131I治療病房放射性廢水衰變池容積和屏蔽防護的評價

摘要：本文通過理論估算，對131I治療病房放射性廢水在衰變池內(nèi)的暫存時間和排放活度進行估算，對衰變池外表面30 cm人員可接近處的周圍劑量當(dāng)量率進行估算，提出131I治療病房放射性廢水衰變池容積和屏蔽防護的評價方法，為醫(yī)療機構(gòu)、環(huán)境影響評價機構(gòu)和管理部門等提供技術(shù)參考。研究表明，131I治療病房放射性廢水暫存時間和排放活度滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，衰變池外表面30 cm人員可接近處的周圍劑量當(dāng)量率小于2.5 μSv/h，人員年有效劑量小于0.1 mSv/a。

關(guān)鍵詞：131I治療病房；放射性廢水；衰變池

中圖分類號：X771 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）03-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.048

Abstract： Through theoretical estimation， this paper estimates the temporary storage time and discharge activity of radioactive wastewater in the decay tank of 131I treatment ward， and estimates the surrounding dose equivalent rate around the 30 cm personnel accessible area on the external surface of the decay tank， and proposes the evaluation method of radioactive wastewater decay tank volume and shielding protection in 131I treatment ward， so as to provide technical reference for medical institutions， environmental impact assessment institutions and management departments. The study shows that the temporary storage time and discharge activity of radioactive wastewater in 131I treatment ward meet the requirements of relevant standards， the surrounding dose equivalent rate around the 30 cm personnel accessible area on the external surface of the decay tank is less than 2.5 μSv/h， the annual effective dose of personnel is less than 0.1 mSv/a.

Keywords： 131I treatment ward; radioactive wastewater; decay tank

131I治療是指利用人體甲狀腺組織對碘具有高度選擇性攝取功能，同位素碘經(jīng)口服后絕大部分進入甲狀腺組織，在甲狀腺內(nèi)衰變放出β射線，通過β射線對甲狀腺濾泡組織產(chǎn)生的生物生理效應(yīng)，破壞甲狀腺組織，從而達(dá)到類似于部分切除甲狀腺組織的治療效果。131I治療病房涉及放射性核素的使用，會產(chǎn)生放射性廢水。放射性廢水主要來自2個方面。一是口服131I藥物后患者在專用衛(wèi)生間內(nèi)產(chǎn)生的排泄物和沖洗水等生理代謝廢水，二是放射性核素操作過程中因放射性核素污染產(chǎn)生的清洗廢水（清洗污染物品、地面、操作人員手等）。若放射性廢水未經(jīng)足夠的時間衰變，未經(jīng)監(jiān)測即進行排放，可能造成排放指標(biāo)超出規(guī)定的限值，對環(huán)境或人體造成一定危害；若放射性廢水在收集或暫存衰變時未經(jīng)足夠的屏蔽防護，可能造成周圍劑量當(dāng)量率超標(biāo)，對周圍活動人群產(chǎn)生超劑量照射而影響健康。為進一步規(guī)范131I治療病房放射性廢水的管理，本文通過實例計算與分析，提出放射性廢水衰變池容積和屏蔽防護的評價方法，為醫(yī)療機構(gòu)、環(huán)境影響評價機構(gòu)和管理部門等提供技術(shù)參考。

1 評價依據(jù)及要求

評價依據(jù)是《核醫(yī)學(xué)輻射防護與安全要求》（HJ 1188—2021）[1]、《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871—2002）[2]。評價要求涉及2個方面。

