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米凯拉Kozlovska,书中Solc,切赫Otahal, ”测量和蒙特卡罗模拟x射线和伽马射线衰减的个人辐射屏蔽防护服”,计算和数学方法在医学, 卷。2019年, 文章的ID1641895, 8 页面, 2019年。 https://doi.org/10.1155/2019/1641895
测量和蒙特卡罗模拟x射线和伽马射线衰减的个人辐射屏蔽防护服
米凯拉Kozlovska
,1
书中Solc,2
和
切赫Otahal1
1核保护部门,研究所NBC保护(SUJCHBO v.v.i),捷克共和国Pribram Kamenna 262 31日
2捷克计量研究所,布尔诺638 00,捷克共和国
文摘
个人保护装备(PPE)的集合,适用于事故核设施或放射性紧急情况下,聚集在国家核能研究所,化学和生物保护,捷克共和国。各种个人防护用品材料的屏蔽特性通过狭窄的几何衰减测量光谱与点测量放射性核素覆盖广泛的光子的能量来源。光子相对渗透率和相关能量的衰减光谱测试PPE的主要实验确定数量。蒙特卡罗模拟的MCNPX™代码进行了确定光子的各自的能量衰减测试PPE,和确定实验结果进行了比较。能源口供的单位体积ORNL幻影在放射性气溶胶大气环境模拟来确定有效剂量对全身各器官在人体躯干和接触不同的放射性气溶胶分散而戴的PPE保护对X -和γ射线。这项工作旨在确定个人的有效剂量和降低PPE保护对X -和γ射线。
1。介绍
一些样品的个人防护装备(PPE),防止X射线和伽马射线,收集和测试在国家研究所NBC保护(SUJCHBO v.v.i),捷克共和国。可以使用这种类型的PPE事故等紧急情况下应急人员在放射性物质运输、恐怖主义事件涉及辐射传播设备(抽样)或核武器,或通过专门的应急工人在事故中核设施。
作者没有意识到任何其他关于X -和γ射线衰减的研究PPE。
PPE保护的收集与X -和γ射线屏蔽层包括重金属的存在或其合金可分为两组:(a)身体工作服,覆盖整个身体和(b)当地服装,主要覆盖躯干和屏蔽辐射灵敏的身体器官,连同nonworn设备,如辐射防护盾。opch - 90 PPE(没有屏蔽层)被选为PPE的引用。表1提出了个人测试PPE连同他们的参数从制造商的材料和实验密度厚度决定。
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DEMRON是水——和气密聚合物复合PE, PVC,强原子数量元素的无机盐DEMRON全身西装(领导除外)。BIORUBBER包括重金属(主要是铅)合金分散在合成材料与普通蜂窝结构的细胞,由纯灰岩。符合美国1994/2007的需求,提出了由美国国家防火协会(1]。铅当量为能源1332.5 keV的放射性核素60有限公司防止简易爆炸装置(IEDs)和放射分散设备(抽样)。 |
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相对渗透率和衰减X -和γ射线穿透样品和来自不同的放射性核素点源,测定范围广泛的能源,加上质量衰减系数,它描述个别PPE的屏蔽层材料的衰减特性。相应铅当量的个人防护层,表达同样衰减铅板的厚度,计算。
这些上述数量的实验确定值的第一部分的PPE保护提出了对X -和γ射线Kozlovska [2]。
结合实验测试,蒙特卡罗(MC)模拟个体PPE进行选择。以下数量模拟:相对渗透率和衰减屏蔽层和个人单色的光子的能量沉积的单位体积ORNL幻影而穿或不穿个体PPE保护对X -和γ射线。
X -和γ射线穿透率模拟屏蔽层材料的个人PPE的主要能量光谱的测定。有效剂量的减少在整个身体,由于PPE的出现,人类身体本身也评估期间的MC模拟人体暴露于放射性气溶胶选择分散。
2。材料和方法
2.1。测量X -和γ射线光谱
