輻射劑量與防護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、輻射劑量與防護(hù)課程設(shè)計(jì)輻射劑量與防護(hù)課程設(shè)計(jì)一、鉆-60治療機(jī)概論鉆-60也是一種人工放射性同位素，它是由普通的金屬鉆-59在 核反應(yīng)堆中經(jīng)過(guò)熱中子照射轟擊而生成的不穩(wěn)定的放射性同位素。核 內(nèi)的中子不斷變?yōu)橘|(zhì)子并放出能量為0. 31MeV的B射線，核中過(guò)剩的 能量以丫輻射的形式釋出，包括能量為1. 17MeV及1. 33MeV兩種丫射 線。衰變的最終產(chǎn)物是鐮的穩(wěn)定性同位素葆-60。鉆的半衰期為5. 27 年。鉆-60放出的B射線能量低，易被容器吸收；Y射線的平均能量 為1. 25MeV,比鐳高一點(diǎn)，因此鉆-60也可以作為鐳的代用品，如制 成鉆管、鉆針等。比較起來(lái)，鉆-60因半衰期短且能量高，作

2、腔內(nèi)治 療放射源不如鏈-137。鉆-60治療機(jī)鉆-60遠(yuǎn)距離治療機(jī)自1951年加拿大第一臺(tái)建成以來(lái)，40多年 間得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。我國(guó)目前已能成批生產(chǎn)性能較好 的旋轉(zhuǎn)式鉆-60治療機(jī)。1. 鉆-60丫射線的特點(diǎn)鉆-60丫射線的半衰期為526年，平均每月約衰變1%。外照 射用的鉆-60源通常由l*lnnn的柱狀源集合在一個(gè)不銹鋼的園筒形的 源套內(nèi)，其源套直徑一般在2.22.6cm范圍內(nèi)，其髙度決定于整個(gè) 源的總活度。由于源本身的自吸收以及準(zhǔn)直器的限束，致使一定活度 的鉆-60源在治療距離處的照射量率比由照射量率常數(shù)按距離平方反比定律推算的照射量率要低；因此建議用距源lm處每分種或每小

3、時(shí)的照射jRmm或Rhm表示治療機(jī)鉆-60的活度。鉆-60 丫射線的平均能量為1. 25MeV單能，和一般深部X線機(jī)(200 400KV)相比，除能量高、單能外，還具有下列特點(diǎn)：(1) 穿透力強(qiáng)：高能射線通過(guò)吸收介質(zhì)時(shí)的衰減率比低能X射 線低，因此具有較高的百分深度量。這樣用鉆-60治療時(shí)，射野設(shè)計(jì) 比低能X射線簡(jiǎn)單，劑量分布也比較均勻。(2) 防護(hù)皮膚:鉆一 60 Y射線最大能量吸收發(fā)生在皮下45mm 深度，皮膚劑量相對(duì)較小。因此給予同樣的腫瘤劑量，鉆-60引起的 皮膚反應(yīng)比X射線輕得多。(3) 骨和軟組織有同等的吸收劑量：普通X射線，由于光電吸 收占主要優(yōu)勢(shì)，骨中每單位照射量吸收比軟組織大

4、得多。而鉆-60丫 射線康普頓吸收占主要優(yōu)勢(shì)，因此每單位照射量的吸收在骨中和軟組 織近似相同。鉆-60Y射線的這一優(yōu)點(diǎn)保證了當(dāng)射線穿過(guò)正常組織時(shí) 不致引起骨損傷。另一方面，由于骨和軟組織有同等吸收能力，在組 織交界面處，等劑量曲線形狀變化較小，治療劑量比較精確。(4) 旁向散射?。恒@-60丫射線的次級(jí)射線主要向前散射，射線 幾何線束以外的旁向散射比一般X射線小得多，劑量下降快。這樣就 保護(hù)了射野邊緣外的正常組織并減低了全身積分量。(5) 經(jīng)濟(jì)、可靠：鉆-60丫射線與24MV高能X射線相似。超 高壓X射線機(jī)、加速器與鉆-60治療機(jī)相比，唯一的優(yōu)點(diǎn)是源焦點(diǎn)很 小，不存在幾何半影問(wèn)題，線束邊緣更加清

5、晰，等劑量曲線更加偏干。 相反，鉆-60丫射線與超高壓X射線機(jī)、加速器相比，除去存在半影、 半衰期短以及防護(hù)等問(wèn)題外具有經(jīng)濟(jì)、可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等 優(yōu)點(diǎn)。2. 鉆-60治療機(jī)的一般結(jié)構(gòu)鉆-60治療機(jī)一般由下列部分組成：一個(gè)密封的放射源；一 個(gè)源容器及防護(hù)機(jī)頭；具有開(kāi)關(guān)的遮線器裝置；支持機(jī)頭的機(jī)械 系統(tǒng)及其附屬電子設(shè)備鉆-60,源的防護(hù)根據(jù)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)推薦，任何遠(yuǎn)距離同位素治療 機(jī)，當(dāng)鉆-60源處于關(guān)閉位置時(shí)，距離鉆一60源lm處，各方向的平 均劑量應(yīng)小于5.16xlO-yKg滬，在此距離處不應(yīng)有超過(guò) 2. 58燈0弋 g曠的地方。根據(jù)這種要求，對(duì)3.7Xxl0-、Bq級(jí)

