（完整版）医用加速器环境影响评价问题

1、关注我 实时更新 最新资料医 用加速器环境影响评价问题1前言我国相关法律法规要求，对从事生产、销售、使用放射性同位素和射线装置 的核技术利用单位，应当在申请领取辐射安全许可证之前编制环境影响评价(以下简称“环评”)材料，经审查批准获得辐射安全许可证后，方可从事核技术利用项目刘。医 用电子加速器主要用于放射治疗，根据我国射线装置分类办法，医 用电子加速器属于n类射线装置，使用前应当编写环境影响评价报告表J。在环评单位编写环评报告 的过程中，依据辐射环境保护管理导则核技术应用项目环境影响报告书(表) 的内容和格式及相关标准对医 用电子加速器 的辐射屏蔽效能进行计算和分析，从而判断是否满足辐射防护要

2、求。美国国家辐射防护与测量委员会(NCRP)于2005年颁布了巧l号报告，提出了兆伏级X和丫射线放疗设施屏蔽设计和安装 的建议及技术路线川。目前我国核技术利用环评中确实存在过度防护、设计考虑不周全、屏蔽材料选择不当等容易忽略却十分重要 的问题，NCRP151号报告充分考虑以上问题并提出了详细 的设计方法。本文就NCRP151号报告中有关医 用电子加速器辐射防护提出 的几个问题进行介绍，目 的是为环评编制人员和审评人员提供技术参考，达到辐射屏蔽最优化 的要求。2NCRP151号报告中提出 的几个问题NCRP151号报告全文共分7章，分别为前言、计算方法、工作负荷、使用因子和吸收剂量 的考虑、详细

3、结构、特殊考虑、屏蔽评估(监测)和举例，另外附录部分主要提供计算过程中所需参数及中子监测 的详细问题。在第二章计算方法部分，报告提供了主屏蔽、次屏蔽、门和迷道 的屏蔽计算常规方法，详细介绍了加速器在低能和高能运行状态对丫射线和中子 的屏蔽计算方式。在第四章详细结构部分，提出了几种加速器机房特殊 的屏蔽情况，如屋顶不能被地面完全屏蔽 的考虑、屏蔽材料 的选择以及接头、管道屏蔽等需要注意 的问题等，下面对这些问题分别加以介绍和讨论。2.1关于复合屏蔽 的问题很多情况下主屏蔽并不仅仅是由相同性质 的普通混凝土构成(密度为2.359/cm，)。在空间受限时，通常将普通混凝土与钢或铅混合使用。对光子主射

4、束，总 的透射系数是屏蔽中每种材料单独透射系数之积(即BT二及。n刀P。B。!二l，B。、BPb和B、t。l分别对应于混凝土、铅和钢 的透射系数)4。但是当加速电压高于10Mev时，必须要考虑中子和中子俘获丫射线 的产生和衰减。在如此高能量 的情况下，则不适合使用混合屏蔽(如混凝土中加钢或铅)，因为金属层可能会变成潜在 的光中子源而导致屏蔽后照射 的增加。但是这种情况只针对主屏蔽，对次屏蔽是不存在 的，因为主屏蔽外 的散射辐射不具备光中子所需 的能量，而且泄漏辐射 的强度也不能在次级屏蔽上产生大量中子。因此，在加速器机房设计阶段，如果受空间限制而必须采取复合屏蔽，对于能量大于10MeV 的加速

5、器，需要对中子及中子俘获，射线 的屏蔽给予特殊考虑，充分合理利用机房空间，尽量增加主屏蔽厚度以满足辐射防护 的要求。2.2关于屏蔽门 的问题对于屏蔽门 的屏蔽防护计算，在相关参考资料中有明确 的计算方法，但往往通过计算后 的结果设计出 的屏蔽门，造价昂贵而厚重，而且还需要一套机械来控制门开关 的装置。在NRCP151号报告中特别提出，散射和泄漏辐射 的剂量当量与中子及中子俘获，射线相比相对较低，并且能量越高这种效应越明显。因此，通过采取阻止中子进人迷道 的方式，就可减少屏蔽门 的厚度，甚至完全取消屏蔽门。报告中提出3种阻止中子离开治疗室而进人迷道 的技术方案:(l)减少迷道内人口 的开口;(2

6、)在迷道内人口处增加一道质量较轻，含有热中子吸收剂(9%质量含量 的硼) 的门;(3)在迷道人口内安装一道含硼聚乙烯(BPE)门。方案(l)采用45.7Cm厚 的混凝土环绕在开口处，将迷道内人口面积减小到宽(1.22)x高(2.13)=2.59s6m，。方法(2)中采用7mm厚、硼质量含量为8.9% 的平板。方法(3)采用 的是scm厚 的聚乙烯(含5%硼)门。从表1可以看出，方法3对总 的剂量当量减弱最大，并且迷道外门只需很薄 的铅板，厚度ICm左右。因此，对于标称能量大于10MeV 的医 用电子加速器，在迷道设计合理 的情况下，在控制室和迷道之间额外增加一道防止中子 的迷道门，尤其是在迷道

