Барковский Анатолий Николаевич – руководитель Федерального радиологического центра, главный научный сотрудник
197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8
Anatoly N. Barkovsky – Head of the Federal Radiological Center
Mira Str., 8, Saint-Petersburg, 197101
Огородников Сергей Анатольевич – генеральный директор
Санкт-Петербург
Sergey A. Ogorodnikov – General Director
Saint-Petersburg
В Российской Федерации наблюдается постоянный рост количества используемых радиационных медицинских установок с ускорителями электронов. За последние 4 года их количество возросло в 2,5 раза. Данные установки содержат импульсные ускорители электронов, генерирующие импульсное тормозное излучение с максимальной энергией от 6 до 21 МэВ. В государственном реестре средств измерений Российской Федерации в настоящее время отсутствуют приборы, предназначенные для дозиметрии импульсного фотонного излучения с энергией более 10 МэВ. Наиболее широко используется для проведения радиационного контроля импульсных ускорителей электронов дозиметр рентгеновского и гамма-излучения ДКС-АТ1123, предназначенный для дозиметрии импульсного тормозного из -лучения с энергией до 10 МэВ. Цель настоящей работы – оценить возможность использования данного прибора для дозиметрии импульсного тормозного излучения с максимальной энергией до 20 МэВ. Авторами были проведены расчеты энергетических спектров тормозного излучения для точечного источника с максимальной энергией 20 МэВ за плоскими бетонными экранами толщиной 1 м, 2 м и 3 м методом Монте-Карло с использованием расчетной программы GEANT4. Проведена экстраполяция энергетической зависимости эффективности регистрации дозиметра ДКС-АТ1123 в область энергий 10–50 МэВ в керма-приближении, т.е. без учета переноса энергии вторичными электронами. Предполагалось, что она соответствует энергетической зависимости полного массового коэффициента ослабления для поглощенной энергии гамма-квантов в воде. С использованием конверсионных коэффициентов перевода флюенса моноэнергетических фотонов в мощность эффективной дозы для передне-задней геометрии облучения были получены реальные значения мощности дозы, а с использованием энергетической зависимости показаний дозиметра – прогнозируемые результаты измерения дозиметром ДКС-АТ1123 единичной мощности дозы за бетонной защитой толщиной 1, 2 и 3 м. Показано, что максимальное ожидаемое занижение результатов измерений не превысит 40% и практически не зависит от толщины бетонной защиты в диапазоне толщин от 1 до 3 м. Для учета данного занижения необходимо использовать значение дополнительной погрешности измерений за счет энергетической зависимости чувствительности данного прибора для энергии фотонного излучения более 10 МэВ, равное 70%. Это позволяет использовать результаты измерений, полученные с использованием данного дозиметра, для адекватной характеристики состояния радиационной обстановки при эксплуатации импульсных ускорителей электронов с максимальной энергией до 20 МэВ. Для компенсации данного занижения возможно использование поправочного коэффициента к результатам измерений, равного для рассмотренных условий 1,63 ±0,04. Предложенный подход может быть использован для создания методики радиационного контроля медицинских ускорителей электронов с энергией до 20 МэВ с использованием данного дозиметра, при наличии поправочных коэффициентов для встречающихся на практике конфигураций радиационной защиты и энергий излучения.
In the Russian Federation, there is a constant increase in the number of radiation medical installations with electron accelerators. Over the past 4 years, their number has increased 2.5 times. These installations contain pulsed electron accelerators that generate pulsed bremsstrahlung radiation with a maximum energy from 6 to 21 MeV. Currently, there are no devices designed for dosimetry of the pulsed photon radiation with energy of more than 10 MeV in the state register of measuring instruments of the Russian Federation. The most widely used radiation monitoring device for pulsed electron accelerators is the DKS-AT1123 X-ray and gamma radiation dosimeter designed for dosimetry of pulsed bremsstrahlung radiation with an energy of up to 10 MeV. The purpose of this work is to evaluate the possibility of using this device for dosimetry of pulsed bremsstrahlung radiation with a maximum energy of up to 20 MeV. The authors calculated the energy spectra of bremsstrahlung radiation for a point source with a maximum energy of 20 MeV behind flat concrete screens with a thickness of 1 m, 2 m and 3 m by the Monte Carlo method using the GEANT4 calculation program. The energy dependence of the registration efficiency of the DKS-AT1123 dosimeter was extrapolated to the energy range of 10–50 MeV in the kerma-approximation without taking into account the energy transfer by secondary electrons. It was assumed that it corresponds to the energy dependence of the total mass attenuation coefficient for the absorbed energy of gamma quanta in water. Using conversion coefficients for converting the fluence of monoenergetic photons into the effective dose rate at an anterior-posterior radiation incidence on the human body, real dose rates were calculated, and using the energy dependence of the dosimeter readings, the predicted results of measuring the unit dose rate with the DKS-AT1123 dosimeter behind a concrete protection with a thickness of 1, 2 and 3 m were obtained. It is shown that the maximum expected underestimation of the measurement results will not exceed 40% and practically does not depend on the thickness of the concrete shield in the thickness range from 1 to 3 m. To account for this underestimation, it is necessary to use the value of additional measurement error due to the energy dependence of the sensitivity of this device for the photon radiation energy of more than 10 MeV, equal to 70%. This makes it possible to use the measurement results obtained using this dosimeter to adequately characterize the state of radiation safety during operation of pulsed electron accelerators with a maximum energy of up to 20 MeV. It is possible to use a correction factor to the measurement results equal to 1.63 ±0.04 to compensate for this underestimation. The proposed approach can be used to create a methodology for using this dosimeter for radiation monitoring of medical electron accelerators with the energy of up to 20 MeV, if there are correction factors for radiation protection configurations and radiation energies encountered in practice.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.