1.1 131I治療病房放射性廢水排放要求

放射性廢水應(yīng)排入槽式衰變池，注滿單個衰變池后，暫存時間應(yīng)不小于180 d；排放口總α放射性活度濃度應(yīng)不超過1 Bq/L，總β應(yīng)不超過10 Bq/L，131I應(yīng)不超過10 Bq/L；每月排放的總活度應(yīng)不超過10ALImin，每次排放的活度應(yīng)不超過ALImin，每次排放后需要用不低于3倍排放量的水進行沖洗。其中，ALImin是相應(yīng)于職業(yè)照射的食入和吸入ALI值中的較小者，ALI為放射性同位素年攝入量限值。根據(jù)《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871—2002）[2]，可估算出131I核素的ALImin約為2.27×105 Bq，則對于131I治療病房放射性廢水，每月排放的總活度應(yīng)不超過2.27×106 Bq，每次排放的活度應(yīng)不超過2.27×105 Bq。

1.2 131I治療病房放射性廢水槽式衰變池的屏蔽防護要求

暴露于地面致使人員可以接近的放射性廢水衰變池外表面30 cm處的周圍劑量當(dāng)量率應(yīng)小于2.5 μSv/h，人員年有效劑量應(yīng)小于0.1 mSv/a。

2 評價實例

某醫(yī)院計劃設(shè)置131I治療病房（共設(shè)置7張床位），日最大住院患者為7人，單人平均用藥量為4.44×109 Bq，工作場所日最大操作量為3.108×1010 Bq，每周一接收患者，患者住院時間為5 d。醫(yī)院計劃設(shè)置一個地下式放射性廢水衰變系統(tǒng)，內(nèi)含3個槽式衰變池，單個衰變池容積為78.75 m3（規(guī)格5.0 m×4.5 m×3.5 m），有效容積為74.25 m3（規(guī)格5.0 m×4.5 m×3.3 m）。衰變池為鋼筋混凝土（密度2.35 g/cm3）結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)置維修口，維修口高出地面0.3 m。衰變池頂部厚度為40 cm，頂部另外覆蓋30 cm厚的土層，其余五面和維修蓋板厚度均為30 cm。衰變池四周和底板下方均為土層，頂部上方為綠化。衰變池平面設(shè)計如圖1所示。圖中尺寸單位均為毫米（mm）。

2.1 衰變池容積符合性評價

2.1.1 廢水滿池后暫存衰變時間

醫(yī)院放射性廢水產(chǎn)生量為100～200 L/（床·d），估算時取平均值150 L/（床·d），患者住院期間病房一般不打掃，出院后集中打掃，每周清洗廢水取250 L，則131I治療病房放射性廢水量為5.5 m3/周。單池有效容積為74.25 m3，則單池注滿廢水時間為13.5周，單池廢水注滿后暫存衰變時間為184.275 d，滿足放射性廢水注滿單個衰變池后暫存時間應(yīng)不少于180 d的要求。

2.1.2 廢水排放時131I的放射性活度濃度

通常，131I治療患者施予活度總量的85%在最初5 d內(nèi)排放到下水道系統(tǒng)。衰變池接收廢水，同時池內(nèi)廢水衰變，動態(tài)平衡時存有的廢水中放射性核素活度為在該核素平均壽命內(nèi)排入衰變池的廢水活度之和，131I平均壽命為11.57 d。廢水注滿單池后，池內(nèi)131I初始活度為5.283 6×1010 Bq（約2周內(nèi)排入的總活度），131I核素半衰期為8.020 7 d，根據(jù)放射性核素的衰變規(guī)律[3-4]估算，放射性廢水暫存衰變184.275 d后，單池內(nèi)131I活度為6.41×103 Bq，放射性活度濃度為0.09 Bq/L，滿足排放口總α放射性活度濃度不超過1 Bq/L、總β不超過10 Bq/L、131I不超過10 Bq/L的要求。

2.1.3 放射性廢水的排放

單池內(nèi)廢水暫存衰變時間滿足不少于180 d的要求后，經(jīng)監(jiān)測，若滿足排放要求，即可排入醫(yī)院污水管網(wǎng)，每次排放后用不低于3倍排放量的水進行沖洗。經(jīng)估算，示例中單池廢水排放活度為6.41×103 Bq，滿足每次排放活度應(yīng)不超過ALImin（2.27×105 Bq）的要求；廢水184.275 d排放一次，每月僅排放一次，每月排放的總活度即為單池廢水排放活度，滿足每月排放的總活度不超過10ALImin（2.27×106 Bq）的要求。