X射线和伽马射线的光谱,渗透测试PPE样品和来自不同放射性核素源点,由两个手持式光谱仪测量:一个检查员用可拆卸IPROL-1闪烁LaBr 10003探针,猎鹰5000 HPGe探测器,由澳大利亚政府行业,Inc .)、美国。
PPE测试样品被放置在一个支架在定义源和探测器之间的距离满足最低的死时间的检测器,避免虚假脉冲巧合。光子测量光谱测试的长椅上,使精确的同轴的窄束几何设置源、探测器,外部和内部的圆柱形准直仪(图1)。外准直仪是由铅、和他们的内部和外部直径是16.5厘米和6.0厘米,分别;长度是22.5厘米和40.5厘米,分别在IPROL-1 LaBr3探针测量,插入到准直器。内部准直仪也由铅8.5厘米的长度,和他们的外部和内部孔径直径是6.0厘米和1.2厘米,分别。
窄束几何设置用于光谱测量散射光子的数量降到最低为测量光谱影响峰值区域,导致不必要的累积效应。
涵盖了广泛的光子能量范围从30.5 keV 1408 keV,以下放射性点源激活从9.5到40.0兆贝可使用:241年点,133年英国航空公司152年欧盟、137年计算机科学,60有限公司
测量生活时间范围从120年到1800年代获得净峰所有重要领域足够高满能量高峰,实现他们的相对不确定性低于1%。
测量光谱随后使用精灵2000伽马分析软件分析v 3.2,由澳大利亚政府行业,制造有限公司为主要的光谱能量,对应的主要山峰全部吸收,光子渗透和衰减率测试PPE样品测定。通过比较这些量测定净峰面积光谱,测量与样品放置在源和探测器之间,和相应的净光谱的峰值区域,没有任何样品,测量之间的同一时间源和探测器。
质量衰减系数确定的能源依赖个人的相对密度衰减和实验评估厚度PPE样本描述个人屏蔽层材料的屏蔽特性。对于每一个测试样本,铅当量,设置同样衰减铅板的厚度,决定使用铅质量衰减系数的值,表示由约翰逊和Birty [3]。意味着铅当量为个人PPE保护对X -和γ射线是设置为铅当量的意思是决定个体能量的重要的山峰,除了吸收边缘。
与光子穿透PPE测试样品的光谱,光谱的光子穿透一个铅片(厚度1.25毫米)类似的测量,和相同的数量确定测试测量和光谱评估方法。
2.2。Radon-Aerosol室
Radon-Aerosol室(RAC) SUJCHBO v.v.i.我们用于PPE测试在分散的放射性的气氛中是一个气密测试盒10米3卷250厘米的尺寸(长度)×200厘米(宽)×200厘米(高度),严格分开的环境氛围。RAC可以建立一个稳定的大气中含有高浓度的放射性或非放射性气溶胶粒子在不同物理条件。也有可能创造了气溶胶粒子的采样和测量外部。RAC参数描述Burian [4]。
2.3。蒙特卡罗模拟
蒙特卡罗(MC)模拟进行了使用通用MC代码MCNPX™version 2.7。E (5]。完整的光子和电子传递和轫致辐射的详细治疗辐射被认为是在整个体积的RAC。光子传输利用MCPLIB04 photoatomic数据图书馆被白色(6),设为10 keV低能截止。电子传递利用el03图书馆被亚当斯(7,50 keV低能截止被设定。
2.4。个人防护用品材料的模拟
个人防护用品材料的元素组成MC模型所必需的输入来自x射线荧光光谱法的结果(光谱仪)和扫描电镜(SEM)测量。此外,在后来的分析、能量色散x射线谱法也适用于收集额外的材料信息。
组成的一个简单的MC模型点源发射单色的光子垂直地一层PPE材料被用来计算相对渗透率个人PPE样本。材料相对渗透每个光子能量得到使用F1-type统计位于层计算光子的数量(每一个光子源发出),没有进行交互层。的统计不确定性F1-tally结果是0.1%。因此,相对衰减和相对渗透率在不同能量相比测量实验。
MC模型的输入,确定样品的质量密度通过测量和计算相对渗透率之间的最佳匹配,使元素组成固定的。
2.5。模拟的有效剂量
MC模拟ORNL的单位体积能量沉积的幻影被Eckerman et al。8)进行选择分散放射性气溶胶在RAC环境。ORNL幻影是定位在一个站在RAC的中心位置,是模仿要么穿的一个模拟PPE保护对X -和γ射线(分别模拟PPE连同一PPE防止放射性污染当地的PPE保护对X -和γ射线),或只穿PPE防止放射性污染。
