核和放射事故外照射劑量評價方法（下）

張良安

核和放射事故外照射劑量評價方法（下）

張良安

放射事故；外照射劑量；評價

（3）有定向當量劑量信息：①通用計算方法。當有與器官劑量計算相應的X、γ輻射場的定向劑量當量率的信息，應用公式10估算空氣比釋動能率（），再用公式2估算器官劑量。

CKH，—空氣比釋動能到定向劑量當量的轉換系數，Gy/Sv，其值見表6。

②核事故早期煙羽情況。這時應先估算定向劑量當量率，再估算空氣比釋動能，再估算器官劑量。

a）有近地面空氣中放射性核素的時間積分濃度信息。

這時的定向劑量當量率用下式估算：

式中：

Ψ—近地面空氣中核素的時間積分濃度，Bq?s?m-3；

DCFiβ—劑量轉換系數，即放射性核素i單位時間積分濃度所致皮膚β照射劑量當量，Sv?（Bq?s?m-3）-1，其值見表10；

SFβ—衣服和人體對β輻射的屏蔽因子，其時間平均的代表值可取為0.5，對于保守估計可取作1；

t—近地面空氣中核素的時間積分濃度測量時間，h。

b）有皮膚和衣服上核素沉積表面比活度信息。

這時用以下公式估算：

式中：

Cs—皮膚和衣服上沉積核素表面比活度，Bq?m-2；

DCFsβ—劑量轉換系數，即核素i單位核素沉積比活度所致皮膚β照射劑量當量，Sv?（Bq?m-2）-1，其值見表11；

表10 放射性核素 i單位時間積分濃度所致皮膚β照射劑量當量，DCFiβ

SFβ—衣服和人體對β輻射的屏蔽因子，其時間平均的代表值可取為0.5，對于保守估計可取作1；

t—皮膚和衣服上沉積核素表面比活度測量時間，s。

（4）有注量的信息。當有與器官劑量計算相應的X、γ輻射場的注量率的信息，應用公式13估算空氣比釋動能率（），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換系數，pGy?cm2，例如紅骨髓值見表12。

φ—中子注量，cm-2。

1.2.2 有輻射源項信息 （1）輻射源可以視為點源。當輻射源的最大長度與源到計算點的距離之比小于1.5‰時，就可以將源視為點源。只要源到計算點的距離足夠長（一般要求大于0.3 m），這時應用公式14估算空氣比釋動能率（），再用公式2估算器官劑量。

式中：

A—源的放射性活度，GBq；

R—放射點源到考察點的距離，m；

Γk—空氣比釋動能率常數，×10-3Gy?m2?GBq-1?h-1,常用值見表13；

μf—屏蔽材料的有效線性衰減系數，m2?kg-1；

μm—人體組織的有效線性衰減系數，m2?kg-1；

f—射線在屏蔽材料內經過的距離，kg?m2；

m—射線在人體模型內經過的距離，kg?m2；

B（m）—射線在體模內經過距離為m時的反向散射修正因子，常用值見表14。

當距離R足夠長，例如，R＞0.5 m時，14式可簡化為如下形式。

當身體反向散射可忽略時，更可以簡化為如下形式。

（2）輻射源不能視為點源。

a）當放射源可以視為線源時，應當使用下式先估算空氣比釋動能率，再用公式2估算器官劑量。

式中，積分限L表示在整個線源L上積分。

為便于蒙特卡羅（MC）計算，可將上式可近似地改寫為如下形式：

式中：

NL—在線源L上隨機抽取點的總數。當N→∞，則公式16的結果與公式15的結果完全一致。公式16的抽樣計算用MC隨機模擬方法來進行計算較為方便。

用上面類似的方法可以得到實用的面積源和體積源的MC計算公式。

對面積源，MC計算公式如下：

此時：NS—在面積源上隨機抽取點的總數。

對體積源，MC計算公式如下：

此時：NV—在體積源上隨機抽取點的總數。

2 中子外照射劑量估算

2.1 有個人劑量監測資料的情況 當有按GBZ128的要求進行監測的中子個人劑量當量Hp（d）時，而且有中子的能量和中子線束入射角信息，可用公式19進行器官劑量估算：

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

式中：

CФT—中子注量到器官劑量的轉換系數，pGy?cm2，例如，紅骨髓值見表15；

CФP—中子注量到個人劑量當量的轉換系數，pSv?cm2，其值見表16。

2.2 有中子輻射場劑量監測數據和中子能量信息時

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能率常數Γk[5]

2.2.1 有中子注量信息 這時可用公式20計算器官劑量。此時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換系數，pGy?cm2，例如紅骨髓值見表14～15。

φ—中子注量，cm-2。

2.2.2 中子輻射場周圍劑量當量監測數據和中子能量信息時 可用公式21先計算出中子注量，再用公式20計算器官劑量。此時的估算僅適用于全身均勻照射的情況。

式中：

CφH—中子注量到周圍劑量當量的轉換系數，單位為皮希平方厘米（pSv?cm2），其值見表16。

2.3 有中子源發射量的信息 有中子源發射參數時，可用公式22先計算出中子輻射場的注量，再用公式20計算器官劑量。

式中：

Fn—中子源總發射量，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換系數，C ФT[7]

表16 不同能量中子注量到實用量的轉換系數

表17 不同能量和AP入射方式下電子注量到器官劑量的轉換系數，C eФT

3 電子外照射劑量估算

t—接觸中子的有效時間，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量劑量的轉換系數，C eφH

3.1 有輻射場注量資料 當有電子輻射場注量和能量信息時，在AP照射條件下，可以用公式23計算器官劑量當量。

式中：

CeФT—電子注量到器官劑量的轉換系數，pGy?cm2，其值見表17；

φe—中子注量，cm-2。

3.2 有輻射場定向劑量當量資料 當有電子輻射場定向劑量當量監測數據和中子能量信息時，可用公式24先計算出中子注量，再用公式22計算器官劑量。此時的估算僅適用于全身均勻照射的情況。

式中：

CeφH—電子注量到周圍劑量當量的轉換系數，pSv?cm2，其值見表18；

R(0.07,α)—入射角度為α時，相對于入射角度為α時的定向劑量當量修正值。

[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，中國醫學科學院放射醫學研究所（張良安）