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臨床核醫學實驗室通風櫥的設計

目的 為臨床核醫學設計一種比較適用的通風櫥。方法 根據用途與操作性質, 參考有關資料, 總結已有的經驗提出設計方案。結果 提出了一套較完整的狹縫式通風櫥的設計方案。結論 為核醫學科和通風櫥制造商提供了有益的設計資料。

臨床核醫學應用放射性核素進行疾病的診斷和治療, 屬于開放型放射性操作, 為防止放射性污染擴散, 保障操作者及周圍環境的安全, 需要在專門設計的通風櫥內進行操作。根據筆者從事輻射防護工作之所見, 目前市售通風櫥在設計上不甚完善, 而在輻射防護書刊中亦罕見有關通風櫥的設計資料。為此, 筆者根據核醫學之用途及操作性質, 參考有關資料, 總結已有的經驗, 提出如下之設計方案, 以供參考。

安全性

根據核醫學常用放射性核素99mTc、131I和18F的特性, 必須采取內照射防護和外照射防護兼顧的措施, 才能保證安全。

內照射防護措施

① 通風櫥之密閉性能和通風排氣過濾性能良好, 防止131I產生的氣溶膠擴散。

②通風櫥上端之排氣管道口, 必須超過30m范圍內最高建筑3 m以上。

③通風櫥內壁及臺面的材料必須光滑、防滲、耐酸堿, 易清除污染。

④通風櫥內設有凈水和污水管道。

外照射防護措施

通風櫥四壁和平臺(操作者可能受到照射的范圍), 對所用放射性核素產生的γ射線應有足夠的屏蔽防護。

適用性

通風櫥的規格、櫥臺、下櫥、櫥門及其附屬設施的設計, 均應符合安全、方便、靈活和一櫥多用的原則。

耐久性

所用材料與配件耐磨損、耐腐蝕, 防銹, 結構合理, 不易損壞。

藝術性

造型美觀、設計巧妙、用料考究、價位適中。

常用通風櫥有三種類型:即頂抽式、自然通風式和狹縫式。

通風櫥的單元平面尺寸應根據各種實驗內容和要求來決定。通風櫥每單元長度一般為1 200~1 800 mm, 如果單櫥不能滿足使用要求時, 可以考慮雙櫥并列; 通風櫥的深度一般取800~850 mm; 通風櫥的臺面高度一般為850~900 mm; 操作口的開口高度, 通常取800 mm左右; 通風櫥的櫥內凈高一般≥1 500 mm。通風櫥的上部可設管道檢修櫥, 直封至平頂, 通風櫥的臺面及其以下至地面的部分亦可采用磚混結構做成下櫥, 用于存放實驗用的試劑或物品。

櫥壁

分為前壁、側壁和后壁, 一般采用透明材料(例如5 mm厚的玻璃)或不繡鋼制作。為了便于將放射性物質輸送到通風櫥內, 可在右(或左)側壁的下端設置一個小推拉門或平開門。如果在通風櫥內操作放出γ射線或硬β射線的放射性核素, 其側壁和前壁的下半部尚需考慮設置一定的屏蔽防護; 其后壁一般都緊貼室內的墻壁。狹縫式通風櫥靠近后壁的檔板可用塑料、厚玻璃或不繡鋼制作。前壁設有操作口櫥門。

操作口櫥門

常用者有三種形式, 即上下推拉式、左右推拉式與平衡錘式。用兩側插銷定位的上下推拉式使用上不太方便; 左右推拉式適用于通風櫥操作口較長, 通風櫥的門又不易上下動作者; 平衡錘式系用平衡錘的作用, 使上下推拉方便, 能任意停在所需的位置, 可根據房間與通風櫥設計的具體情況, 將平衡錘引至后壁內, 引至下櫥或設在櫥頂以上.

 燈具

宜采用日光燈照明, 燈的位置應設在頂部櫥外, 以防腐蝕和污染, 照明開關設在櫥外。

2.5.2 排水槽與水漏

應在臺面上設置排水槽和水漏, 用于對臺面和內壁的清洗, 使廢水排放至專用下水道。

2.5.3 冷、熱水龍頭

可設在側壁靠近外緣處, 避免在連接軟管時工作人員的頭肩部伸入櫥內, 閥門可設在臺面的前下緣。

2.5.4 過濾器

設在通風櫥的頂部。若開瓶分裝131I溶液, 需要吸附原瓶裝內的氣態碘。對此, 宜采用對131I吸附性能良好的椰子殼活性炭過濾器。

2.5.5 通風機

最好安裝在屋頂以減輕噪聲和振動。宜選用適用于通風櫥的離心式風機。通風機的選配有兩個條件:一是根據通風櫥的排風量來選擇通風機的風量; 二是根據活性炭過濾器的阻力, 來選擇通風機的風壓。風量和風壓(全壓)是通風機的二個重要參數。

2.5.5.1 風量的確定

風機的風量要根據通風櫥的排風量來選擇。排風量的計算公式[2]如下:

式中, L—排風量(m3/s); F—通風櫥操作口面積, 按全部打開計算(m2); V—操作口風速(m/s), 國家標準GBZ120-2002規定, "生產和操作放射性核素或藥物的通風櫥, 在半開的條件下風速不應小于1 m/s"。

上述排風量的計算結果再乘以1.1~1.2, 以克服由于風管及機殼積聚污物等不利因素。

2.5.5.2 風壓的確定

首先要了解過濾器的阻力, 再乘以1.1 ~1.2的余量, 以克服使用過程中產生的不利因素。核醫學用吸附氣態碘粒狀活性炭過濾器的阻力大致在80~120 Pa (其阻力大小與過濾器面積及過濾層的厚度有關)。要選用風壓略大于過濾器阻力的通風機。

3 討論

3.1 通風櫥的屏蔽防護

通風櫥的臺面防護及四壁對γ射線的屏蔽防護, 應根據所用放射性核素發射的射線類型與活度, 通過計算來確定。如果操作射線能量較高的131I, 單靠通風櫥本身的屏蔽防護難以達到防護要求時, 可在通風櫥內放置附加防護屏。

3.2 氣態131I的產額與處理

3.2.1 產額

據孟斌等人的實驗研究表明[3], 在原裝的131I溶液中所含的氣態131I, 主要是在131I溶液生產過程中產生的。原瓶裝活度為1.81×109 Bq和4 ×109 Bq的131I溶液, 在原瓶中產生的氣態131I的活度分別為3.7 ×106 Bq和3.81 ×106 Bq, 若將其全部釋放至空間, 可污染1×104m3的空間(放射工作場所空氣中的容許濃度為333Bq/m3[4]), 這說明對氣態碘的污染不可忽視。

3.2.2 處理方法

一是采用椰子殼活性炭過濾器將其吸附; 二是可用50 ml的大注射器將原瓶裝131I溶液上層的氣態放射性碘抽出, 再將其注入到瓶裝活性炭中吸附。瓶裝活性炭外層有鉛罐屏蔽, 有一根.從活性炭中引出至鉛罐外, 以便向活性炭內注入抽出來的氣態碘。

3.3 通風櫥的適用性

上述通風櫥的設計同樣可用于其他開放型放射性核素的操作(例如放射性發光涂料的操作)以及非放射性化學毒物的操作。