導(dǎo)語(yǔ)：醫(yī)用加速器環(huán)境影響評(píng)價(jià)問(wèn)題一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1前言

我國(guó)相關(guān)法律法規(guī)要求，對(duì)從事生產(chǎn)、銷售、使用放射性同位素和射線裝置的核技術(shù)利用單位，應(yīng)當(dāng)在申請(qǐng)領(lǐng)取輻射安全許可證之前編制環(huán)境影響評(píng)價(jià)(以下簡(jiǎn)稱“環(huán)評(píng)”)材料，經(jīng)審查批準(zhǔn)獲得輻射安全許可證后，方可從事核技術(shù)利用項(xiàng)目{’劉。醫(yī)用電子加速器主要用于放射治療，根據(jù)我國(guó)《射線裝置分類辦法》，醫(yī)用電子加速器屬于n類射線裝置，使用前應(yīng)當(dāng)編寫環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告表〔’J。在環(huán)評(píng)單位編寫環(huán)評(píng)報(bào)告的過(guò)程中，依據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書(表)的內(nèi)容和格式》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)醫(yī)用電子加速器的輻射屏蔽效能進(jìn)行計(jì)算和分析，從而判斷是否滿足輻射防護(hù)要求。美國(guó)國(guó)家輻射防護(hù)與測(cè)量委員會(huì)(NCRP)于2005年頒布了巧l號(hào)報(bào)告，提出了兆伏級(jí)X和丫射線放療設(shè)施屏蔽設(shè)計(jì)和安裝的建議及技術(shù)路線川。目前我國(guó)核技術(shù)利用環(huán)評(píng)中確實(shí)存在過(guò)度防護(hù)、設(shè)計(jì)考慮不周全、屏蔽材料選擇不當(dāng)?shù)热菀缀雎詤s十分重要的問(wèn)題，NCRP151號(hào)報(bào)告充分考慮以上問(wèn)題并提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法。本文就NCRP151號(hào)報(bào)告中有關(guān)醫(yī)用電子加速器輻射防護(hù)提出的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行介紹，目的是為環(huán)評(píng)編制人員和審評(píng)人員提供技術(shù)參考，達(dá)到輻射屏蔽最優(yōu)化的要求。

2NCRP151號(hào)報(bào)告中提出的幾個(gè)問(wèn)題

NCRP151號(hào)報(bào)告全文共分7章，分別為前言、計(jì)算方法、工作負(fù)荷、使用因子和吸收劑量的考慮、詳細(xì)結(jié)構(gòu)、特殊考慮、屏蔽評(píng)估(監(jiān)測(cè))和舉例，另外附錄部分主要提供計(jì)算過(guò)程中所需參數(shù)及中子監(jiān)測(cè)的詳細(xì)問(wèn)題。在第二章計(jì)算方法部分，報(bào)告提供了主屏蔽、次屏蔽、門和迷道的屏蔽計(jì)算常規(guī)方法，詳細(xì)介紹了加速器在低能和高能運(yùn)行狀態(tài)對(duì)丫射線和中子的屏蔽計(jì)算方式。在第四章詳細(xì)結(jié)構(gòu)部分，提出了幾種加速器機(jī)房特殊的屏蔽情況，如屋頂不能被地面完全屏蔽的考慮、屏蔽材料的選擇以及接頭、管道屏蔽等需要注意的問(wèn)題等，下面對(duì)這些問(wèn)題分別加以介紹和討論。

2.1關(guān)于復(fù)合屏蔽的問(wèn)題很多情況下主屏蔽并不僅僅是由相同性質(zhì)的普通混凝土構(gòu)成(密度為2.359/cm，)。在空間受限時(shí)，通常將普通混凝土與鋼或鉛混合使用。對(duì)光子主射束，總的透射系數(shù)是屏蔽中每種材料單獨(dú)透射系數(shù)之積(即BT二及。n刀P。B。!二l，B。。。。、BPb和B、t。。l分別對(duì)應(yīng)于混凝土、鉛和鋼的透射系數(shù))[4〕。但是當(dāng)加速電壓高于10Mev時(shí)，必須要考慮中子和中子俘獲丫射線的產(chǎn)生和衰減。在如此高能量的情況下，則不適合使用混合屏蔽(如混凝土中加鋼或鉛)，因?yàn)榻饘賹涌赡軙?huì)變成潛在的光中子源而導(dǎo)致屏蔽后照射的增加。但是這種情況只針對(duì)主屏蔽，對(duì)次屏蔽是不存在的，因?yàn)橹髌帘瓮獾纳⑸漭椛洳痪邆涔庵凶铀璧哪芰浚倚孤┹椛涞膹?qiáng)度也不能在次級(jí)屏蔽上產(chǎn)生大量中子。因此，在加速器機(jī)房設(shè)計(jì)階段，如果受空間限制而必須采取復(fù)合屏蔽，對(duì)于能量大于10MeV的加速器，需要對(duì)中子及中子俘獲，射線的屏蔽給予特殊考慮，充分合理利用機(jī)房空間，盡量增加主屏蔽厚度以滿足輻射防護(hù)的要求。