6、鉆-60 治療機(jī)，需要大約106的衰減系數(shù)或近似20個(gè)半價(jià)層。一般防護(hù)材 料用鉛，也有用鑄或鈾的合金。通常源容器用鉤或鈾合金，源容器周 圍用鉛，外面用鋼作套。鉆一60遠(yuǎn)距離治療輻射源的檢定鉆-60遠(yuǎn)距離治療輻射源的檢定1990年2月1 口，國(guó)家頒布實(shí)施JJG5898960Co遠(yuǎn)距離治 療輻射源檢定規(guī)程。該規(guī)程適用于用電離室劑量計(jì)檢定新用的、使 用的、換源后和影響射線束部件經(jīng)修理后的鉆-60遠(yuǎn)距離治療輻射 源。 檢定規(guī)程主要包括技術(shù)要求、檢定條件、檢定項(xiàng)目和檢定方法、 檢定結(jié)果處理和檢定周期等部分。1. 技術(shù)要求(1) 鉆-60治療機(jī)用的鉆源應(yīng)符合GB746587高活度鉆-60 密封放射源的要求

7、。鉆-60治療機(jī)頭漏射線量，有用射線束對(duì)準(zhǔn)直器和平衡錘的透過(guò) 率以及機(jī)頭和準(zhǔn)直器的鎖緊裝置和安全保護(hù)措施均應(yīng)符合GBW380醫(yī)用遠(yuǎn)距離治療Y線衛(wèi)生防護(hù)規(guī)定的要求。鉆-60治療機(jī)的機(jī)械與電的性能(如光學(xué)測(cè)距器與固定棒尺間的允許 偏差)應(yīng)符合生產(chǎn)廠家給出的指標(biāo)，能正常工作。(2) 鉆-60治療機(jī)應(yīng)附有照射野內(nèi)劑量分布均勻性的資料，使 用時(shí)，還需核實(shí)驗(yàn)證。對(duì)lOcmXlOcm照射野，當(dāng)最大照射量率點(diǎn)在中 心時(shí)，中間的面積為總面積的80%范圍內(nèi)，照射量率應(yīng)不小于最大 照射量率的80%。照射野與燈光野邊界之間的偏差應(yīng)不超過(guò)2mm,經(jīng)修整的半影區(qū) 寬度應(yīng)小于10mm。(3) 鉆-60源連續(xù)兩次在“照射”位

8、置，有用射線照射量率的 單次測(cè)量相對(duì)偏差應(yīng)小于1%,以此表示有用射線束照射量率的重復(fù) 性。有用射線束在照射野內(nèi)照射量率的不對(duì)稱性應(yīng)小于5%。(4) 測(cè)量有用射線束吸收劑量的不確定度應(yīng)不大于5%。(5) 鉆一 60治療機(jī)應(yīng)配有定時(shí)器，在最短照射時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)引 起的照射量誤差不得大于1%。2. 檢定條件(1) 環(huán)境條件檢定時(shí)，環(huán)境的溫度、氣壓和相對(duì)濕度應(yīng)保證劑量計(jì)和鉆治療機(jī) 正常工作。檢定環(huán)境內(nèi)的輻射本底，外來(lái)電磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)和機(jī)械震動(dòng)等不應(yīng) 引起電離室劑量計(jì)讀數(shù)的顯著偏差和不穩(wěn)。(2) 電離室劑量計(jì)檢定用的電離室劑量計(jì)應(yīng)符合工作級(jí)電離室劑量計(jì)的要求。(3) 水模水模壁可用聚苯乙烯或有機(jī)玻璃制成，其

9、容積通常為 30cm*30cm*30cm。二、設(shè)計(jì)目的與要求（1）掌握輻射源儲(chǔ)存設(shè)計(jì)的內(nèi)容和原則；（2）掌握輻射源儲(chǔ)存屏蔽的基本設(shè)計(jì)；（3）掌握輻射源屏蔽結(jié)構(gòu)；（4）掌握設(shè)計(jì)說(shuō)明書和計(jì)算書的編寫方法；（5）根據(jù)輻射源儲(chǔ)存設(shè)計(jì)的基本方案確定工作流程。（6）擬定輻射源的各項(xiàng)參數(shù)及屏蔽材料。（7）進(jìn)行輻射源儲(chǔ)存的設(shè)計(jì)和計(jì)算，定出各屏蔽材料的尺寸。（8）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書及相關(guān)圖紙。三、限值要求職業(yè)工作人員個(gè)人所受最大個(gè)人年有效劑量限值為5mSv；公眾成員個(gè)人年有效劑量最大限值為0. lmSvo四、防護(hù)如何防護(hù)放射源：放射源發(fā)射的射線有：阿爾法射線（a射線）、貝 塔射線（B射線）、伽瑪射線（Y射線）、中子

