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医疗建筑放疗中心防辐射结构设计与施工

2019-01-13罗玉龙

中国建材科技 2019年3期
关键词:防辐射射线屏蔽

罗玉龙

(安徽医科大学第一附属医院,安徽 合肥 230022)

0 前言

医院中的很多设备都会产生辐射,主要有影像诊断设备和放射治疗设备,其产生的辐射有电离辐射和电磁辐射。电离辐射的波长短,能量高,频率高,比如带电高速粒子α粒子、β粒子以及质子,而不带电粒子有γ射线、χ射线及中子等。而国标GB1887-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中都对于职业照射和公众照射的有效剂量有明确的规定,其中职业照射不得高于20msv/a,公众照射不得高于1msv/a,否则会对人体造成危害。所以,必须对辐射源头进行射线防护,防止医护人员以及患者,还有周围的公众受到辐射危害。医疗建筑放疗中心防辐射工程的专业性强,因此,需要设计和施工人员对辐射防护工程进行深入的分析研究。本文主要从防辐射材料的选择,主要为混凝土材料的选择,以及施工中搅拌、振捣、浇筑以及养护等环节的注意事项等方面对放疗中心防辐射工程进行了分析。

1 医院中的辐射防护分析

医院中的辐射有电离辐射和电磁辐射,针对这两种辐射产生了两种防护工程,分别为射线防护工程和电磁屏蔽工程。其中射线防护工程是针对核素治疗场所、产生γ射线、χ射线的场所以及放射性污水处理场所。而电磁屏蔽工程则是为了屏蔽隔离磁、射频。而从工程方面可将防护工程分为结构型和装饰型,其中结构型主要是对直线加速器和伽马刀等设备的房间进行的防护工程,要求与结构工程同时进行。而装饰型是对CT、核磁等房间进行防护,是与装饰工程相互配合完成的。

2 医院防护工程的实施要点分析

本文主要从防护材料的选择和施工工艺来对医院防护工程的实施要点进行分析研究。

首先是防护材料的选择,防护工程的材料选择主要考虑材料的防护性能、造价以及施工工艺,而衡量材料防护性能的主要指标是铅当量,一般10cm的混凝土铅当量为1mm,而10cm的含钡混凝土铅当量约为2mm,在确定防护材料的厚度时主要考虑其铅当量。医院防护工程中常用的材料有混凝土、硫酸钡水泥、铅板和反辐射涂料等。针对不同房间要选择不同的防护材料。而对于一些低能辐射的区域则可采用混凝土、硫酸钡水泥等材料来进行防护。防护窗则采用铅玻璃窗,其尺寸则根据不同区域有相应的规定,其中透视室和CT室的观察窗不小于0.8×0.6m,照相室的不小于0.6×0.4m。而防护门则需要内衬铅板,中子辐射还需增加石蜡防护层,放射防备机房房门不小于1.2×2.8cm。电磁屏蔽工程的材料一般为金属板材和网材。

其次是施工工艺,射线放射源除了主射线方向外,其他方向同样会有散射线,因此需要对房间进行六面防护处理。金属板材可以对电磁波进行吸收、界面反射以及板内发射,减弱电磁波的能量,起到屏蔽作用,因此,需要对防护区域制作一个连续的,且接触良好的六面壳体。射线防护工程中一般采用自攻钉固定铅板,但是由于铅板质量较重,为了防止其在使用过程中下坠影响防护效果,可以采用钉贴法,主要是在龙骨上粘贴一层高强度的板材,再将铅板粘于其上,再用钉子进行固定,对于泄露点还需要用铅板进行封闭。电磁屏蔽区域主要采用模块拼接,将铜板固定在木框架上,然后制作成相应尺寸的模块,再通过螺栓进行固定拼装,焊接缝隙。模块拼装方式可以自由拆卸组装,进行工厂化预制,缩短施工周期。

3 医疗建筑放疗中心防辐射结构设计与施工分析研究

放疗中心的防辐射施工主要包括CT机房和加速器机房的门窗、墙体、地面和顶棚等六面防护,本文将从原材料的选择以及施工过程中的注意事项来对其防辐射工程进行简要的分析。

首先是原材料的选择,放疗中心的防辐射结构通常是采用混凝土建造,但是混凝土本身的导热性较差,很容易吸收射线的能量而产生过热现象以及过大的热应力,进而导致混凝土屏蔽层产生裂缝,失去屏蔽能力。因此在混凝土材料选择,包括了水泥、粗骨料、细骨料和外加剂时要非常注意。在选择水泥时主要考虑其耐热性能、结合水的能力以及相对密度等对水泥硬化后防辐射能力影响较大的因素。另外为了控制混凝土产生裂缝,需要采用C3A含量较低的水泥,以此来降低水泥的水化热。一般要求采用GB/T12959《水泥水化热试验方法》检测,水泥3d、7d的水化热不得大于240KJ/kg和270KJ/kg。粗骨料的选择可以依据行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》,选择粒径较大、抗压强度高、级配良好的石子,这样可以减少水和水泥的用量,降低水泥水化热,进而降低混凝土的温升。由于放疗中心主要需要屏蔽X射线,因此需要混凝土的表观密度高,且有一定的结晶水含量,所以在选择细骨料时要考虑结晶水的含量。由于放疗中心的防辐射工程均属于大体积混凝土,因此需要延缓水泥的水化放热速度以及热峰值的出现时间,进而推迟混凝土的凝结硬化速度,避免因为混凝土早期抗拉强度较低产生裂缝,所以需要添加缓凝高效减水剂。

其次是施工过程中的注意事项,一重晶石防辐射混凝土的单方容重较大,因此在生产过程中考虑设备的载荷能力,每盘搅拌量按普通混凝土的60%~70%计算,约为0.6~0.7m3。二因为重晶石强度低、脆性大,因此,搅拌时间应控制在40-50s,在进行墙体和顶板浇筑时要一次完成,不能有施工缝,防止射线穿过。三重晶石混凝土的密度大导致其泵送距离小于50m,否则会发生管道堵塞,另外要用草包覆盖甭管,并保持湿润,避免运输过程中出现温度升高。四为防止混凝土离析,导管和浇筑面的高度小于等于2m,同时要分层下料和振捣来确保混凝土振捣密实,每层的浇筑厚度在300mm左右,并在下层初凝前进行上层的浇筑。五采用斜面分层法浇筑,二次振捣,在进行上层振捣时振动棒位置要插入下层混凝土50mm以上,确保散热和整体性;浇筑到端部时,要从端部向中间浇筑,将表面的沁水和浮浆通过预留孔流出。六振捣过程中振捣棒的位置要成梅花点布置,间距500mm,时间15-20s,快插慢抽,表面出浆即可,振捣过度会导致粗骨料下沉,影响防辐射性能。七混凝土的养护也非常重要,顶板表面覆盖湿草帘,并且浇水养护不少于14天,墙板覆盖湿布,并保持湿润,封堵门洞,防止散热过快。确保养护温度在7天内大于等于10℃,相对湿度>90%。后期养护直接影响着混凝土中结合水的含量,进而影响其防中子射线的能力。因此,要注重混凝土的养护。

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