分散的放射性核素模拟如下:99米Tc,131年我,137年计算机科学,140年洛杉矶,24Na。131年我和137年Cs放射性核素发出的伽马射线和β粒子中等能量,140年洛杉矶和24Na放射性核素发出β粒子和高能量的伽玛射线。然而,99米Tc放射性核素只发出伽马射线的能量较低。
有效剂量γ和β贡献都是考虑的模拟。能源分布从放射工具箱(9),其中包含的数据ICRP 38出版(10]。三个辐射源被认为在RAC:(1)空气中放射性核素的扩散;(2)沉积在RAC的墙上;和(3)沉积在测试PPE的外表面或覆盖PPE防止放射性污染。评估的结果,假设总数的90%活动分散在空气中,表面活性的RAC墙壁和PPE是相等的。
通过计算等效剂量确定ORNL幻影的器官的吸收剂量。沉积能量在每个器官最初获得使用F8-type统计独立的三个辐射源γ和β的贡献。沉积能量在各器官然后重新计算等效剂量单位活动。组织等效剂量终于加权的加权因素中定义ICRP 103出版11),总结有效剂量。
结果全身有效剂量的计算值和等效剂量在不同器官与相同数量的值相比,以同样的方式模拟没有PPE ORNL的幻影。人的躯干上的有效剂量本身也被认为是比较个人全身PPE保护对X -和γ射线和当地的军队。以下器官包括人体躯干上的有效剂量计算:肺、胃、结肠、睾丸和生殖器,肝、食管、膀胱、小肠、胆囊、胰腺、脾脏、心脏、肾上腺、肾脏、和胸腺。
等效剂量的减少在不同的器官,以及全身有效剂量减少,减少人的躯干上的有效剂量对X射线和伽马射线,个人PPE保护大气层的各种分散的放射性核素,随后计算结果值的相应的等效和有效剂量。
3所示。结果与讨论
3.1。测量X -和γ射线光谱
图2礼物的光谱133年英航放射性核素伽马射线不PPE和穿透BIORUBBER e - 600背心PPE样本。光谱测量的检查员1000光谱仪可拆卸IPROL-1闪烁LaBr3探测器和平滑平均三个相邻的通道。明显降低相对衰减的高能光子,穿透样品,从光谱是显而易见的。
实验确定的意思是铅当量为个人PPE保护对X射线和伽马射线,连同参考PPE没有屏蔽层和参考铅片,呈现在图3。DEMRON IED的意思是铅当量抽样盾不确定是因为强大的累积因素厚材料,根据反向渗透光子能量。
离均值PPE样品测试的等效值,显然,密度测试样本的厚度越高,越高其铅当量(图3和表1)。一些测试的平均铅当量PPE保护对X -和γ射线甚至不满足要求的0.35毫米,0.25毫米,分别重铅当量的防护围裙,分别光防护围裙,用放射性运营商,分别用于手术室,由CENELEC指定1999 (12]。
参考opch - 90 PPE的铅当量(没有任何屏蔽层)是几乎可以忽略不计;意味着领导参考Pb的等价表1.22±0.10毫米对应1.25毫米的厚度。实验评估意味着领导等值HKX 1558全身反辐射穿等于0.24±0.02毫米的值对应于由制造商(表0.25毫米表示1)。
实验确定铅当量Df背心w1毫米等于0.99±0.10毫米1332 keV能量的对应1.0毫米制造商声明的价值,而同样数量的Df背心报税表毫米1.71±0.06毫米低于14.5%的价值由制造商(表2.0毫米表示1)。然而,导致在低能量等效值确定这两个PPE,以及铅当量,更低,这表明一个累积因素的存在这些相对较厚的材料。
4所示。蒙特卡罗模拟PPE材料
图4介绍了测量和模拟光子能量的依赖关系相对渗透率BIORUBBER e - 400背心和它们的相对差异。测量和模拟的普及率都是在良好的协议,这证明了(1)PPE材料组成的正确性由光谱仪和扫描电镜测量和(2)估计密度材料的厚度。相对的减少光子穿透(因此增加衰减)约88 keV能量的对应于铅的吸收边缘,这发生在光电吸收当有足够的光子能量从k层逐出一个电子。
(一)
(b)
类似的测量和模拟衰减和渗透之间的协议是获得所有其他研究材料。
