操作放射性核素时工作人员职业剂量的计算方法研究

操作放射性核素时工作人员职业剂量的计算方法研究

张翔 何婷 冯悦

中国核动力研究设计院建筑设计所，四川成都， 610213

摘要：非密封工作场所操作放射性核素时，工作人员不可避免的接受电离辐射影响，需要开展防护措施工作，因此对工作人员的职业照射分析是非常重要的防护前提，但目前没有统一的工作人员剂量计算方法，所以本文结合工程实例，推荐合理的职业剂量计算方法。

关键词1：非密封工作场所 关键词2：核素操作 关键词3：职业剂量

一、背景

某厂生产密封放射源，涉及操作放射性核素⁶⁸Ge，在屏蔽箱内进行生产操作，⁶⁸Ge源由屏蔽箱进行屏蔽。⁶⁸Ge源单源最大活度1×10⁸Bq（2.71mCi）。

二、职业剂量估算

⁶⁸Ge衰变时主要产生微中子，衰变子核为⁶⁸Ga；⁶⁸Ga为β+衰变和EC衰变方式，衰变时产生β+射线和γ射线，β射线与物质相互作用会产生轫致辐射，因而在评价工作场所的辐照水平时，需要同时考虑产生的β射线、轫致辐射和γ射线。评价选择距屏蔽箱或铅玻璃表面30cm处作为计算点。由于放射源尺寸很小，故可视为点源。

A.β射线的辐照

β粒子的射程与能量等于β粒子最大能量的单能电子的射程是一样的，公式如下：

R——β粒子的最大射程，单位g/cm²；

E_max——β粒子的最大能量，单位MeV；

ρ——材料的密度，单位g/cm³；

d——防护厚度，单位cm。

表1 ⁶⁸Ge源生产线β射线最大射程计算参数及结果

可知β射线在铅中所能穿透的最大厚度为8.37×10^-1mm，能够被⁶⁸Ge源生产线屏蔽箱67mm厚的铅完全阻挡；不会对人体造成影响。工作场所的辐照水平仅取决于轫致辐射。

B.轫致辐射的辐照

β射线与物质相互作用会产生轫致辐射，物质的原子序数越高，所产生的轫致辐射越强。在⁶⁸Ge源的生产过程中，β射线会与铅、铅玻璃内层有机玻璃发生相互作用，产生轫致辐射。公式如下：

Z——吸收β射线的屏蔽材料的原子序数；

E——轫致辐射的平均能量，取值为E_βmax的1/3，单位MeV；

μ——β射线在空气中的线衰减系数，cm^-1；

R₁——β射线穿过空气层的厚度，单位cm；

ρ——空气的密度，取值为1.293×10^-3，单位g/cm³；

D_a——空气吸收剂量率，单位Gy/h；

K——热室或手套箱对轫致辐射的减弱因子。

⁶⁸Ge源生产时，单批次最大操作量为1×10⁸Bq。评价选择距屏蔽箱或铅玻璃表面30cm处作为计算点，屏蔽箱内空气层厚度为35cm。对0.662MeV的γ射线，64.8mm厚的铅减弱因子为1×10³，⁶⁸Ge源生产线的屏蔽箱为67mm厚的铅，减弱因子的取值为1×10³。

表2 ⁶⁸Ge源生产线轫致辐照水平计算参数及结果

可知生产车间在计算点处的轫致辐射剂量率为6.32×10^-10Gy/h，即6.32×10^-4μSv/h。

C.γ射线的辐照

表3 ⁶⁸Ge源生产线操作前区γ辐射水平计算参数及评价结果

可知，⁶⁸Ge源生产线在计算点处的γ剂量率最大为1.43×10^-6Gy/h，即1.43μSv/h。

D.场所辐照水平

计算点的剂量率为轫致辐射和γ射线产生的剂量率之和，即在计算点处的剂量率为1.431μSv/h，小于2.5μSv/h的控制剂量率，因而场所的辐照水平满足要求。

三、计算验证

类比国内同类型企业，对场所辐射开展监测工作，监测值0.01μSv/h~0.31μSv/h，约占本次计算的10%~22%之间，本次推荐的计算方法足够保守，利于开展辐射防护工作。

四、结论

经推荐的计算方法及参数选择，计算得到的剂量率为同类型生产企业实际测量值的5倍左右，足够保守，是又在合理的水平，从辐射防护的角度，保守且合理的计算非常利于辐射防护工作开展，对开展非密封放射源的生产企业生产管理工作有指导意义。