電子直線加速器放射治療機房輻射屏蔽計算實例探討

董益捷 張偉偉 肖增旭

摘 要：在電子直線加速器放射治療機房環境影響評價中，機房輻射屏蔽計算是重點也是難點，目前有多種計算方法。本文根據GBZ/T201.2-2011，以醫院實例進行計算，可為電子直線加速器放射治療機房輻射屏蔽計算提供參考。

關鍵詞：電子直線加速器；放射治療機房；輻射屏蔽計算

1 電子加速器放射治療機房輻射屏蔽設計參數

1.1 電子加速器參數

X射線能量：6/15MeV，電子線能量：4～22MeV，射線最大出射角28°，最大輸出劑量率：1000cGy/min，最大照射野40cm×40cm，SSD=100cm。

1.2 機房構成和規格

主體規格：8.4×7.8×4.0（長×寬×高，m）；迷路內寬：2000mm；內入口寬：2200mm；外入口寬：1800 mm。

1.3 屏蔽材料

墻體和頂蓋采用混凝土材料，密度不小于2.35g/cm3，防護門采用鉛板和含硼聚乙烯材料。

1.4 屏蔽設計方案

北墻：主屏蔽墻3200mm（寬度4400mm），副屏蔽墻2000mm；南墻：主屏蔽墻3200mm（寬度5000 mm），副屏蔽墻2000mm；西墻：側墻1700mm；東墻：迷路墻1600mm，外墻1600mm；頂棚：主屏蔽墻3000mm（寬度5000mm），副屏蔽墻2000mm；防護門：16mmPb+140mm含硼聚乙烯（5%硼）。

1.5 計算依據 GBZ/T201.2-2011。

2 計算過程

2.1 關注點選取

該項目醫用電子直線加速器機房設置在放療中心首層，機房下方為土壤層，設置10個主要關注參考點。A點：南北側主防護墻外30cm處，大樓外道路；B點：主防護墻外30cm；C點：西側防護墻外30cm處，大樓外道路、后裝機房；D點：南、北側主防護墻副防護墻連接處外30cm，大樓外道路；E點：主防護墻副防護墻連接處外30cm；F：東側迷路外墻外30cm處，加速器輔助機房；G點：加速器機房迷路入口處；H點：東側迷路外墻外30cm處，控制室內；M點：頂蓋主防護墻中點上方30cm處，放療中心天臺、風機機組；K點：頂蓋主防護墻副防護墻連接處外30cm，放療中心天臺、風機機組。

2.2 主屏蔽區計算（關注點A、B、M）

有用線束所致屏蔽墻外劑量及厚度利用下列公式計算：

關注點達到劑量率參考控制水平Hc時，設計的屏蔽所需要的屏蔽透射因子B按式（4）計算，并按式（3）估算所需要的有效屏蔽厚度Xe，再按式（1）獲得屏蔽厚度X（cm）。

計算結果：關注點A，核算厚度270cm，設計厚度320cm，可行；關注點B，核算厚度270cm，設計厚度320cm，可行；關注點M，核算厚度283cm，設計厚度300cm，可行。

2.3 泄漏輻射側屏蔽墻（關注點C）

對于側屏蔽墻考慮泄漏輻射屏蔽，預測模式類似主屏蔽區。計算結果：關注點C，核算厚度127cm，設計厚度170cm。

2.4 與主屏蔽區相連的次屏蔽區（關注點D、E、K）

關注點達到劑量率參考控制水平Hc時，設計的屏蔽所需要的屏蔽透射因子B按式（5）計算，然后按式（3）估算所需要的有效屏蔽厚度Xe（cm），再按式（1）轉換為屏蔽厚度X（cm）。

計算結果：關注點D，核算厚度148cm，設計厚度200cm，可行；關注點E，核算厚度149cm，設計厚度200cm，可行；關注點K，核算厚度153cm，設計厚度200cm，可行。

2.5 迷路外墻（關注點H、F）

對于迷路外墻考慮泄漏輻射屏蔽，與側屏蔽墻預測模式相同，其中各關注點按照垂直入射保守計算。核算結果：關注點H，輻射劑量率1.6×10-6μSv/h；關注點F，輻射劑量率0.09μSv/h。

2.6 迷路入口（關注點G）

入口門屏蔽設計時，通常使中子和中子俘獲γ射線屏蔽后有相同的輻射劑量率，對于中子俘獲γ射線，以鉛屏蔽；對于中子，以含硼（5%）聚乙烯屏蔽，所需的屏蔽防護厚度Xγ和Xn如下式：

計算結果：核算厚度鉛4mmPb，含硼聚乙烯91.4mm，設計厚度鉛16mm，含硼聚乙烯160mm，可行。

3 結論

在電子直線加速器放射治療機房環境影響評價中，機房輻射屏蔽計算是重點也是難點，目前有多種計算方法，本文根據GBZ/T201.2-2011，以醫院實例進行計算，可為電子直線加速器放射治療機房輻射屏蔽計算提供參考。