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) 1、 鈷-60治療機(jī)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(diǎn)，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(lái)，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(jī)

2、 鈷-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)式鈷-60治療機(jī)。1.鈷-60射線的特點(diǎn) 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(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)，其高度決定于整個(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(shí)的照射量Rmm或Rhm表示治療機(jī)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(jī)(200400KV)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。這樣用鈷-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：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(duì)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(shì)，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(shì)，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(diǎn)保證了當(dāng)射線穿過正常組織時(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?。衡?60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：鈷-60射線與24MV高能X射線相似。超高壓X射線機(jī)、加速器與鈷-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(jī)、加速器相比，除去存在半影、半衰期短以及防護(hù)

5、等問題外具有經(jīng)濟(jì)、可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 2鈷-60治療機(jī)的一般結(jié)構(gòu) 鈷-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 (1)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)鈷-60源處于關(guān)閉位置時(shí)，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(duì)3.7XBq級(jí)鈷-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(yuǎn)距離治療輻射源的檢定鈷-60遠(yuǎn)距離治療輻射源的檢定 1990年2月l口，國(guó)家頒布實(shí)施JJG589-8960Co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) 鈷-60治療機(jī)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(jī)頭漏射線量，有用射線束對(duì)準(zhǔn)直器和平衡錘的透過率以及機(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)距離治療線衛(wèi)生防護(hù)規(guī)定的要求。鈷-60治療

7、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) 鈷-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)10cmX10cm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(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

8、于5。 (5) 鈷一60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)和鈷治療機(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)說明書和計(jì)算

9、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0.1mSv。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（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(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

10、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痢㈣F或鉛等）做成屏蔽體遮擋放射源發(fā)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

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(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)人員工作時(shí)間分為照射室停留時(shí)問T1、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T1，即:T1=600 h; 工作人員在照射室停留時(shí)間即給病人擺位的時(shí)問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T3，即:T

12、3=1 050 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 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(yàn)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(wú)量綱;S一照射面積cm2;D。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(shí)間