輻射劑量與防護課程設(shè)計

1、.輻射劑量與防護課程設(shè)計 1、 鈷-60治療機概論 鈷-60也是一種人工放射性同位素，它是由普通的金屬鈷-59在核反應(yīng)堆中經(jīng)過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的射線，核中過剩的能量以輻射的形式釋出，包括能量為1.17MeV及1.33MeV兩種射線。衰變的最終產(chǎn)物是鎳的穩(wěn)定性同位素鎳-60。鈷的半衰期為5.27年。鈷-60放出的射線能量低，易被容器吸收；射線的平均能量為1.25MeV，比鐳高一點，因此鈷-60也可以作為鐳的代用品，如制成鈷管、鈷針等。比較起來，鈷-60因半衰期短且能量高，作腔內(nèi)治療放射源不如銫-137。 鈷-60 治療機

2、 鈷-60遠距離治療機自1951年加拿大第一臺建成以來，40多年間得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。我國目前已能成批生產(chǎn)性能較好的旋轉(zhuǎn)式鈷-60治療機。1.鈷-60射線的特點 鈷-60射線的半衰期為526年，平均每月約衰變1。外照射用的鈷-60源通常由1*1mm的柱狀源集合在一個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)，其高度決定于整個源的總活度。由于源本身的自吸收以及準(zhǔn)直器的限束，致使一定活度的鈷-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處每分種或每小時的照射量Rmm或Rhm表示治療機鈷-60的活度。 鈷-60射線

3、的平均能量為1.25MeV單能，和一般深部X線機(200400KV)相比，除能量高、單能外，還具有下列特點： (1) 穿透力強：高能射線通過吸收介質(zhì)時的衰減率比低能X射線低，因此具有較高的百分深度量。這樣用鈷-60治療時，射野設(shè)計比低能X射線簡單，劑量分布也比較均勻。 (2) 防護皮膚：鈷一60射線最大能量吸收發(fā)生在皮下45mm深度，皮膚劑量相對較小。因此給予同樣的腫瘤劑量，鈷-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，骨中每單位照射量吸收比軟組織大得多。而鈷-60射線康普頓吸收占主要優(yōu)勢，因此每單位照射量的吸收在骨中和軟組織近

4、似相同。鈷-60射線的這一優(yōu)點保證了當(dāng)射線穿過正常組織時不致引起骨損傷。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) 旁向散射小：鈷-60射線的次級射線主要向前散射，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。這樣就保護了射野邊緣外的正常組織并減低了全身積分量。(5) 經(jīng)濟、可靠：鈷-60射線與24MV高能X射線相似。超高壓X射線機、加速器與鈷-60治療機相比，唯一的優(yōu)點是源焦點很小，不存在幾何半影問題，線束邊緣更加清晰，等劑量曲線更加偏干。相反，鈷-60射線與超高壓X射線機、加速器相比，除去存在半影、半衰期短以及防護

5、等問題外具有經(jīng)濟、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等優(yōu)點。 2鈷-60治療機的一般結(jié)構(gòu) 鈷-60治療機一般由下列部分組成：一個密封的放射源；一個源容器及防護機頭；具有開關(guān)的遮線器裝置；支持機頭的機械系統(tǒng)及其附屬電子設(shè)備 (1)鉆-60，源的防護 根據(jù)國際放射防護委員會(ICRP)推薦，任何遠距離同位素治療機，當(dāng)鈷-60源處于關(guān)閉位置時，距離鈷60源lm處，各方向的平均劑量應(yīng)小于，在此距離處不應(yīng)有超過2.58的地方。根據(jù)這種要求，對3.7XBq級鈷-60治療機，需要大約106的衰減系數(shù)或近似20個半價層。一般防護材料用鉛，也有用鎢或鈾的合金。通常源容器用鎢或鈾合金，源容器周圍用鉛，外面用鋼作套。鉆-60

6、遠距離治療輻射源的檢定鈷-60遠距離治療輻射源的檢定 1990年2月l口，國家頒布實施JJG589-8960Co遠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) 鈷-60治療機用的鈷源應(yīng)符合GB746587高活度鈷-60密封放射源的要求。 鈷-60治療機頭漏射線量，有用射線束對準(zhǔn)直器和平衡錘的透過率以及機頭和準(zhǔn)直器的鎖緊裝置和安全保護措施均應(yīng)符合GBW380醫(yī)用遠距離治療線衛(wèi)生防護規(guī)定的要求。鈷-60治療

