人體血液Na活化估算中子劑量研究.pdf

1、利用人體血液中Na活化估算中子劑量技術(shù)屬于生物物理技術(shù),它能快速準(zhǔn)確地推算出受中子照射者所受的吸收劑量,為臨床治療提供依據(jù),也為遠(yuǎn)期對(duì)健康的影響進(jìn)行危害評(píng)價(jià)提供參考。與傳統(tǒng)的中子劑量測(cè)量方法相比,它具有較高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),已成為核事故后評(píng)價(jià)中子劑量的一種重要技術(shù)。
　　 國(guó)外早在50年代就對(duì)此展開(kāi)了研究,1952年L.H.Hempelmann和他的同事首次利用人體的活化作用計(jì)算了受照者的中子吸收劑量,其后,六七十年代,美國(guó)

2、阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室、英國(guó)原子能研究所、國(guó)際原子能研究所等單位都對(duì)此進(jìn)行了研究。20世紀(jì)末,國(guó)內(nèi)開(kāi)始了相關(guān)技術(shù)的研究,由于沒(méi)有系統(tǒng)地開(kāi)展基礎(chǔ)性研究工作,一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常缺乏,目前還沒(méi)有開(kāi)展樣品形狀、樣品位置、探測(cè)距離、探測(cè)時(shí)間、中子源照射時(shí)間、照射距離等因素對(duì)估算中子劑量系統(tǒng)的影響特征研究,從而無(wú)法得到準(zhǔn)確的人體血液24Na活度與吸收劑量的關(guān)系。
　　 因此,本論文針對(duì)上述利用人體血液Na活化估算中子劑量相關(guān)技

3、術(shù)研究過(guò)程中遇到的瓶頸問(wèn)題,在調(diào)研國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,依托四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《中子輻照血液檢測(cè)儀的研制(編號(hào):07GG010-010)》和科技部科技基礎(chǔ)性工作專(zhuān)項(xiàng)《基于RBF算法的低本底核輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)與設(shè)備研究(編號(hào):2008IM040500)》,開(kāi)展了基于估算中子劑量技術(shù)的影響參數(shù)研究。在自主研發(fā)的低本底γ測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了綜合基礎(chǔ)研究工作,獲得了寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)以252Cf中子源照射后的不同NaCl溶液作為測(cè)量對(duì)象,分

4、析研究了照射時(shí)間、照射距離、測(cè)量時(shí)間等關(guān)鍵因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響特征,確定了不同測(cè)量環(huán)境下的最佳測(cè)量條件；并采用蒙特卡羅方法模擬計(jì)算得到了一系列的活度-劑量轉(zhuǎn)化系數(shù),從而對(duì)提高估算中子劑量技術(shù)的分析精度具有重要的參考和借鑒價(jià)值。
　　 本文的研究?jī)?nèi)容和研究成果主要包括以下幾方面:
　　 (1)利用血液中24Na活度推算人體吸收劑量的理論方法研究。
　　 在綜合國(guó)內(nèi)外利用血液中的24Na活度推算人體吸收劑量研究成果的

5、基礎(chǔ)上,開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)地形成了由血液中的24Na活度推算人體吸收劑量的理論方法。
　　 (2)利用蒙特卡羅方法對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 通過(guò)蒙特卡羅對(duì)低本底γ測(cè)量系統(tǒng)的模擬,同一樣品探測(cè)距離越近,探測(cè)效率越高；同體積的樣品,探測(cè)效率隨樣品的高度先增大后降低,并不是底面半徑越大,探測(cè)效率越高,當(dāng)?shù)酌姘霃酱笥谔綔y(cè)器的半徑時(shí),探測(cè)效率反而降低。所以24Na活度測(cè)量時(shí),10ml樣品放置于直徑5cm的塑料培養(yǎng)皿中,

6、直接放置在探測(cè)器上:同時(shí)模擬研究了不同照射距離、樣品體積、形狀等因素對(duì)中子吸收劑量的影響,從而為中子源照射實(shí)驗(yàn)提供了初步理論依據(jù)。
　　 (3)利用實(shí)驗(yàn)與蒙特卡羅模擬相結(jié)合的方法計(jì)算得到了一系列的活度-劑量轉(zhuǎn)化系數(shù)。
　　 用252Cf中子源照射樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)改變照射時(shí)間、照射距離、測(cè)量時(shí)間等參數(shù),推導(dǎo)出了不同條件下24Na活度與吸收劑量的關(guān)系。在裸锎照射下,樣品的活度-劑量轉(zhuǎn)化系數(shù)隨距離增大呈指數(shù)降低趨勢(shì)；在經(jīng)過(guò)重

7、水慢化后的锎源照射下,樣品的活度.劑量隨距離增大變化不大,平均值為1.956728E-02(Gy·ml/Bq),且裸锎照射下的樣品活度-劑量轉(zhuǎn)化系數(shù)大于經(jīng)過(guò)重水慢化的锎源照射下的樣品。相同照射距離下樣品的活度.劑量轉(zhuǎn)化系數(shù)幾乎不隨時(shí)間變化,源為裸锎,照射距離10cm時(shí),樣品的活度.劑量轉(zhuǎn)化系數(shù)平均值為2.09576E-02(Gy·ml/Bq)；源為經(jīng)過(guò)重水慢化的锎源時(shí),照射距離20cm時(shí),樣品的活度-劑量轉(zhuǎn)化系數(shù)是平均值為1.61649

8、7E-02(Gy·ml/Bq)。
　　 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下三點(diǎn):
　　 (1)利用蒙特卡羅方法對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 (2)利用血液中的24Na活度推算人體吸收劑量,并系統(tǒng)地開(kāi)展了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)研究工作,獲得了多個(gè)影響因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響特征,優(yōu)化了測(cè)量條件。
　　 (3)通過(guò)生物物理方法對(duì)人體所受的中子劑量進(jìn)行估算,由24N放出γ射線的凈計(jì)數(shù),計(jì)算出放射性比活度,然后進(jìn)行校正,通過(guò)蒙特卡羅模擬

9、與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,推導(dǎo)出了不同條件下24Na活度與吸收劑量的關(guān)系,形成了一套完整的估算中子劑量的理論體系。
　　 綜上所述,論文從利用血液中的24Na活度推算人體吸收劑量技術(shù)的基礎(chǔ)理論出發(fā),采用蒙特卡羅方法模擬得到了低本底γ測(cè)量裝置最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù),以252Cf中子源照射后的不同NaCl溶液作為測(cè)量對(duì)象,分析研究照射時(shí)間、照射距離、測(cè)量時(shí)間等關(guān)鍵因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響特征,在蒙特卡羅模擬的基礎(chǔ)上計(jì)算了一系列的活度.劑量轉(zhuǎn)化系數(shù),從而