2.2 衰變池屏蔽防護評價

示例中放射性廢水衰變池為地下式結(jié)構(gòu)，其四周和底板下方為土層，人員不可達(dá)，上方為綠化，人員可達(dá)，必須考慮放射性廢水暫存衰變對衰變池上方的輻射影響[5]。單個衰變池為立方體結(jié)構(gòu)，廢水注滿后尺寸為5.0 m×4.5 m×3.3 m，這里不考慮大體積水的輻射自吸收，僅保守按點源近似估算，點源位于廢水中心。點源劑量率的估算公式為

式中：H為參考點劑量率，μSv/h；A為放射源的最大活度，MBq；Γ為距放射源1 m處的周圍劑量當(dāng)量率常數(shù)，μSv·m2/（MBq·h）；r為參考點與放射源間的距離，m；x為屏蔽厚度，mm；TVL為γ射線的十分之一值層厚度，mm。

示例中，A取52 836 MBq，Γ取0.059 5 μSv·m2/（MBq·h），r頂板為2.85 m，r蓋板為4.35 m（斜射）；衰變池頂板為400 mm厚混凝土；維修蓋板為300 mm厚混凝土，等效厚度為378 mm；131I對應(yīng)混凝土的十分之一值層厚度為170 mm。經(jīng)式（1）計算，衰變池頂外、維修蓋板外30 cm處最大劑量率H分別為1.72 μSv/h、0.99 μSv/h，滿足暴露于地面致使人員可以接近的放射性廢水衰變池外表面30 cm處的周圍劑量當(dāng)量率應(yīng)小于2.5 μSv/h的要求。

衰變池上方人員年有效劑量可通過式（2）進行估算。

式中：E為人員年有效劑量，μSv/a；U為使用因子，取1；T為人員在相應(yīng)關(guān)注點駐留的居留因子，衰變池上方為綠化，t取1/40；t為年照射時間，h，保守取2 000 h（人員每日工作8 h，年工作250 d）。

根據(jù)式（2）估算，衰變池頂外、維修蓋板外30 cm處人員年有效劑量分別為0.086 mSv/a、0.05 mSv/a，滿足暴露于地面致使人員可以接近的放射性廢水衰變池外表面30 cm處人員年有效劑量應(yīng)小于0.1 mSv/a的要求。

3 結(jié)論

本文采用實例，對131I治療病房放射性廢水衰變池容積和屏蔽防護進行評價。評價結(jié)果顯示，廢水排放符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的廢水暫存衰變時間、核素活度、濃度排放限值的要求；衰變池外表面30 cm人員可接近處的周圍劑量當(dāng)量率小于2.5 μSv/h，人員年有效劑量小于0.1 mSv/a。本文提供的理論估算方法可用于131I治療病房放射性廢水衰變池容積和屏蔽防護的評價。根據(jù)理論估算，衰變池外表面30 cm人員可接近處有一定的附加劑量率，在人員偶爾居留的情況下，人員年有效劑量也已接近0.1 mSv/a的劑量約束值要求，因此要對衰變池進行管理，將衰變池確定為控制區(qū)，衰變池上方應(yīng)設(shè)置為綠化等人員偶爾居留場所，宜采取管控措施，禁止人員入內(nèi)，避免放射性廢水對人員造成不必要的照射。

參考文獻

1 生態(tài)環(huán)境部.核醫(yī)學(xué)輻射防護與安全要求：HJ 1188—2021[S].北京：中國環(huán)境出版集團，2021.

2 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)：GB 18871—2002[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

3 方 杰.輻射防護導(dǎo)論[M].北京：原子能出版社，1991：47-48.

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5 國際放射防護委員會.非密封放射性核素治療后的患者出院考慮[M].北京：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2007：51-52.