2.2關(guān)于屏蔽門的問(wèn)題

對(duì)于屏蔽門的屏蔽防護(hù)計(jì)算，在相關(guān)參考資料中有明確的計(jì)算方法，但往往通過(guò)計(jì)算后的結(jié)果設(shè)計(jì)出的屏蔽門，造價(jià)昂貴而厚重，而且還需要一套機(jī)械來(lái)控制門開(kāi)關(guān)的裝置。在NRCP151號(hào)報(bào)告中特別提出，散射和泄漏輻射的劑量當(dāng)量與中子及中子俘獲，射線相比相對(duì)較低，并且能量越高這種效應(yīng)越明顯。因此，通過(guò)采取阻止中子進(jìn)人迷道的方式，就可減少屏蔽門的厚度，甚至完全取消屏蔽門。報(bào)告中提出3種阻止中子離開(kāi)治療室而進(jìn)人迷道的技術(shù)方案:(l)減少迷道內(nèi)人口的開(kāi)口;(2)在迷道內(nèi)人口處增加一道質(zhì)量較輕，含有熱中子吸收劑(9%質(zhì)量含量的硼)的門;(3)在迷道人口內(nèi)安裝一道含硼聚乙烯(BPE)門。方案(l)采用45.7Cm厚的混凝土環(huán)繞在開(kāi)口處，將迷道內(nèi)人口面積減小到寬(1.22)x高(2.13)=2.59s6m，。方法(2)中采用7mm厚、硼質(zhì)量含量為8.9%的平板。方法(3)采用的是scm厚的聚乙烯(含5%硼)門。從表1可以看出，方法3對(duì)總的劑量當(dāng)量減弱最大，并且迷道外門只需很薄的鉛板，厚度ICm左右。因此，對(duì)于標(biāo)稱能量大于10MeV的醫(yī)用電子加速器，在迷道設(shè)計(jì)合理的情況下，在控制室和迷道之間額外增加一道防止中子的迷道門，尤其是在迷道口內(nèi)部安裝聚乙烯門，則可達(dá)到最大的衰減效果，而且造價(jià)低廉，材料輕而薄，也不需要配套機(jī)械裝置，因此是一種科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方式。

2.3關(guān)于混凝土屏蔽的問(wèn)題

對(duì)于能量大于10MeV的加速器，屏蔽既要考慮光子，也要考慮中子。不同的屏蔽材料具有不同的輻射屏蔽特性。中子屏蔽需要含氫的材料，光子屏蔽需要高原子序數(shù)材料，目前常用的屏蔽材料是:混凝土、鉛、鋼、聚乙烯或石蠟、泥土和木材?；炷潦亲畛Ｓ玫钠帘尾牧?，我國(guó)目前醫(yī)用電子加速器的屏蔽墻主要為混凝土澆筑而成。NCRP151號(hào)報(bào)告中指出，混凝土分為普通混凝土和重混凝土。我國(guó)機(jī)房設(shè)計(jì)環(huán)評(píng)一般采取的密度均為2.35酬c砰，但是，我們往往忽略的一點(diǎn)是混凝土屏蔽墻的實(shí)際密度是否為理想的2.35歲cm，。實(shí)際上，該密度的混凝土是不太容易獲得的，在澆筑過(guò)程中攪拌不均，或者產(chǎn)生氣泡，也有可能由于選取的土質(zhì)或者沉降的原因，導(dǎo)致混凝土密度的降低。因此，在環(huán)評(píng)計(jì)算中采用的2.35擴(kuò)c耐密度混凝土可能與實(shí)際的屏蔽效能有所差別，實(shí)際低密度混凝土的屏蔽效能要比計(jì)算值低，因此屏蔽墻外的輻射水平要高，尤其是主屏蔽墻外的輻射水平更加重要。針對(duì)此種情況，報(bào)告建議在建造過(guò)程中，對(duì)混凝土密度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方式可利用車輛作為容器，用地秤測(cè)量質(zhì)量，再計(jì)算出密度。

2.4關(guān)于地面不完全屏蔽的問(wèn)題

有些加速器機(jī)房建在地下，這樣就需要對(duì)貫穿屏蔽墻后投射到地面的射束給予特殊考慮(見(jiàn)圖1)，以確保最大照射束的上切面在地面以下足夠遠(yuǎn)處，防止明顯的散射輻射到達(dá)地面。圖l中加速器機(jī)房?jī)蛇叺牡孛娌辉谕凰矫嫔?，從圖中可知，地面低的一側(cè)，屏蔽墻厚度可達(dá)到屏蔽要求，但在地面高的一側(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到機(jī)房在地下，機(jī)房屏蔽墻設(shè)計(jì)較薄，但是卻忽略了主射束在貫穿屏蔽墻后的貫穿輻射。另一種可能是射向地面方向的屏蔽路徑比主屏蔽短(如靠上一條射束方向)，或者是因?yàn)樵诘孛嫦律涫┻^(guò)屏蔽墻和地下泥土后仍然有部分射線到達(dá)地面(如靠下一條射束方向)。此種情況下，則不可忽略貫穿輻射的影響，此條件下屏蔽計(jì)算方式可參考主屏蔽墻屏蔽厚度的計(jì)算方式[4}。

