VÀ NGOÀI PHÒNG 4.1 Giới thiệu chương trình MCNP
4.3.4.1. Chụp cột sống nghiêng
Đơn vị của suất liều mô phỏng là μSv/h (được tính từ rem/h) ứng với thời gian chụp liên tục trong 1 giờ nên khi tính giá trị suất liều tương ứng với mỗi ca chụp với đơn vị là mSv/s (thời gian chụp là 1000 ms = 1 s) phải chia cho 3600.
a. Chụp với kích thước phòng thực tế
Phân bố suất liều mặt (x,y)
Để mô tả phân bố suất liều mặt xung quanh đầu bóng X-quang chúng tôi sử dụng đánh giá Fmesh4 trong MCNP5. Hình 4.6. trình bày đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) mô phỏng được ở chế độ chụp cột sống nghiêng với kích thước phòng thực tế. Trong đó tác giả đã sử dụng kỹ thuật vẽ phân vùng liều bằng màu sắc trong Matlab để cho thấy được định lượng vùng liều. Bảng 4.2. trình bày giá trị vùng liều trong đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) của hình 4.6. Trong đó vùng liều an toàn là G và H.
Hình 4.6. Đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với
kích thước phòng thực tế
Vùng Suất liều mô phỏng (μSv/h) Suất liều đo đạc trong mộtca chụp (µSv/s) A > 107 > 2777,78 B 106 - 107 277,78 – 2777,78 C 105 - 106 27,78 – 277,78 D 25.103 - 105 6,94 – 27,78 E 8.103 - 25.103 2,22 – 6,94 F 2880 - 8.103 0,8 – 2,22 G 10 - 2880 28.10-4 – 0,8 H < 10 < 28.10-4
Từ đồ thị phân bố suất liều trên ta thấy bên trong phòng, suất liều thấp nhất tập trung ở các góc phòng nhưng vẫn vượt qua mức giới hạn. Sau khi đi qua các bức tường suất liều giảm nhanh về không nên những người đứng bên ngoài đều được an toàn.
Phân bố suất liều mặt (x,z)
Từ dữ liệu mô phỏng trong đánh giá Fmesh4, phân bố suất liều mặt (x,z) được lấy ra và biểu diễn trên hình 4.7. bên dưới, trong đó vùng an toàn là vùng G và H.
Hình 4.7. Đồ thị phân bố suất liều mặt (x,z) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với
kích thước phòng thực tế
Giá trị suất liều các vùng C, D, E, F, G, H phân bố giống mặt (x,y), suất liều các vùng A, B phân bố theo bảng 4.3 bên dưới
Bảng 4.3. Giá trị vùng liều trong đồ thị phân bố suất liều mặt (x,z)
Vùng Suất liều mô phỏng chụpliên tục trong 1 giờ (μSv/h) Suất liều thực tế trong 1ca chụp (µSv/s)
A > 108 > 27777,78 B 106 – 108 277,78 – 27777,78 C 105 - 106 27,78 – 277,78 D 25.103 - 105 6,94 – 27,78 E 8.103 - 25.103 2,22 – 6,94 F 2880 - 8.103 0,8 – 2,22 G 10 - 2880 28.10-4 – 0,8 H < 10 < 28.10-4
Bên trong phòng, suất liều nhỏ nhất tập ở một khu vực nhỏ ngay phía trên đầu bóng (nhân viên không thể đứng ở vị trí này), những vị trí còn lại trong phòng suất liều đều vượt qua mức giới hạn. Ở các bức tường và trần nhà suất liều giảm nhanh về không, riêng khu vực sàn nhà ở ngay dưới tâm trường chiếu thì chùm photon có thể xuyên qua hết bề dày của sàn nhưng giá trị suất liều cũng đã giảm xuống vùng G (khoảng 55.10-4-0,16 µSv/s), hơn nữa bên dưới khu vực của phòng không có bất kì công trình xây dựng nào nên an toàn cho người di chuyển bên ngoài và ở tầng trên.
