核和放射事故外照射劑量評(píng)價(jià)方法（下）

張良安

核和放射事故外照射劑量評(píng)價(jià)方法（下）

張良安

放射事故；外照射劑量；評(píng)價(jià)

（3）有定向當(dāng)量劑量信息：①通用計(jì)算方法。當(dāng)有與器官劑量計(jì)算相應(yīng)的X、γ輻射場(chǎng)的定向劑量當(dāng)量率的信息，應(yīng)用公式10估算空氣比釋動(dòng)能率（），再用公式2估算器官劑量。

CKH，—空氣比釋動(dòng)能到定向劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，Gy/Sv，其值見(jiàn)表6。

②核事故早期煙羽情況。這時(shí)應(yīng)先估算定向劑量當(dāng)量率，再估算空氣比釋動(dòng)能，再估算器官劑量。

a）有近地面空氣中放射性核素的時(shí)間積分濃度信息。

這時(shí)的定向劑量當(dāng)量率用下式估算：

式中：

Ψ—近地面空氣中核素的時(shí)間積分濃度，Bq?s?m-3；

DCFiβ—?jiǎng)┝哭D(zhuǎn)換系數(shù)，即放射性核素i單位時(shí)間積分濃度所致皮膚β照射劑量當(dāng)量，Sv?（Bq?s?m-3）-1，其值見(jiàn)表10；

SFβ—衣服和人體對(duì)β輻射的屏蔽因子，其時(shí)間平均的代表值可取為0.5，對(duì)于保守估計(jì)可取作1；

t—近地面空氣中核素的時(shí)間積分濃度測(cè)量時(shí)間，h。

b）有皮膚和衣服上核素沉積表面比活度信息。

這時(shí)用以下公式估算：

式中：

Cs—皮膚和衣服上沉積核素表面比活度，Bq?m-2；

DCFsβ—?jiǎng)┝哭D(zhuǎn)換系數(shù)，即核素i單位核素沉積比活度所致皮膚β照射劑量當(dāng)量，Sv?（Bq?m-2）-1，其值見(jiàn)表11；

表10 放射性核素 i單位時(shí)間積分濃度所致皮膚β照射劑量當(dāng)量，DCFiβ

SFβ—衣服和人體對(duì)β輻射的屏蔽因子，其時(shí)間平均的代表值可取為0.5，對(duì)于保守估計(jì)可取作1；

t—皮膚和衣服上沉積核素表面比活度測(cè)量時(shí)間，s。

（4）有注量的信息。當(dāng)有與器官劑量計(jì)算相應(yīng)的X、γ輻射場(chǎng)的注量率的信息，應(yīng)用公式13估算空氣比釋動(dòng)能率（），再用公式2估算器官劑量。

式中：

Cφk—光子注量到器官劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，pGy?cm2，例如紅骨髓值見(jiàn)表12。

φ—中子注量，cm-2。

1.2.2 有輻射源項(xiàng)信息 （1）輻射源可以視為點(diǎn)源。當(dāng)輻射源的最大長(zhǎng)度與源到計(jì)算點(diǎn)的距離之比小于1.5‰時(shí)，就可以將源視為點(diǎn)源。只要源到計(jì)算點(diǎn)的距離足夠長(zhǎng)（一般要求大于0.3 m），這時(shí)應(yīng)用公式14估算空氣比釋動(dòng)能率（），再用公式2估算器官劑量。

式中：

A—源的放射性活度，GBq；

R—放射點(diǎn)源到考察點(diǎn)的距離，m；

Γk—空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)，×10-3Gy?m2?GBq-1?h-1,常用值見(jiàn)表13；

μf—屏蔽材料的有效線性衰減系數(shù)，m2?kg-1；

μm—人體組織的有效線性衰減系數(shù)，m2?kg-1；

f—射線在屏蔽材料內(nèi)經(jīng)過(guò)的距離，kg?m2；

m—射線在人體模型內(nèi)經(jīng)過(guò)的距離，kg?m2；

B（m）—射線在體模內(nèi)經(jīng)過(guò)距離為m時(shí)的反向散射修正因子，常用值見(jiàn)表14。

當(dāng)距離R足夠長(zhǎng)，例如，R＞0.5 m時(shí)，14式可簡(jiǎn)化為如下形式。

當(dāng)身體反向散射可忽略時(shí)，更可以簡(jiǎn)化為如下形式。

（2）輻射源不能視為點(diǎn)源。

a）當(dāng)放射源可以視為線源時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用下式先估算空氣比釋動(dòng)能率，再用公式2估算器官劑量。