2.5關(guān)于屏蔽體接頭和開(kāi)口處的屏蔽問(wèn)題

屏蔽體接頭處主要用砂漿填縫，砂漿的密度需要至少跟屏蔽材料的密度相同，對(duì)于多層結(jié)構(gòu)，接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。屏蔽為鉛或鋼的接頭需要延伸到鄰近的混凝土屏蔽中。屏蔽中為門、窗、通風(fēng)管道、電纜、管子等所做的開(kāi)口，有些情況下需要制作擋板，以保持所需的整體防護(hù)程度。開(kāi)口應(yīng)盡量位于次屏蔽上。以管道為例，當(dāng)管道的終端出口需要貫穿次級(jí)屏蔽墻時(shí)，需要在出口外一定部位采用鉛擋板，擋板要求與出口有一定距離，以保證足夠的氣流通過(guò)，而且需要在開(kāi)口的周邊延伸，遠(yuǎn)大于開(kāi)口，以提供所需的防護(hù)(見(jiàn)圖2)。子于一下一顫-一-----一-一，一呀硼蔽機(jī)房?jī)?nèi)圖2管道彎曲以避免輻射流對(duì)于嵌在混凝土屏蔽墻中的接線盒、電纜等，有時(shí)需要鉛作為屏蔽以補(bǔ)償混凝土的屏蔽效果，其厚度至少應(yīng)等于被移走的混凝土的鉛當(dāng)量(可通過(guò)查鉛和混凝土的十值層厚度計(jì)算比值獲得)。

2.6關(guān)于管道穿過(guò)屏蔽體的防護(hù)問(wèn)題

機(jī)房中的管道主要為采暖、通風(fēng)與空調(diào)管道(HVAC)以及電線電纜管道〕對(duì)于管道的走向要求，需要考慮兩點(diǎn):一是在射束方向上被管道所取代的混凝土的量最小，二是通過(guò)空隙的直接輻射最小化。采取管道與墻成一定的角度穿出機(jī)房，這樣可縮短路徑，或者有拐折地穿過(guò)墻壁(見(jiàn)圖3)。需要注意的是，不論管道多小，都不能安裝在主屏蔽上。NcRP151號(hào)報(bào)告指出，對(duì)于帶有迷道的機(jī)房，采暖、通風(fēng)和空調(diào)管道合理的走向是直接穿過(guò)門上方的屏蔽，因?yàn)樵撎幍墓庾雍椭凶油渴亲畹偷?。能量小?0MeV的加速器，管道周圍一般不需要額外的屏蔽。而能量大于10MeV的加速器，對(duì)管道額外屏蔽取決于迷道長(zhǎng)度。如果是5.Zm長(zhǎng)的迷道，管道處不需要額外屏蔽，而2.Zm長(zhǎng)的迷道則有必要增加管道處的屏蔽。屏蔽方式有3種:一是在管道穿過(guò)迷道后立即將管道彎曲(如圖2)，二是用鉛和/或含硼聚乙烯包裹管道(如圖4)，三是使用混凝土屏蔽作為擋板(如圖5))對(duì)于迷道有一個(gè)以上轉(zhuǎn)折的機(jī)房，則不必對(duì)管道進(jìn)行屏蔽。水管和電纜的直徑通常小于2.scm，報(bào)告中建議在混凝土墻中安裝一個(gè)略大于所需管道直徑的開(kāi)孔，這樣安裝時(shí)比較方便。當(dāng)管道直徑大于2.scm時(shí)，則應(yīng)考慮用鉛包裹管子，對(duì)缺失的混凝土進(jìn)行補(bǔ)償。3結(jié)論和建議目前我國(guó)對(duì)醫(yī)用加速器的設(shè)計(jì)要求，迷道的設(shè)計(jì)是必須要達(dá)到的防護(hù)條件，因此，NCRP151號(hào)報(bào)告中有關(guān)無(wú)迷道的機(jī)房屏蔽設(shè)計(jì)對(duì)我們不太適用。但是對(duì)于報(bào)告中提出的比如復(fù)合屏蔽、屏蔽門的設(shè)計(jì)、混凝土密度、地面屏蔽不完全、接頭、開(kāi)口及管道的屏蔽問(wèn)題，則是我們平時(shí)在編寫醫(yī)用加速器環(huán)評(píng)材料中容易忽略的問(wèn)題。而且從經(jīng)濟(jì)上考慮，參考報(bào)告中的方法設(shè)計(jì)，可得到屏蔽效果和經(jīng)濟(jì)的合理統(tǒng)一，而避免了過(guò)度屏蔽問(wèn)題。因此，非常有必要在環(huán)評(píng)材料中增加此部分內(nèi)容并加以計(jì)算和分析，達(dá)到完整的屏蔽效能，避免因?yàn)榭紤]不周全而導(dǎo)致輻射工作人員和公眾受到超劑量照射。