核和放射事故外照射剂量评价方法（下）

张良安

核和放射事故外照射剂量评价方法（下）

张良安

放射事故；外照射剂量；评价

（3）有定向当量剂量信息：①通用计算方法。当有与器官剂量计算相应的X、γ辐射场的定向剂量当量率的信息，应用公式10估算空气比释动能率（），再用公式2估算器官剂量。

CKH，—空气比释动能到定向剂量当量的转换系数，Gy/Sv，其值见表6。

②核事故早期烟羽情况。这时应先估算定向剂量当量率，再估算空气比释动能，再估算器官剂量。

a）有近地面空气中放射性核素的时间积分浓度信息。

这时的定向剂量当量率用下式估算：

式中：

Ψ—近地面空气中核素的时间积分浓度，Bq⋅s⋅m-3；

DCFiβ—剂量转换系数，即放射性核素i单位时间积分浓度所致皮肤β照射剂量当量，Sv⋅（Bq⋅s⋅m-3）-1，其值见表10；

SFβ—衣服和人体对β辐射的屏蔽因子，其时间平均的代表值可取为0.5，对于保守估计可取作1；

t—近地面空气中核素的时间积分浓度测量时间，h。

b）有皮肤和衣服上核素沉积表面比活度信息。

这时用以下公式估算：

式中：

Cs—皮肤和衣服上沉积核素表面比活度，Bq⋅m-2；

DCFsβ—剂量转换系数，即核素i单位核素沉积比活度所致皮肤β照射剂量当量，Sv⋅（Bq⋅m-2）-1，其值见表11；

表10 放射性核素 i单位时间积分浓度所致皮肤β照射剂量当量，DCFiβ

SFβ—衣服和人体对β辐射的屏蔽因子，其时间平均的代表值可取为0.5，对于保守估计可取作1；

t—皮肤和衣服上沉积核素表面比活度测量时间，s。

（4）有注量的信息。当有与器官剂量计算相应的X、γ辐射场的注量率的信息，应用公式13估算空气比释动能率（），再用公式2估算器官剂量。

式中：

Cφk—光子注量到器官剂量的转换系数，pGy⋅cm2，例如红骨髓值见表12。

φ—中子注量，cm-2。

1.2.2 有辐射源项信息 （1）辐射源可以视为点源。当辐射源的最大长度与源到计算点的距离之比小于1.5‰时，就可以将源视为点源。只要源到计算点的距离足够长（一般要求大于0.3 m），这时应用公式14估算空气比释动能率（），再用公式2估算器官剂量。

式中：

A—源的放射性活度，GBq；

R—放射点源到考察点的距离，m；

Γk—空气比释动能率常数，×10-3Gy⋅m2⋅GBq-1⋅h-1,常用值见表13；

μf—屏蔽材料的有效线性衰减系数，m2⋅kg-1；

μm—人体组织的有效线性衰减系数，m2⋅kg-1；

f—射线在屏蔽材料内经过的距离，kg⋅m2；

m—射线在人体模型内经过的距离，kg⋅m2；

B（m）—射线在体模内经过距离为m时的反向散射修正因子，常用值见表14。

当距离R足够长，例如，R＞0.5 m时，14式可简化为如下形式。

当身体反向散射可忽略时，更可以简化为如下形式。

（2）辐射源不能视为点源。

a）当放射源可以视为线源时，应当使用下式先估算空气比释动能率，再用公式2估算器官剂量。

式中，积分限L表示在整个线源L上积分。

为便于蒙特卡罗（MC）计算，可将上式可近似地改写为如下形式：

式中：

NL—在线源L上随机抽取点的总数。当N→∞，则公式16的结果与公式15的结果完全一致。公式16的抽样计算用MC随机模拟方法来进行计算较为方便。

用上面类似的方法可以得到实用的面积源和体积源的MC计算公式。

对面积源，MC计算公式如下：

此时：NS—在面积源上随机抽取点的总数。

对体积源，MC计算公式如下：

此时：NV—在体积源上随机抽取点的总数。

2 中子外照射剂量估算

2.1 有个人剂量监测资料的情况 当有按GBZ128的要求进行监测的中子个人剂量当量Hp（d）时，而且有中子的能量和中子线束入射角信息，可用公式19进行器官剂量估算：

表11 不同放射性核素的单位核素沉积比活度所致皮肤β照射剂量当量，DCFsβ[4]

式中：

CФT—中子注量到器官剂量的转换系数，pGy⋅cm2，例如，红骨髓值见表15；

CФP—中子注量到个人剂量当量的转换系数，pSv⋅cm2，其值见表16。

2.2 有中子辐射场剂量监测数据和中子能量信息时

表12 单能光子在不同几何入射条件下单位注量的红骨髓吸收剂量，pGy⋅cm 2

表13 一些放射性核素的空气比释动能率常数Γk[5]

2.2.1 有中子注量信息 这时可用公式20计算器官剂量。此时的估算仅适用于全身均匀照射的情况。

式中：

CφT—中子注量到器官剂量的转换系数，pGy⋅cm2，例如红骨髓值见表14～15。

φ—中子注量，cm-2。

2.2.2 中子辐射场周围剂量当量监测数据和中子能量信息时 可用公式21先计算出中子注量，再用公式20计算器官剂量。此时的估算仅适用于全身均匀照射的情况。

式中：

CφH—中子注量到周围剂量当量的转换系数，单位为皮希平方厘米（pSv⋅cm2），其值见表16。

2.3 有中子源发射量的信息 有中子源发射参数时，可用公式22先计算出中子辐射场的注量，再用公式20计算器官剂量。

式中：

Fn—中子源总发射量，s-1；

表15 不同单能中子在不同入射方式下注量到男性红骨髓剂量的转换系数，C ФT[7]

表16 不同能量中子注量到实用量的转换系数

表17 不同能量和AP入射方式下电子注量到器官剂量的转换系数，C eФT

3 电子外照射剂量估算

t—接触中子的有效时间，s；

R—离中子源的距离，cm。

表18 不同能量和AP方式下电子注量到定向当量剂量的转换系数，C eφH

3.1 有辐射场注量资料 当有电子辐射场注量和能量信息时，在AP照射条件下，可以用公式23计算器官剂量当量。

式中：

CeФT—电子注量到器官剂量的转换系数，pGy⋅cm2，其值见表17；

φe—中子注量，cm-2。

3.2 有辐射场定向剂量当量资料 当有电子辐射场定向剂量当量监测数据和中子能量信息时，可用公式24先计算出中子注量，再用公式22计算器官剂量。此时的估算仅适用于全身均匀照射的情况。

式中：

CeφH—电子注量到周围剂量当量的转换系数，pSv⋅cm2，其值见表18；

R(0.07,α)—入射角度为α时，相对于入射角度为α时的定向剂量当量修正值。

[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外照射慢性放射病剂量估算规范.

[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编校：丁艳玲）

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A

2095-3496（2015）01-0036-07

300092天津，中国医学科学院放射医学研究所（张良安）