使用固定式全身监测仪筛查外部137Cs热点区域，并通过基于HPGe的体外分析方法量化体内污染

《Applied Radiation and Isotopes》：Screening of External 137Cs Hotspots Using Standing Type Whole Body Monitor and Quantification of Internal Contamination using HPGe-based In-vitro Analysis

本研究提出利用Quick Scan Whole Body Monitor（QSWBM）筛查137Cs体外污染的方法，通过五比值分析区分内源性与外源性污染。若存在广泛性外部污染，建议采用尿样HPGe检测快速评估体内污染，其最小可探测活性（MDA）低于1 mSv/10天。

　　

C.S. 查鲁巴拉（Charubala）|S.L. 阿萨纳利（Asanali）|J.P.N. 潘迪（Pandey）|普罗巴尔·乔杜里（Probal Chaudhury）

印度孟买特龙贝（Trombay）巴巴原子研究中心（Bhabha Atomic Research Centre）健康物理部门（Health Physics Division）

摘要

虽然全身计数器（whole body counters）被用于由于高能光子发射体导致的内污染的体内测量，但外部污染的存在可能会干扰活动负荷（activity burden）的量化。本研究展示了一种使用快速扫描全身监测器（Quick Scan Whole Body Monitor, QSWBM）来筛查¹³⁷Cs外部热点（external hotspots）的方法，以便对辐射工作人员进行常规监测。在涉及更广泛外部污染的意外情况下，本文还讨论了使用体外方法（in vitro method）估算内污染的问题。通过计算 phantom 和 FLUKA 代码，评估了基于 QSWBM 探测器前后计数净计数率（net count rates）的五个比率（R-值）。研究表明，应用两个比率——R_D（前后计数时上部探测器与下部探测器的净计数率之比）和 R_AP（前后计数时前后探测器的净计数率之比）——可以有效地使用 QSWBM 筛查各种¹³⁷Cs相关的外部热点情况。如果预期存在持续且广泛的外部污染（如意外情况），则可以使用尿液样本和伽马光谱法（gamma spectrometry）进行体外方法，以快速可靠地估算内污染。基于 HPGe 的检测系统针对 75 mL 和 250 mL 瓶体几何形状进行了校准，以便准确测量放射性物质的排泄率。该方法的最低可检测活性（Minimum Detectable Activity, MDA）值表明，即使在摄入后 10 天内，也能量化出可能导致有效剂量（Committed Effective Dose, CED）小于 1 mSv 的排泄率。

引言

全身计数器被内部监测实验室广泛用于估算由于摄入高能光子发射体而导致的内污染[1]。通过这种方式估算的身体负荷进一步用于根据已建立的生物动力学和剂量学模型[2]计算职业工作人员的摄入量以及有效剂量。为了准确估算内剂量，从而与监管剂量限制进行比较[3]，进行谨慎的测量是至关重要的。接受常规内部监测的职业工作人员通常没有外部污染，因为他们被要求在监测前淋浴并更换为干净的、未受污染的衣服，同时操作设施中也实施了严格的污染控制措施。然而，有操作经验表明，工作人员在常规内部监测过程中仍可能携带外部污染[4]，通常表现为热点（hotspots）或小范围污染。这可能导致内部监测出现假阳性结果，从而导致不正确的内部剂量评估。因此，有必要确定辐射工作人员的全身计数器显示的污染是否纯属内部污染。辐射工作人员的大面积污染通常是由于意外情况（如放射性物质泄漏）造成的，这可能导致工作人员同时受到外部和内部污染。对这些工作人员进行外部去污可能无法立即清除皮肤上的放射性物质，或者这种污染可能会持续数天。此外，此类情况通常需要快速准确的剂量评估，以便决定是否需要采取去污措施。在这种情况下，体外监测方法比全身计数技术提供了更可靠的内污染估算[5]。

本研究旨在筛查携带¹³⁷Cs外部热点的辐射工作人员在常规全身监测中的外部污染情况，¹³⁷Cs 是核燃料循环设施中最常见的放射性核素之一。¹³⁷Cs 的生物动力学特性表明其在人体软组织中的放射性分布均匀，适用于常规监测目的[6]。先前的研究[4],[7]已经使用物理人体模型（physical humanoid phantom）和从前后计数中得出的比率来区分内污染和外部污染。然而，使用最常用的瓶形人体模型吸收器（Bottle Mannequin Absorber, BOMAB）模型和参考计算 phantom 的数值方法尚未得到广泛探索。本研究涉及与¹³⁷Cs 污染相关的两个方面：（1）在常规监测中筛查辐射工作人员以识别外部污染；（2）在存在意外外部污染的情况下快速定量确定内污染。

部分摘录

全身监测器

全身监测器有多种计数几何形状，其中床型（bed type）、椅型（chair type）和站立型（standing type）被各实验室最常使用[1]。在印度，大多数体内监测实验室配备了快速扫描全身监测器（QSWBM）和/或阴影屏蔽全身监测器（Shadow Shield Whole Body Monitor, SSWBM），用于对职业工作人员进行全身计数。然而，在怀疑存在外部污染的情况下，优先选择 QSWBM 而不是 SSWBM

使用 QSWBM 筛查受试者的外部污染

• (a)
  源分布

在 BOMAB-I/IRVP(M) phantom 中模拟了对应于外部污染（前部、后部及两侧污染）和内部污染情况的 POS/ANT 几何形状下的源分布。图 4(a) 和 (b) 分别展示了 BOMAB-I 和 IRVP-AM 的 POS 几何形状下的内部污染情况。图 4(c) 和 (d) 分别展示了前表面的外部污染和前后表面的外部污染情况。更多

结论

本研究展示了一种使用 QSWBM 在常规内部监测中筛查辐射工作人员外部热点的方法。利用包含在 QSWBM FLUKA 模型中的计算 phantom，得出一组用于外部和内部污染情况的五个比率。首先，可以估算比率 R_D，即前后计数配置中 D1 探测器的净计数率与 D2 探测器的净计数率之比。对于内部污染，R_D 的值在 0.7 到 0.8 之间。

CRediT 作者贡献声明

S. L. 阿萨纳利（S. L. Asanali）： 监督。查鲁巴拉 C S.（Charubala C S.）： 写作——原始草稿、可视化、验证、软件开发、方法论设计、研究实施、数据分析、概念化。普罗巴尔·乔杜里（Probal Chaudhury）： 写作——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理。J. P. N. 潘迪（J. P. N. Pandey）： 写作——审稿与编辑、监督

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。