某医院为适应肿瘤放射治疗的需求, 拟将原6MV医用电子加速器淘汰, 加速器治疗室进行防护改造后, 新安装15MV医用电子加速器。我们对此防护改造工程进行了放射防护预评价, 在改造完毕后, 我们又进行了放射防护验收检测。综合比较理论计算与实际测量的结果, 得出了若干有意义的结论, 对此进行了一些探讨, 供同行参考。

1 理论计算 1.1 剂量率目标值

基本标准^[1]对放射工作人员及公众均给出了年剂量限值要求, 一般选定年剂量限值的一个分数(如1/4)作为辐射屏蔽评价的年剂量目标值, 而实际工作中, 对辐射屏蔽效果进行评价时通常是根据1a中人员受到射线照射的最大可能时间(对工作人员即为最大工作负荷时间)和年剂量限值导出剂量率目标控制值后按照剂量率目标进行的。考虑到目前职业人员的实际年人均受照剂量小于2 mSv的现实、一些专项标准中对控制值的规定以及人员对辐射影响的心理承受能力等因素, IAEA主张剂量率目标控制值最好2.5 μSv/h, 最大不超过7.5 μSv/h。为便于比较我们采用的剂量率目标控制值为2.5 μSv/h, 而有关剂量目标控制值的计算在此省略。

1.2 防护改造方案

院方提出了防护改造方案(表 1), 为节省空间, 在主屏蔽方向内嵌了钢板。

1.3 计算方法

采用十分之一层厚度(TVT)法, 可估算主副屏蔽墙外的X射线的辐射剂量率。计算公式如下:

式中: —参考点的辐射剂量率, (μSv/h); —初始剂量率(μSv/h); r—参考点到源的距离(m); L_Fe—钢板屏蔽厚度(mm); TVT_Fe—15 MVX射线的钢板TVT值(mm); L_mix—混凝土屏蔽厚度; TVT_mix—15 MVX射线的混凝土TVT值。

1.4 有关计算参数的确定 1.4.1 初始剂量率

指15 MVX射线距靶点1m处的辐射剂量率。根据院方提供的数据, 15 MVX射线的最大输出剂量率为3 Gy/min, 可换算为1.8×108 μSv/h, 对于主屏蔽计算采用此数值。对副屏蔽而言, 需考虑漏射率。由于院方未能提供此数据, 根据GBZ126-2002^[3]的规定, “距电子线轨道1m处的漏射线不得超过正常治疗距离上有用线束中心轴吸收剂量的0.5%”, 加速器出厂时, 必须满足这一规定的要求。据此, 为计算简便起见, 可假定漏射率为0.5%, 因此副屏蔽计算时的初始剂量率为9.0×10⁵ μSv/h。

1.4.2 TVT值

我们采用Varian公司给出的对应于15 MVX射线的钢板及混凝土TVT值(表 2)。值得注意的是, 副屏蔽的TVT均小于主屏蔽。

1.5 计算结果

根据上述的公式及有关参数, 计算结果及相关参数见表 3。由表 3可见, 加速器治疗室南北墙的主屏蔽及西墙参考点的剂量率未达到剂量率目标要求, 为使其达到要求, 经估算, 其防护组合及参考点剂量率计算结果见表 4。

院方采纳了我们提出的方案

2 实际测量结果

根据我们的建议方案, 院方对治疗室进行了防护改造, 在加速器安装完毕后, 我们对加速器治疗室外的各参考点进行了放射防护验收监测, 测量条件为15 MVX射线, 剂量率5 Gy/min, 对主屏蔽测量时均用主射束直接朝向屏蔽墙, 结果见表 5。

3 比较与结论

从表 5可知, 除南北墙及室顶主屏蔽外, 其余参考点均为本底水平。而根据理论计算, 各参考点的辐射剂量率理论值为0.45~2.50 μSv/h, 换言之, 只有主屏蔽的实测值与理论值较为接近, 而副屏蔽的实测值大大低于理论值, 尽管理论计算与实际测量的初始剂量率略有差异, 但对结论影响不大。通过我们近3年来对20多个新建加速器机房理论计算及实测结果的比较, 与上述结论也较为符合。

4 探讨 4.1 原因

造成这一现象的原因难道是计算方法有误?实则不然!事实上, 计算方法并没有错, 只是在于漏射率的实测值与理论值差异太大, 因为漏射率的采用的理论值为0.5%, 而实测值仅为0.025~0.049%, 这就是副屏蔽实测值大大低于理论值的原因。对于主屏蔽而言, 由于不存在漏射率的问题, 因此实测值于理论值较为接近。

4.2 应对措施

由于在理论计算中不可能采用实测的漏射率值而只能采用GBZ126或加速器生产厂家提供的数据, 因此, 通常理论计算时, 副屏蔽常偏厚, 而主屏蔽则较为接近且余地不大。为解决这一问题, 我们采用了Varian公司给出的相应于15 MVX射线的混凝土TVT值, 其特点在于主屏蔽的TVT值略大于副屏蔽的值(见表 2), 而没采用主屏蔽与副屏蔽TVT值相同的对应数值(410mm), 其好处在于可以增加余地不大的主屏蔽厚度, 同时减少偏厚的副屏蔽厚度。值得注意的是, 主屏蔽的余地不大, 由于施工不佳等原因, 有可能出现实测值超出理论计算值的情况, 从而给预评价带来麻烦, 为保险起见, 可以考虑增加安全系数。

综上所述, 笔者从剂量率目标着手, 讨论了理论计算与实测值的关系, 并进行了相关探讨, 同时采取了一些应对措施, 供同行商榷。在实际预评价工作中, 根据工作负荷、束定向因子、居留因子等参数进行年剂量目标的计算同样是非常重要的, 必须考虑。