7、口内部安装聚乙烯门，则可达到最大 的衰减效果，而且造价低廉，材料轻而薄，也不需要配套机械装置，因此是一种科学经济合理 的设计方式。2.3关于混凝土屏蔽 的问题对于能量大于10MeV 的加速器，屏蔽既要考虑光子，也要考虑中子。不同 的屏蔽材料具有不同 的辐射屏蔽特性。中子屏蔽需要含氢 的材料，光子屏蔽需要高原子序数材料，目前常用 的屏蔽材料是:混凝土、铅、钢、聚乙烯或石蜡、泥土和木材。混凝土是最常用 的屏蔽材料，我国目前医 用电子加速器 的屏蔽墙主要为混凝土浇筑而成。NCRP151号报告中指出，混凝土分为普通混凝土和重混凝土。我国机房设计环评一般采取 的密度均为2.35酬c砰，但是，我们往往忽略

8、 的一点是混凝土屏蔽墙 的实际密度是否为理想 的2.35岁cm，。实际上，该密度 的混凝土是不太容易获得 的，在浇筑过程中搅拌不均，或者产生气泡，也有可能由于选取 的土质或者沉降 的原因，导致混凝土密度 的降低。因此，在环评计算中采用 的2.35扩c耐密度混凝土可能与实际 的屏蔽效能有所差别，实际低密度混凝土 的屏蔽效能要比计算值低，因此屏蔽墙外 的辐射水平要高，尤其是主屏蔽墙外 的辐射水平更加重要。针对此种情况，报告建议在建造过程中，对混凝土密度进行测试，测试方式可利用车辆作为容器，用地秤测量质量，再计算出密度。2.4关于地面不完全屏蔽 的问题有些加速器机房建在地下，这样就需要对贯穿屏蔽墙后

9、投射到地面 的射束给予特殊考虑(见图1)，以确保最大照射束 的上切面在地面以下足够远处，防止明显 的散射辐射到达地面。图l中加速器机房两边 的地面不在同一水平面上，从图中可知，地面低 的一侧，屏蔽墙厚度可达到屏蔽要求，但在地面高 的一侧，设计时考虑到机房在地下，机房屏蔽墙设计较薄，但是却忽略了主射束在贯穿屏蔽墙后 的贯穿辐射。另一种可能是射向地面方向 的屏蔽路径比主屏蔽短(如靠上一条射束方向)，或者是因为在地面下射束穿过屏蔽墙和地下泥土后仍然有部分射线到达地面(如靠下一条射束方向)。此种情况下，则不可忽略贯穿辐射 的影响，此条件下屏蔽计算方式可参考主屏蔽墙屏蔽厚度 的计算方式4。2.5关于屏蔽

10、体接头和开口处 的屏蔽问题屏蔽体接头处主要用砂浆填缝，砂浆 的密度需要至少跟屏蔽材料 的密度相同，对于多层结构，接头应错开。屏蔽为铅或钢 的接头需要延伸到邻近 的混凝土屏蔽中。屏蔽中为门、窗、通风管道、电缆、管子等所做 的开口，有些情况下需要制作挡板，以保持所需 的整体防护程度。开口应尽量位于次屏蔽上。以管道为例，当管道 的终端出口需要贯穿次级屏蔽墙时，需要在出口外一定部位采用铅挡板，挡板要求与出口有一定距离，以保证足够 的气流通过，而且需要在开口 的周边延伸，远大于开口，以提供所需 的防护(见图2)。子于一下一颤-一-一-一，一呀硼蔽机房内图2管道弯曲以避免辐射流对于嵌在混凝土屏蔽墙中 的接

11、线盒、电缆等，有时需要铅作为屏蔽以补偿混凝土 的屏蔽效果，其厚度至少应等于被移走 的混凝土 的铅当量(可通过查铅和混凝土 的十值层厚度计算比值获得)。2.6关于管道穿过屏蔽体 的防护问题机房中 的管道主要为采暖、通风与空调管道(HVAC)以及电线电缆管道对于管道 的走向要求，需要考虑两点:一是在射束方向上被管道所取代 的混凝土 的量最小，二是通过空隙 的直接辐射最小化。采取管道与墙成一定 的角度穿出机房，这样可缩短路径，或者有拐折地穿过墙壁(见图3)。需要注意 的是，不论管道多小，都不能安装在主屏蔽上。NcRP151号报告指出，对于带有迷道 的机房，采暖、通风和空调管道合理 的走向是直接穿过门

12、上方 的屏蔽，因为该处 的光子和中子通量是最低 的。能量小于10MeV 的加速器，管道周围一般不需要额外 的屏蔽。而能量大于10MeV 的加速器，对管道额外屏蔽取决于迷道长度。如果是5.Zm长 的迷道，管道处不需要额外屏蔽，而2.Zm长 的迷道则有必要增加管道处 的屏蔽。屏蔽方式有3种:一是在管道穿过迷道后立即将管道弯曲(如图2)，二是用铅和/或含硼聚乙烯包裹管道(如图4)，三是使用混凝土屏蔽作为挡板(如图5)对于迷道有一个以上转折 的机房，则不必对管道进行屏蔽。水管和电缆 的直径通常小于2.scm，报告中建议在混凝土墙中安装一个略大于所需管道直径 的开孔，这样安装时比较方便。当管道直径大于2.scm时，则应考虑用铅包裹管子，对缺失 的混凝土进行补偿。3结论和建议目前我国对医 用加速器 的设计要求，迷道 的设计是必须要达到 的防护条件，因此，NCRP151号报告中有关无迷道 的机房屏蔽设计对我们不太适用。但是对于报告中提出 的比如复合屏蔽、屏蔽门 的设计、混凝土密度、地面屏蔽不完全、接头、开口及管