Hình 4.8. Đồ thị phân bố suất liều mặt (y,z) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với
kích thước phòng thực tế
Giá trị suất liều các vùng phân bố giống mặt (x,z) (bảng 4.3)
Kết quả cho thấy, bên trong phòng suất liều nhỏ nhất tập trung ở một khu vực nhỏ ngay phía trên đầu bóng, những vị trí còn lại trong phòng suất liều đều vượt qua mức giới hạn. Ở các bức tường và trần nhà suất liều giảm nhanh về không, riêng khu vực sàn nhà ở bên dưới tâm trường chiếu thì chùm photon có thể xuyên qua hết bề dày sàn nhưng giá trị suất liều cũng giảm xuống vùng G (khoảng 13.10-3-41.10-3 µSv/s).
b. Thu hẹp kích thước phòng
Trong thực tế, một số phòng chụp X-quang có diện tích nhỏ hơn mức quy định tối thiểu. Để đánh giá ảnh hưởng tán xạ của tia X cũng như tính năng bảo vệ an toàn bức xạ của tường che chắn hiện có khi thu hẹp kích thước phòng chúng tôi thực hiện việc mô phỏng phân bố suất liều với diện tích thu hẹp còn 12 m2 (3 x 4). Hình 4.9. trình bày đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với kích thước phòng thu hẹp.
Hình 4.9. Đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với
kích thước phòng thu hẹp
Từ đồ thị ta thấy, suất liều ở những vị trí sát mặt phía trong phòng của các bức tường tăng lên khi giảm kích thước phòng, ở nhiều vị trí chùm photon đi sâu hơn vào trong tường so với lúc đầu nhưng suất liều cũng giảm nhanh về không sau khi đi qua các bức tường nên chỉ an toàn đối với những người đứng bên ngoài phòng.
Vì độ cao của bóng X-quang khảo sát không đổi nên khi vẽ đồ thị phân bố suất liều trên mặt (x,z) và (y,z) (trong phần phụ lục 1 và 2) ta thấy khả năng đâm xuyên của chùm photon vào tường có tăng lên và cũng giảm nhanh về không sau khi đi qua tường, còn khả năng đâm xuyên của chùm photon khi đi qua sàn không thay đổi.
c. Thay đổi chất liệu và bề dày tường
Vách gạch thẻ với diện tích phòng 12 m2 và bề dày tường 20 cm
Hình 4.10. biểu diễn đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với kích thước phòng thu hẹp và tường là gạch thẻ dày 20 cm.
Hình 4.10. Đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với
kích thước phòng thu hẹp và tường là gạch thẻ dày 20 cm
Khi thay đổi vật liệu tường từ bê tông có trát barit thành gạch thẻ thì khả năng xuyên sâu vào tường của photon tăng lên rõ rệt, có nơi chùm photon xuyên qua hết bề dày bức tường nhưng giá trị suất liều tại đó đã giảm về vùng G (khoảng 33.10-3 µSv/s) nên an toàn cho người đứng bên ngoài.
Tương tự với các đồ thị suất liều khảo sát trên mặt (x,z) và (y,z) (trong phần phụ lục 3 và 4) ta cũng thấy được khả năng xuyên sâu của photon tăng lên rõ rệt, đặc biệt khu vực sàn nhà ở ngay bên dưới tâm trường chiếu thì chùm photon xuyên qua sàn nhiều hơn và giá trị suất liều tuy nằm trong vùng G nhưng cao hơn so với vật liệu ban đầu (có nơi lên đến 0,73 µSv/s).
Hình 4.11. Đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp cột sống nghiêng với
kích thước phòng thu hẹp và tường là gạch thẻ dày 15 cm
Với chất liệu tường là gạch thẻ, khi giảm bề dày từ 20 cm xuống còn 15 cm thì chùm photon xuyên qua tường ở nhiều nơi hơn và suất liều ở mặt ngoài tường cũng tăng lên so với lúc đầu nhưng vẫn nằm trong vùng G (nơi cao nhất lên đến 0,25 µSv/s) nên an toàn cho người đứng bên ngoài.
Tương tự với các đồ thị suất liều khảo sát trên mặt (x,z) và (y,z) (trong phần phụ lục 5 và 6) ta cũng thấy được số vị trí photon xuyên qua tường cũng tăng lên nhưng vẫn nằm trong vùng G.
Giảm bề dày tường xuống còn 10 cm
Với toàn bộ kết quả mô phỏng được, khi giảm bề dày tường xuống còn 10 cm thì suất liều ở một số nơi bên ngoài tường đã bắt đầu vượt qua giá trị của vùng G lên vùng F nên không an toàn cho người đứng bên ngoài phòng.
4.3.4.2. Chụp phổi
Đối với chế độ chụp phổi thì vùng an toàn là vùng H, G, F.
Đơn vị của suất liều mô phỏng là μSv/h (được tính từ rem/h) ứng với thời gian chụp liên tục trong 1 giờ nên khi tính giá trị suất liều tương ứng với mỗi ca chụp với đơn vị là mSv/s (thời gian chụp là 200 ms = 0,2 s) phải chia cho 18000.