式中，積分限L表示在整個(gè)線源L上積分。

為便于蒙特卡羅（MC）計(jì)算，可將上式可近似地改寫(xiě)為如下形式：

式中：

NL—在線源L上隨機(jī)抽取點(diǎn)的總數(shù)。當(dāng)N→∞，則公式16的結(jié)果與公式15的結(jié)果完全一致。公式16的抽樣計(jì)算用MC隨機(jī)模擬方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算較為方便。

用上面類(lèi)似的方法可以得到實(shí)用的面積源和體積源的MC計(jì)算公式。

對(duì)面積源，MC計(jì)算公式如下：

此時(shí)：NS—在面積源上隨機(jī)抽取點(diǎn)的總數(shù)。

對(duì)體積源，MC計(jì)算公式如下：

此時(shí)：NV—在體積源上隨機(jī)抽取點(diǎn)的總數(shù)。

2 中子外照射劑量估算

2.1 有個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)資料的情況 當(dāng)有按GBZ128的要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)的中子個(gè)人劑量當(dāng)量Hp（d）時(shí)，而且有中子的能量和中子線束入射角信息，可用公式19進(jìn)行器官劑量估算：

表11 不同放射性核素的單位核素沉積比活度所致皮膚β照射劑量當(dāng)量，DCFsβ[4]

式中：

CФT—中子注量到器官劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，pGy?cm2，例如，紅骨髓值見(jiàn)表15；

CФP—中子注量到個(gè)人劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，pSv?cm2，其值見(jiàn)表16。

2.2 有中子輻射場(chǎng)劑量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和中子能量信息時(shí)

表12 單能光子在不同幾何入射條件下單位注量的紅骨髓吸收劑量，pGy?cm 2

表13 一些放射性核素的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)Γk[5]

2.2.1 有中子注量信息 這時(shí)可用公式20計(jì)算器官劑量。此時(shí)的估算僅適用于全身均勻照射的情況。

式中：

CφT—中子注量到器官劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，pGy?cm2，例如紅骨髓值見(jiàn)表14～15。

φ—中子注量，cm-2。

2.2.2 中子輻射場(chǎng)周?chē)鷦┝慨?dāng)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和中子能量信息時(shí) 可用公式21先計(jì)算出中子注量，再用公式20計(jì)算器官劑量。此時(shí)的估算僅適用于全身均勻照射的情況。

式中：

CφH—中子注量到周?chē)鷦┝慨?dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，單位為皮希平方厘米（pSv?cm2），其值見(jiàn)表16。

2.3 有中子源發(fā)射量的信息 有中子源發(fā)射參數(shù)時(shí)，可用公式22先計(jì)算出中子輻射場(chǎng)的注量，再用公式20計(jì)算器官劑量。

式中：

Fn—中子源總發(fā)射量，s-1；

表15 不同單能中子在不同入射方式下注量到男性紅骨髓劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，C ФT[7]

表16 不同能量中子注量到實(shí)用量的轉(zhuǎn)換系數(shù)

表17 不同能量和AP入射方式下電子注量到器官劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，C eФT

3 電子外照射劑量估算

t—接觸中子的有效時(shí)間，s；

R—離中子源的距離，cm。

表18 不同能量和AP方式下電子注量到定向當(dāng)量劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，C eφH

3.1 有輻射場(chǎng)注量資料 當(dāng)有電子輻射場(chǎng)注量和能量信息時(shí)，在AP照射條件下，可以用公式23計(jì)算器官劑量當(dāng)量。

式中：

CeФT—電子注量到器官劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，pGy?cm2，其值見(jiàn)表17；

φe—中子注量，cm-2。

3.2 有輻射場(chǎng)定向劑量當(dāng)量資料 當(dāng)有電子輻射場(chǎng)定向劑量當(dāng)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和中子能量信息時(shí)，可用公式24先計(jì)算出中子注量，再用公式22計(jì)算器官劑量。此時(shí)的估算僅適用于全身均勻照射的情況。

式中：

CeφH—電子注量到周?chē)鷦┝慨?dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，pSv?cm2，其值見(jiàn)表18；

R(0.07,α)—入射角度為α?xí)r，相對(duì)于入射角度為α?xí)r的定向劑量當(dāng)量修正值。

[4]IAEA Safety series，No.81，1986，Procedures and data derived intervention levels for application in controlling radiation doses to the public in the event of a nuclear accident or radiological emergency，principles，procedures and data.

[5]GBT 16149-2012外照射慢性放射病劑量估算規(guī)范.

[6]Petoussi-Henss N，Zankl M，Drexler G，et al.Calculationofbackscatterfactorsfordiagnostic radiologyusing MonteCarlomethods[J].Phys Med Biol，1998，43（8）：2237-2250.

[7]ICRP 116，Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities for External Radiation Exposures，2010.

（收稿：2014-09-30修回：2014-10-28編校：丁艷玲）

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A

2095-3496（2015）01-0036-07

300092天津，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所（張良安）