值的同时降低了建筑成本, 然而, 该方案是否为最优化方案还需以后的实践来证实。笔者认为, 最优化原则涵盖了放射防护的每一环节, 就墙体厚度的最优化而言, 应该通过应用中实际监测到的剂量水平来验证, 目前国内外对这一剂量水平均无权威的标准, 这就无法评价墙体厚度的最优化。