5。蒙特卡罗模拟的有效剂量
图5提供了一个可视化的模拟ORNL幻影能量口供而只有穿PPE防止放射性污染,和相同的PPE BIORUBBER e - 600背心在一起,分散99米Tc大气气溶胶。还提出了其他个人防护用品或其他放射性核素的电子附件。
为选定的分散放射性氛围,减少的能量沉积由于PPE保护对X -和γ射线的存在取决于PPE铅当量。另一方面,越高β和γ粒子分散的放射性核素发出的能量,降低能源的减少沉积,由PPE高能量粒子衰减要小得多(图2)。
表2提出了减少各种器官的贡献与个人有效剂量时保护PPE暴露在测试131年我在10米放射性核素分散3大气的RAC几何。提出了数值结果对其他研究放射性核素在电子附件。然而,其他放射性核素是图形化的结果呈现在图6总结的有效剂量值降低,人体躯干器官当保护与单个测试PPE暴露于各种放射性核素在给定的几何。
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对个人模拟分散的放射性核素,很明显从图6密度越高,厚度(和相应的铅当量)对X射线和伽马射线,PPE保护有效剂量的减少就越高。另一方面,越高β和γ粒子分散的放射性核素发出的能量,减少的有效剂量越低。
的模拟99米Tc放射性核素,人体躯干上的有效剂量的减少器官ORNL的幻影,受个人PPE保护防止X射线和伽马射线,明显高于参考PPE保护时的结果减少opch - 90没有屏蔽层。然而,在其他的情况下模拟放射性核素,有效剂量的减少对人类身体器官只有明显高于参考PPE如果ORNL的幽灵的PPE保护足够的铅当量,这符合CENELEC要求重型和轻型围裙,用来抵御诊断医用x射线辐射(数据6和3)。
身体的辐射灵敏的器官大多位于人类的躯体,所以获得的全身有效剂量的减少与背心类似于人类躯体有效剂量的减少。对于相同的有效剂量减少,更高效的使用背心而不是全身PPE因为背心要轻得多。例如,躯干Demron辐射背心4层重4.3公斤,而HKX 1558全身反辐射穿重10.1公斤。然而,有效剂量减少对人类身体器官得到这两个PPE可比。
6。结论
个人防护设备的集合保护对X -和γ射线是收集和测试在国家研究所NBC保护,捷克共和国。相对渗透率测试样品的X射线和伽马射线的能量范围从30.5到1408 keV决心。
与蒙特卡罗模拟测量支持MCNPX™代码确定PPE的相对渗透率和衰减。模拟与测量数据导致优秀的协议。后的验证测试PPE的MC模型,模拟的能量沉积在器官ORNL的幻影,在选择分散放射性气溶胶的环境中,进行。因此,估计PPE的效率,全身各器官有效剂量当量剂量计算人体躯干和相同数量的值相比,同样模拟ORNL幽灵没有模拟PPE的各种分散的放射性气溶胶大气。
数据可用性
光谱测量和模拟能源口供ORNL幻影用于支持本研究的发现可以从相应的作者。可视化模拟能源口供ORNL幻影electronix附件了。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这些实验组成的一部分“预防、预防和缓解严重事故的捷克核电站与新发现福岛核事故后的压力测试”项目(没有。VG 20132015105,由内政部的捷克共和国)。
补充材料
电子附件的礼物(1)数值减少各种器官的贡献有效剂量当保护与单个测试PPE暴露在其他模拟放射性核素分散在10立方米的RAC的气氛几何(表2)和(2)的可视化效果模拟ORNL幻影能量口供而只有穿PPE防止放射性污染,和相同的PPE一起个人PPE保护对X -和γ射线下,various-dispersed放射性核素的大气气溶胶。(补充材料)
引用
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版权
版权©2019米凯拉Kozlovska等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。
