ICS 27.120.99 F 91 中华人民共和国国家标准 GB/T39325—2020 超导回旋质子加速器辐射屏蔽规范 Specification for radiation shielding of superconducting proton cyclotron 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T39325—2020 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草 本标准由全国核能标准化技术委员会（SAC/TC58)提出并归口。 本标准起草单位：合肥中科离子医学技术装备有限公司、中国科学院等离子体物理研究所。 本标准主要起草人：宋云涛、徐坤、雷明准、陈永华、冯汉升、陆坤、李俊、丁开忠、刘璐、陈根、郑金星、 魏江华、李实、杨庆喜、李君君、邢以翔、韩曼芬、黄。 GB/T393252020 超导回旋质子加速器辐射屏蔽规范 1范围 本标准规定了超导回旋质子加速器机房屏蔽的一般要求、剂量率参考控制水平、屏蔽计算和辐射监 测等要求 本标准适用于质子能量在70MeV～1000MeV范围内的超导回旋质子加速器的辐射屏蔽设计， 也可用于质子能量在70MeV～1000MeV范围内的其他类型质子加速器的辐射屏蔽设计。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T4960.5核科学技术术语辐射防护与辐射源安全 GBZ/T202一2007用于中子外照射放射防护的剂量转换系数 3 3术语和定义 GB/T4960.5界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 超导回旋质子加速器 superconductingprotoncyclotron 采用超导磁体提供恒定导向磁场，利用常频电场加速，质子束流沿着螺旋轨道运动的圆形加速器。 3.2 居留因子occupancyfactor T 辐射源在出束时间内，在区域内最大受辐照人员驻留的平均时间占出束时间的份额。 3.3 使用因子usefactor U 初级辐射束（有用束）向某有用束屏蔽方向照射的时间占总照射时间的份额。 3.4 束流损失 beamloss 质子束流在形成、加速、引出、输运过程中，与加速器系统部件相互作用所导致的束流强度与束流能 量的部分损失或者全部损失。 3.5 次级中子secondaryneutron 质子与物质相互作用产生的中子。 注：一般情况下，次级中子包括级联中子和蒸发中子。 1 GB/T39325—2020 3.6 级联中子cascadeneutron 质子与物质相互作用时，通过级联反应产生的中子。 注：级联中子的能量最高可达人射质子的最高能量。 3.7 蒸发中子evaporatedneutron 质子与物质相互作用时，总中子产额中除级联中子以外的中子。 注：蒸发中子的能量较低，通常在10MeV以下，分布为各向同性。 3.8 屏蔽透射因子shieldingtransmissionfacto 在某一点与辐射源之间有屏蔽和无屏蔽时，该点处辐射水平的比值 注：屏蔽透射因子的值越小，表示屏蔽效果越好。 3.9 天空散射辐射skyshineradiation 穿透屏蔽室顶的辐射与室顶上方空气发生作用而散射到屏蔽室外某一定距离处的辐射。 3.10 侧散射辐射side-scattered radiation 射入屏蔽室屋顶的辐射与屋顶屏蔽物质作用所产生的并穿出屋顶散射至屏蔽室屋顶所张立体角区 域外的次级辐射。 注：侧散射辐射所关心的位置为辐射源屏蔽室外一定距离处人员驻留的建筑物中高于屏蔽室屋顶的楼层 3.11 有效衰减长度effectiveattenuationlength 在非带电粒子辐射束射入某种材料的路径中，将辐射剂量（率）减少至1/e所需的材料厚度。 注：e是自然常数。 3.12 剂量率参考控制水平doseratereferencecontrollevel 根据辐射防护实际工作的需要，为开展辐射屏蔽设计而规定的某位置剂量率的控制水平。 4机房屏蔽的一般要求 4.1基本要求 4.1.1应结合超导回旋质子加速器（以下简称“质子加速器”）的规模、功率和用途，按相关规定确定剂 量约束值。 4.1.2以剂量约束值为依据，对不同驻留区域的屏蔽进行设计，设计中应关注漏射、散射和次级射线散 射的影响，并为内照射留出适当的安全裕量 4.1.3按照质量保证要求进行安装和运行，防止运行中临时性条件变动带来的屏蔽缺损。 4.1.4在辐射屏蔽设计阶段，应考虑辐射防护管理和职业照射控制的辐射分区需求。 4.2屏蔽所考虑的环境条件 4.2.1质子加速器机房一般应设置在单独的建筑内或作为建筑物底层的一端，质子加速器系统中靶室 和辅助机房的坐落位置应考虑周围环境与场所内驻留人员的状况及其可能的改变，并应根据相关安全 要求确定所需屏蔽。 4.2.2在设计和评价质子加速器机房屋顶或靶室屋顶的屏蔽时，应充分考虑天空散射辐射和侧散射辐 射对临近场所驻留人员的照射。 2 GB/T39325—2020 4.3质子加速器机房和靶室的布局要求 4.3.1控制室应独立于质子加速器机房设置。质子加速器系统中辅助机械、电气、水冷设备等可以与 质子加速器主系统装置分离的设备，应尽量设置于质子加速器机房外。 