10、射線（H射線）等, 它們看不見(jiàn)，摸不著，必須使用專門的儀器才能探測(cè)得到。不同的射 線在物體中穿透能力也各有不同。一張厚紙可擋住阿爾法射線；有機(jī) 玻璃、鋁等中有效阻擋貝塔射線；伽瑪射線穿透力較強(qiáng)，可以用混凝 土、鉛等阻擋；中子射線需用石蠟等輕質(zhì)材料來(lái)阻擋。因此，放射源 并不可怕，對(duì)放射源無(wú)端的恐懼是沒(méi)有必要的，特別是那些已經(jīng)采取 了安全保護(hù)措施，正常使用的放射源，對(duì)人體是基本沒(méi)有危害的。防 止或減少放射源發(fā)出的射線對(duì)人體的傷害，主要有以下三種防護(hù)手 段：一、距離防護(hù)；距離放射源越遠(yuǎn)，接觸的射線就越少，受到傷害 也越??；二、屏蔽防護(hù)：選取適當(dāng)?shù)钠帘尾牧希ㄈ缁炷?、鐵或鉛等） 做成屏蔽體遮擋放射源發(fā)

11、出的射線；三、時(shí)間防護(hù)：盡可能減少與放 射源的接觸時(shí)間。在實(shí)際工作中，通常將上述三種防護(hù)手段組合應(yīng)用。五、屏蔽設(shè)計(jì)以三教115為例叱。參數(shù) 活度 A： 5400Ci非工作狀態(tài)：源存放于鋼220mm+鉛102mm的屏蔽罐中儲(chǔ)存 距離屏蔽罐lm處的吸收劑量率值為13. 7 U Gy/h工作狀態(tài)下：人體到源的距離為46.2cm,投影到人體的最大照射野 為 47. 6 X 8. 3cmH=Q.1DQT 0.1/7/Sv0 1*10 刁rD 24. 5cm受照時(shí)間的選取1）從事輻射工作人員工作時(shí)間根據(jù)國(guó)家規(guī)定的工作時(shí)日，從事輻射 工作人員每年工作時(shí)間最高為2000 h;2)職業(yè)人員的工作時(shí)間職業(yè)人員工作

12、時(shí)間分為照射室停留時(shí)問(wèn)Tl、 操作室停留時(shí)間T2和醫(yī)師辦公室停留時(shí)間T3三部分。工作人員在操作室停 留時(shí)間Tl, BP：Tl=600h;工作人員在照射室停留時(shí)間即給病人擺位 的時(shí)問(wèn)T2，取剩余時(shí)間的1/4),即:T2=350 h;工作人員在醫(yī)師辦公 室停留時(shí)問(wèn)T3,即:T3=l 050 h公眾成員的受照時(shí)間機(jī)房周圍公眾成員每年受照時(shí)間最大為600 ho照射室 H=0. 7DTQ=0. 7*13. 7*10_6*350=3. 36mSv操作室和辦公室的總年有效劑量：H=5-3. 36=1. 64mSv假設(shè)辦公室的有效劑量0. 64mSv操作室的有效劑量：lmSvD = 一-一 =2.38 x 1

13、0-6Gv/? 操作室的吸收劑量率：皿600x0-7辦公室的吸收劑量率:= 8.71x10-7Gv/iD_ H _ 0.64x100.70/1050x0.7操作室減弱倍數(shù):xlO-6K = % = 13.7x10= 5.76同理：辦公室的減弱倍數(shù)：K=15. 73查附表得：操作室混凝土的厚度為24. 7cm辦公室混凝土的厚度用最小二乘法得：36. 48cmY射線90。反散射經(jīng)驗(yàn)的公式O = (a/100)x(S/100)xD()/r 式中：D反散射吸收劑量率(Gy/h);a散射系數(shù)，無(wú)量綱；S 一照射面積cm2;Do 一入射線在入射點(diǎn)的吸收劑量率(Gy/h);r 一探測(cè)點(diǎn)至入射點(diǎn)的距離(cm)4、年有效劑量計(jì)算模式ER.7DTQ式中:E-y射線所致的年有效劑量，Sv;0. 7 一空氣吸收劑量與年有效劑量當(dāng)量轉(zhuǎn)換因子，Sv/Gy,D空氣吸收劑量率，Gy/hT 一年受照時(shí)間，h;Q品質(zhì)因數(shù)，對(duì)Y射線Q=1D = (a/100) x(S/100) xDt/r2 =(0 )x(47.