7、機的機械與電的性能(如光學(xué)測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) 鈷-60治療機應(yīng)附有照射野內(nèi)劑量分布均勻性的資料，使用時，還需核實驗證。對10cmX10cm照射野，當(dāng)最大照射量率點在中心時，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2mm，經(jīng)修整的半影區(qū)寬度應(yīng)小于10mm。 (3) 鈷-60源連續(xù)兩次在“照射”位置，有用射線照射量率的單次測量相對偏差應(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)照射量率的不對稱性應(yīng)小于5。 (4) 測量有用射線束吸收劑量的不確定度應(yīng)不大

8、于5。 (5) 鈷一60治療機應(yīng)配有定時器，在最短照射時間內(nèi)，計時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，環(huán)境的溫度、氣壓和相對濕度應(yīng)保證劑量計和鈷治療機正常工作。 檢定環(huán)境內(nèi)的輻射本底，外來電磁場、靜電場和機械震動等不應(yīng)引起電離室劑量計讀數(shù)的顯著偏差和不穩(wěn)。 (2)電離室劑量計 檢定用的電離室劑量計應(yīng)符合工作級電離室劑量計的要求。 (3) 水模 水模壁可用聚苯乙烯或有機玻璃制成，其容積通常為30cm*30cm*30cm。二、設(shè)計目的與要求（1）掌握輻射源儲存設(shè)計的內(nèi)容和原則；（2）掌握輻射源儲存屏蔽的基本設(shè)計；（3）掌握輻射源屏蔽結(jié)構(gòu)；（4）掌握設(shè)計說明書和計算

9、書的編寫方法；（5）根據(jù)輻射源儲存設(shè)計的基本方案確定工作流程。（6）擬定輻射源的各項參數(shù)及屏蔽材料。（7）進行輻射源儲存的設(shè)計和計算，定出各屏蔽材料的尺寸。（8）完成設(shè)計說明書及相關(guān)圖紙。三、限值要求職業(yè)工作人員個人所受最大個人年有效劑量限值為5mSv；公眾成員個人年有效劑量最大限值為0.1mSv。四、防護如何防護放射源：放射源發(fā)射的射線有：阿爾法射線（射線）、貝塔射線（射線）、伽瑪射線（射線）、中子射線（射線）等，它們看不見，摸不著，必須使用專門的儀器才能探測得到。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；有機玻璃、鋁等中有效阻擋貝塔射線；伽瑪射線穿透力較強，可以用混凝

10、土、鉛等阻擋；中子射線需用石蠟等輕質(zhì)材料來阻擋。因此，放射源并不可怕，對放射源無端的恐懼是沒有必要的，特別是那些已經(jīng)采取了安全保護措施，正常使用的放射源，對人體是基本沒有危害的。防止或減少放射源發(fā)出的射線對人體的傷害，主要有以下三種防護手段：一、距離防護；距離放射源越遠，接觸的射線就越少，受到傷害也越?。欢?、屏蔽防護：選取適當(dāng)?shù)钠帘尾牧希ㄈ缁炷痢㈣F或鉛等）做成屏蔽體遮擋放射源發(fā)出的射線；三、時間防護：盡可能減少與放射源的接觸時間。在實際工作中，通常將上述三種防護手段組合應(yīng)用。五、屏蔽設(shè)計以三教115為例參數(shù)活度A：5400Ci非工作狀態(tài)：源存放于鋼220mm+鉛102mm的屏蔽罐中儲存距離屏

11、蔽罐1m處的吸收劑量率值為13.7Gy/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47.6×8.3cm所以查表得，d=50.6cm>24.5cm受照時間的選取1）從事輻射工作人員工作時間根據(jù)國家規(guī)定的工作時日，從事輻射工作人員每年工作時間最高為2000 h;2)職業(yè)人員的工作時間職業(yè)人員工作時間分為照射室停留時問T1、操作室停留時間T2和醫(yī)師辦公室停留時間T3三部分。工作人員在操作室停留時間T1，即:T1=600 h; 工作人員在照射室停留時間即給病人擺位的時問T2 ,取剩余時間的1/4)，即:T2=350 h;工作人員在醫(yī)師辦公室停留時問T3，即:T

12、3=1 050 h .公眾成員的受照時間機房周圍公眾成員每年受照時間最大為600 h。照射室H=0.7DTQ=0.7*13.7=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：1mSv操作室的吸收劑量率：辦公室的吸收劑量率：操作室減弱倍數(shù)：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：36.48cm射線90°反散射經(jīng)驗的公式式中: D一反散射吸收劑量率（Gy/h);a一散射系數(shù)，無量綱;S一照射面積cm2;D。一入射線在入射點的吸收劑量率(Gy/h);r一探測點至入射點的距離(cm)4、年有效劑量計算模式E=0.7DTQ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一空氣吸收劑量率，Gy/hT一年受照時間