医用加速器机房辐射防护改造措施
摘 要：伴随放射治疗的不断进步及原有老旧加速器的更新，原有的放射治疗机房需要进一步改造，才能保证机房周围辐射安全。辐射防护改造工程涉及内容较为广泛，如确定辐射源特征、辐射衰减的规律、辐射防护材料及方案的选择以及施工的细节等，这些都会对辐射防护效果造成影响。为此，本文医用直线加速器机房辐射防护改造工程为例，采取有效的措施降低周围辐射水平，同时确保屏蔽结构的整体性稳定性。
关键词：医用加速器机房；辐射防护；防护改造
直线加速器是一种产生高能射线的设备，在肿瘤治疗中得到了广泛使用。作为特种结构，医用加速器机房的改造建设既要保障辐射安全，也要保证设备正常运行[1-3]。当前部分医院可供建设机房用地不足，在原有机房基础进行改造加固，不失为一条途径，只要合理设计方案，按照施工要求精心施工，也是可以满足使用要求的。
一、原机房概况
某医用加速器机房改造工程，原址为直线加速器治疗机房，原设备仅使用6MV X射线，剂量率最大300cGy/min。该机房位于地面，且在医院一角，与其他科室之间存在一定间距，不与居民区相邻。原机房东西向长度12.8米，南北向长度13米，室内当前净高3.8米，东西主防护混凝土厚度为2.4米（宽4.4米），东西次屏蔽墙厚度为1.3米，南墙屏蔽为1.1米，迷路宽度2.2米，迷路内墙厚度0.9米，迷路外墙1.5米，顶部主屏蔽为2.3米（宽4.4米），顶部次屏蔽1.1米，地下基础埋设深度为1.65m，为钢筋混凝土结构，用C30混凝土浇筑。东墙外为X射线模拟机房，北墙外为加速器控制室。该结构当前为正常使用状态，具有良好稳定型。原机房结构布局示意图如下图1。
图1：原机房平面示意图
二、屏蔽估算方案分析
改造后的机房拟安装ELEKTA Synergy直线加速器，可产生6MV及10MV高能X线，以及6-15MeV电子束，等中心处最大射野40cm×40cm，最大剂量率600cGy/min。机房改建应遵守最优化原则即ALARA原则[6]；本项目职业人员年均有效剂量约束至5mSv/a，公众年均有效剂量约束值0.25mSv/a。根据设备厂商推荐：机房混凝土密度不低于2.35t/m³时，主防护厚度为2.7米（东、西主防护方向）、1.5米（南墙、北墙迷路外墙及顶部次屏蔽层）和2.7米（顶部主屏蔽层），此厚度符合有用射束和漏射在混凝土中的十分之一值层（表1、表2）的估算结果[4-5]。
考虑到东墙外有X射线模拟机房，为尽可能的保持原有使用面積，在东墙主屏蔽及次屏蔽使用铅做屏蔽材料，拟加厚60mm厚的铅砖，次屏蔽部分使用20mm厚铅砖；西墙及南墙外有足够空间且处于封闭状态，拟采用混凝土浇筑加厚，顶部上方亦为露天开放状态，拟加厚顶部主次屏蔽区。
三、医用加速器机房屏蔽加固措施
对于机房改造工程来讲，结构厚度应符合防护要求，并在加固后要保证机房整体稳定性良好。施工过程中要防止加固屏蔽层后产生的不均匀沉降，或者在加固的屏蔽层上产生裂缝，必须做好基础加固工作。基础加固一般有基础围套加固、人工挖孔扩底墩（桩）基加固等方式。经设计院沟通，认为原有结构较为坚固，在外墙加厚时，挖至基础部分，并与基础凿毛植筋处理后浇筑即可满足要求。所使用混凝土为C30商品混凝土，密度不小于2.35t/m³。
1、东墙铅屏蔽层
东主次屏蔽墙外侧，向下挖至机房基础部分（约1.5米），宽度约0.6米，采出C30钢筋混凝土做基础，因铅砖较软，此墙重量较大，随时间铅砖结构会变形，故采用槽钢做骨架来固定铅砖，为避免铅砖之间的漏射影响防护效果，各个铅砖之间使用凸凹结构镶嵌。
2、南屏蔽墙墙及西主次屏蔽墙
因墙外为土质结构，需下挖至原屏蔽墙基础部分，并从此部位开始浇筑。该机房具有较厚屏蔽墙，可选取单面法进行新增部分加固处理。改造前，必须将原屏蔽结合面风化酥松层、装饰层等凿除，直到坚实基层全部露出。并在此基础上打毛表面，保证其粗糙程度满足设计要求，随后做好清理工作。针对新混凝土构件，直接进行凿毛、清理工作即可。为保证新旧混凝土之间结合的完整性，需要植筋处理，植筋处理需在凿毛屏蔽墙体外侧之后完成。
3、 顶部屏蔽加固
顶部原有防水隔热层，需要去除处理，而后在此基础上打毛表面，保证其粗糙程度满足设计要求，随后做好清理工作。因施工厚度较大，为避免裂缝，需要在混凝土内加钢筋以防裂。
浇筑厚度较大，要保证浇筑连续一次完成，浇筑完成后应按时做好养护，防止温度过高。
四、效果与讨论
正常工作状态下，加速器东屏蔽墙的X射线模拟机房及加速器控制室停留时间较长，为全居留场所，剂量率不超过0.5μSv/h，西墙南墙外处于封闭空间，工作人员及公众极少进入为部分居留场所，剂量率不超过2.5μSv/h，楼顶为偶然居留场所，剂量率不超过，10μSv/h[2]。
检测结果显示，此改造方案效果良好，在全居留场所的多数位置防护已经接近本底水平，仅仅在顶部检测到较高当量剂量率的小面积辐射区域，因处于偶然居留场所，也完全满足使用要求。
综上所述，对原有机房进行充分的改造，也能在满足辐射安全的前提下满足使用要求。当前法规对辐射剂量水平控制提出了更高要求，对于数量较多的老旧加速器机房来说，合理设计精心施工，改造也是完全可以符合辐射安全要求、满足使用要求的。
参考文献
[1]GB/T 17827-1999，放射治疗机房设计导则[S].
[2]GBZ/T 201.1-2007，放射治疗机房的辐射屏蔽规范 第1部分：一般原则[S].
[3]GBZ/T 201.2-2011，放射治疗机房的辐射屏蔽规范 第2部分：电子直线加速器放射治疗[S].
[4]陈军军，吴敏.某医院电子直线加速器防护屏蔽的计算[J].中国辐射卫生，2004， 13（4）：12.
[5]裴元吉.电子直线加速器设计基础[M].北京：科学出版社，2013：82.
[6]胡逸民. 肿瘤放射物理学[M]. 北京：原子能出版社，1999：644.
作者简介
田玉龙（1986-），男，物理师，从事放射物理工作；