Возможность использования дозиметра ДКС-АТ1123 для радиационного контроля медицинских ускорителей электронов с энергией более 10 МэВ

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.

1. Шевкун И.Г., Степанов В.С., Романович И.К. и др. Результаты радиационно-гигиенической паспортизации в субъектах Российской Федерации за 2017 год. Радиационно-гигиенический паспорт Российской Федерации. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2018. 128 с.

2. Шевкун И.Г., Степанов В.С., Романович И.К. и др. Результаты радиационно-гигиенической паспортизации в субъектах Российской Федерации за 2021 год (Радиационно-гигиенический паспорт Российской Федерации). М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2022. 125 с.

3. Мартынюк Ю.Н. Государственный реестр средств изме рений. Часть 2. Дозиметры общего назначения, импульсные и специальные // АНРИ. 2020. № 4 (103). С. 3-13.

4. Описание типа средства измерений. Дозиметры рентге новского и гамма-излучения ДКС-АТ1121, ДКС-АТ1123. Приложение к свидетельству № 75466 об утверждении типа средств измерений.

5. Описание типа средства измерений. Дозиметры RAM ION . Приложение к свидетельству № 64658 об утверждении типа средств измерений.

6. Описание типа средства измерений. Дозиметры-радиометры ДКС-96. Приложение к свидетельству № 43717 об утверждении типа средств измерений.

7. Титов Н.В. Возможность применения дозиметров со счет-чиком Гейгера-Мюллера для дозиметрии импульсного излучения // Радиационная гигиена. 2019. Т. 12, № 2. С. 76-80.

8. Дозиметры рентгеновского и гамма-излучения ДКС-АТ1121, ДКС-АТ1121А, ДКС-АТ1123, ДКС-АТ1123А. Руководство по эксплуатации. 69 с.

9. Мордасов Н.Г., Иващенко Д.М., Членов А.М., Астахов А.А. Моделирование методов экспрессного определения энергетического спектра тормозного излучения ускорителей электронов // Журнал технической физики. 2004. Т. 74, вып. 9. С. 108-115.

10. Абибуллаев Н.А., Бегимкулов Х.Х., Салихбаев У.С. Энергентические спектры и угловое распределение тормозного излучения, испускаемого из толстой вольфрамовой мишени электронами с энергией 11,8 МэВ // Атомная энергия. 2002. Т. 92, вып. 3. С. 247-249.

11. Нурлыбаев К., Мартынюк Ю.Н., Каракаш А.И. и др. Радиационная безопасность в лучевой терапии с использованием ускорителей электронов // АНРИ. 2014. № 1. С. 15-21 с.

12. Абибуллаев Н.А., Салихбаев У.С. Энергентические спектры и угловые распределения тормозного излучения, испускаемого электронами с энергией 20 МэВ из толстой вольфрамовой мишени // Известия РАН. 2000. Т. 64, № 1. С. 152-160.

13. Сахаров В.К. Спектры тормозного излучения и фотоней тронов из вольфрамовой мишени ускорителя электронов энергией 5 - 90 МэВ // Атомная энергия. 2016. Т. 120, вып . 4. С. 228-231.

14. Allison J., Amako K., Apostolakis J. et al. Geant4 developments and applications // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2006. Vol. 53, No. 1. P. 270-278.

15. Сторм Э., Исраэль Х. Сечения взаимодействия гамма-излучения (для энергий 0,001-100 МэВ и элементов с 1 по 100) Справочник. Перевод с английского В . А . Климанова , Е . Д . Чистова. М . : Атомиздат, 1973. 256 с .

16. ICRP Publication 116. Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities for External Radiation Exposures // Annals of the ICRP. 2010. Vol. 40, No 2-5. P. 1-257. https://doi.org/10.1016/j.icrp.2011.10.001.