4.3.2控制室、相邻靶室（多靶室系统中）等具有较大居留因子的用室，应尽量避开质子束可直接照射 到的区域。 4.3.3根据场所空间和环境条件，确定机房或靶室进出口的屏蔽措施。机房进出口采用迷道设计时， 迷道宽度应充分考虑安装与维护设备的通过。机房进出口采用防护门等非迷道式屏蔽手段时，应确保 屏蔽的有效性和可靠性。 4.4缝隙、贯穿孔和其他薄弱环节的屏蔽考虑 4.4.1机房采用混凝土整体浇筑时，应采用合理的浇筑工艺，防止出现裂纹和过大的气孔。屏蔽墙体 存在预留安装口时，安装口填充物与已浇筑混凝土的交接处应尽量避免出现贯穿直缝，并评估缝隙对屏 蔽性能的影响。 4.4.2机房屏蔽体采用预制件（混凝土块或钢板）时，交接处应尽量避免出现贯穿直缝，并评估缝隙对 屏蔽性能的影响。 4.4.3穿过屏蔽墙体的贯穿孔（包括通风、电气、水管等）应尽量避开控制台等人员高驻留区，并尽量采 用多次弯折设计，控制孔道的辐射泄露。 5剂量率参考控制水平 5.1关注点的选取 5.1.1存在辐射源的房间屏蔽墙体外，距墙体外表面30cm处，选择人员受照剂量可能最大的位置作 为关注点。 5.1.2质子加速器机房和靶室上方已建、拟建的建筑物、临近建筑物的高度超过自辐射源点至质子加 速器机房或靶室屋顶内表面边缘所张立体角区域内的高层建筑物中人员驻留处，选择人员受照剂量可 能最大的位置作为关注点。 5.1.3选择公众成员可能受到明显照射的其他位置作为关注点。 5.2剂量率参考控制水平的确定 屏蔽体外关注点的剂量率参考控制水平应结合年剂量约束值、质子加速器的出束时间、使用因子和 关注点的居留因子确定。剂量率参考控制水平的确定方法参见附录A。 6屏蔽计算 6.1屏蔽计算方法 屏蔽计算应以剂量率参考控制水平为目标，综合考虑质子加速器参数、束流损失与辐射源、次级辐 射，合理进行屏蔽体设计及计算。 6.2屏蔽计算应考虑的因素 高能质子打靶会产生次级质子、次级中子和丫射线等。在最高质子能量情况下，质子加速器系统的 屏蔽设计只需要考虑次级中子。在屏蔽计算时，应考虑质子加速器系统部件本身的屏蔽作用。 3 GB/T39325—2020 6.3质子相关参数 质子相关参数包括： a) 质子束流损失与利用的位置和方向； b)J 质子的能量范围； 质子的束流强度范围。 6.4 多辐射源 如果质子加速器系统中存在多个辐射源，在计算某一关注点的剂量（率）时，应同时考虑各个辐射源 的贡献。 6.5 5次级中子源项估算 能量为70MeV～1000MeV的质子打击中等或高原子序数材料的次级中子产额Q（E)按公式（1) 估算： .(1) 式中： Q(E)- 次级中子产额，无量纲； E 人射质子能量，单位为兆电子伏（MeV）； Eo 基准能量，1000 MeV。 次级中子的发射并不是各向同性的，距离打靶位置1m处，次级中子注量Φ（E，の）沿角度的分布 按公式（2）估算： 1 —e-3.6x(E/E0) 1.6 Φ(E,0)=CX ...(2) (0/0。+40//E/E。） 式中： Φ(E.0) 次级中子注量，单位为每平方米（m-²）； Cs 常数5000，单位为每平方米（m²）； E 入射质子能量，单位为兆电子伏（MeV）； E。 基准能量，1000MeV； 次级中子出射方向与质子束流入射方向的夹角，单位为度（°）；0=［0°180°}： 0。 单位角度，1° 在没有屏蔽结构时，距离打靶位置1m处，次级中子产生的周围剂量当量H。（E，0)按公式（3） 估算： 1e-3.6x(E/Eo) 1.6 H,(E,0)=CH X ...(3) (0/0。+40/VE/E.） 式中： H,(E,0) 周围剂量当量（以下简称"剂量”），单位为希沃特（Sv）； CH 常数2×10-10，单位为希沃特（Sv）； E 人射质子能量，单位为兆电子伏（MeV）； E。 基准能量，1000MeV； 次级中子出射方向与质子束流人射方向的夹角，单位为度（）；0=[0°180°］； 0。 单位角度，1°。 注：公式（3）由中子注量Φ（E，0）与注量-剂量转换因子相乘得到，注量-剂量转换因子保守取值为4×10-14Svm。 束流强度为I的质子束产生的次级中子剂量率按公式（4）估算： 4 GB/T39325—2020 H。=H。X XC (4) er 式中： H。一一单个质子产生的剂量，单位为希沃特（Sv)； 一质子束流强度，单位为安培（A)； 基本电荷量，e1=1.60X10-19C； la C.——时间转换因子，C,=3600s/h。 注：本标准中为了区别自然常数和基本电荷量，基本电荷量用e1表示。 6.6屏蔽墙体后中子剂量率估算 当关注点与打靶位置的距离远大于质子束流与材料相互作用区域的几何尺寸（大于7倍）时，可将 靶视为点源。 屏蔽墙体后某关注点P（见图1）的中子剂量率按公式（5）估算： Hp=H。X10元×( ·(5) 式中： 屏蔽墙体后点P的中子剂量率，单位为希沃特每小时（Sv/h）； 次级中子剂量率，单位为希沃特每小时（Sv/h）； deff 屏蔽墙体的有效厚度，有效厚度dfr与墙体厚度d，的关系为dfr=d,/cosα，单位为厘米 (cm); TVL 屏蔽材料的十分之一值层，单位为厘米（cm）； ro 单位距离，1m； rp 靶点到P点的距离，单位为米（m）。 注：一般地，某处剂量率与该位置和辐射源距离的平方相关，即指数数