Tiến hành chụp phổi với phòng có kích thước nhỏ nhất thực tế là 12m2 và tường làm bằng gạch thẻ có bề dày 20 cm và 15cm.
Tường dày 20 cm
Hình 4.12. Đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp phổi với kích thước
phòng thu hẹp và tường là gạch thẻ dày 20 cm
Với chế độ chụp phổi thì vùng không gian phía sau lưng bóng tương đối an toàn với người đứng trong phòng vì suất liều nằm trong khoảng giá trị của vùng G.
Đối với phần tường không nằm trên phương phát, chùm photon gần như bị cản lại hoàn toàn khi đi qua bề dày tường, suất liều gần như giảm xuống 0 ở
bên ngoài tường nên an toàn cho người đứng bên ngoài. Với phần tường nằm trên phương phát, chùm photon sẽ xuyên sâu hơn, đi qua được hết bề dày tường và suất liều bên ngoài ở những vị trí này có giá trị cao nhất vào khoảng 0,02 µSv/s.
Trên đồ thị (y,z) (trong phần phụ lục 8), chùm photon bị cản lại hoàn toàn khi đi qua bề dày tường, suất liều giảm xuống 0 ở bên ngoài tường.
Trên đồ thị (x,z) (trong phần phụ lục 7), phần tường không nằm trên phương phát chùm photon gần như bị cản lại hoàn toàn khi đi qua bề dày tường, suất liều gần như giảm xuống 0. Với phần tường nằm trên phương phát, chùm photon sẽ xuyên sâu hơn, đi qua được hết bề dày tường và suất liều bên ngoài ở những vị trí này có giá trị cao nhất vào khoảng 13.10-3 µSv/s.
Với toàn bộ giá trị có được, khi khảo sát suất liều ở lớp không khí sát mặt bên ngoài của bức tường đối diện phương phát của bóng X-quang (theo mặt (x,z)) thì suất liều cao nhất là 22.10-3 µSv/s và đó cũng là suất liều cao nhất mà một người đứng bên ngoài phòng có thể nhận được sau mỗi ca chụp.
Hình 4.13. Đồ thị phân bố suất liều mặt (x,y) ở chế độ chụp phổi với kích thước
phòng thu hẹp và tường là gạch thẻ dày 15 cm
Đối với phần tường không nằm trên phương phát, chùm photon gần như bị cản lại hoàn toàn khi đi qua bề dày tường, suất liều gần như giảm xuống 0 ở bên ngoài tường, một vài nơi chùm photon xuyên qua được thì suất liều cao nhất chỉ khoảng 14.10-4 µSv/s nên an toàn cho người đứng bên ngoài. Với phần tường nằm trên phương phát, chùm photon sẽ xuyên sâu hơn, đi qua được hết bề dày tường và suất liều bên ngoài ở những vị trí này có giá trị cao nhất vào khoảng 54.10-3 µSv/s.
Trên đồ thị (y,z) ( trong phần phụ lục 10), chùm photon gần như bị cản lại hoàn toàn khi đi qua bề dày tường, suất liều gần như giảm xuống 0 ở bên ngoài tường.
Trên đồ thị (x,z) (trong phần phụ lục 9), phần tường nằm không nằm trên phương phát chùm photon gần như bị cản lại hoàn toàn khi đi qua bề dày tường, suất liều gần như giảm xuống 0 ở bên ngoài tường, một vài nơi chùm photon xuyên qua được thì suất liều cao nhất chỉ khoảng 16.10-5 µSv/s nên an toàn cho người đứng bên ngoài. Với phần tường nằm trên phương phát, chùm photon sẽ xuyên sâu hơn, đi qua được hết bề dày tường và suất liều bên ngoài ở những vị trí này có giá trị cao nhất vào khoảng 42.10-3 µSv/s.
Với toàn bộ giá trị suất liều có được, khi khảo sát suất liều ở lớp không khí sát mặt bên ngoài của bức tường đối diện phương phát của bóng X-quang (theo mặt (x,z)) thì suất liều cao nhất là 68.10-3 µSv/s và đó cũng là suất liều cao nhất mà một người đứng bên ngoài phòng có thể nhận được.
Tường dày 10 cm
Với toàn bộ kết quả mô phỏng được, khi giảm bề dày tường xuống còn 10 cm thì suất liều ở một số nơi bên ngoài phần tường nằm trên phương phát đã bắt
đầu vượt qua giá trị của vùng F lên vùng E nên không an toàn cho người đứng bên ngoài phòng.