Anhang 2

(Art. 7 Abs. 2, 9 Abs. 3 und 4)

Berechnungsgrundlagen

1 Betriebsdaten

1.1 Massgebende Strahlenenergien und Dosisleistungen

Für die Berechnung von Strahlenschutzabschirmungen gegen Photonenstrahlung sind diejenigen Energien innerhalb der von der Herstellerin oder vom Hersteller vorgesehenen Grenzenergien zu verwenden, für die das zur Abschirmung vorgesehene Material die höchste Zehntelwertschicht hat (gemäss Ziff. 4.1). Für Strahlenschutzabschirmungen gegen Elektronenstrahlung ist der Höchstwert der möglichen Elektronenenergie zu verwenden.

Unabhängig von diesen Strahlenenergien sind immer die von der Herstellerin oder vom Hersteller im Referenzabstanda 0(= 1 m) vom Divergenzpunkt des Nutzstrahlenbündels angegebenen Höchstwerte der Wasser-Energiedosisleistungen im Nutzstrahlenbündel für Photonenstrahlung (Ḋ r) und für Elektronenstrahlung (Ḋ e) sowie für die ausserhalb des Nutzstrahlenbündels austretende Durchlassstrahlung (Ḋ d) zu verwenden.

1.2 Basisdosis W (Betriebsbelastung)

Der BasisdosiswertW ist gleich dem Produkt aus der Anzahl der Einzelbestrahlungen pro Woche und den entsprechenden Mittelwerten für die Wasser-Energiedosis im Referenzabstanda 0(= 1 m) vom Divergenzpunkt des Nutzstrahlenbündels.

Der Mindestwert der Basisdosis für die Bemessung der erforderlichen Abschirmung beträgt:W = 10⁶mGy/Woche, ohne Schichtbetrieb.

1.3 Aufenthaltsfaktor T

Der AufenthaltsfaktorT ist ein Mass für die maximal zu erwartende relative Aufenthaltsdauer von Personen an den zu schützenden Orten während des Strahlbetriebes. Dabei gilt: T = 0,2 an ausserhalb des Überwachungsbereiches liegenden Orten, welche nicht für den Daueraufenthalt vorgesehen und wo keine Arbeitsplätze eingerichtet sind, wie Warte- und Umkleideräume, Archive, Lager und Keller, Toiletten, Gänge, Treppen, Liftschächte, Trottoirs, Strassen, Grünflächen und Gärten. Für die Ortsdosis gilt immer der Richtwert von 0,02 mSv in einer Woche; T = 1 für alle übrigen Orte, wo sich Personen aufhalten können; T = 0 für alle Orte, wo sich keine Personen aufhalten können.

1.4 Richtungsfaktor U

Der RichtungsfaktorU ist ein Mass für die relative Häufigkeit, mit der Strahlung im beabsichtigten Therapiebetrieb auf die zu bemessende Abschirmung gerichtet ist. Massgebend sind die individuellen Gegebenheiten für den betreffenden Bestrahlungsraum aufgrund von Nutzung und Bestrahlungstechniken. Dabei gilt: U = 1 für den Schutz gegen Durchlassstrahlung, sekundäre und tertiäre Photonenstrahlung und Neutronenstrahlung, unabhängig von der Richtung der Nutzstrahlung; U ≥ 0,5 –  für den Schutz gegen Nutzstrahlung in Richtung Boden, –  für den Schutz gegen Nutzstrahlung in Richtung Wände; U ≥ 0,25 für den Schutz gegen Nutzstrahlung in Richtung Decke; U = 0 für den Schutz gegen Nutzstrahlung, wenn das maximale Nutzstrahlenbündel unter Einschluss einer Randzone von 5° bezogen auf den Divergenzpunkt nicht auf den zu schützenden Ort gerichtet werden kann.

1.5 Verbindung der Faktoren U und T

Das Produkt vonU ∙T (siehe Ziff. 3 Formel 1) darf nicht kleiner als 0,1 sein. Durch das zeitliche Zusammentreffen der seltenen Strahlenrichtung und des Aufenthaltes an Orten ausserhalb des Überwachungsbereichs, die nicht für Daueraufenthalt vorgesehen sind, darf zwecks Begrenzung des Strahlenrisikos keine Erhöhung der Ortsdosisleistung um mehr als Faktor 10 eintreten.

2 Strahlungskomponenten

2.1 Massgebende Strahlungsanteile

Eine besondere Abschirmung gegen die primäre Elektronenstrahlung ist nicht erforderlich. Falls alle Grenzenergien der Röntgenstrahlung und alle Elektronenenergien unter 10 MeV liegen, brauchen die direkte und gestreute Neutronenstrahlung sowie die durch Kernphotoprozesse erzeugte Sekundärstrahlung bei der Bemessung des baulichen Strahlenschutzes nicht einbezogen zu werden.

Es sind die nachfolgend aufgeführten Strahlungsanteile zu berücksichtigen, soweit sie für den Strahlenschutz innerhalb und ausserhalb des Betriebsareals relevant sind:

1. Nutzstrahlung bei Photonenstrahlbetrieb;
2. Nutzstrahlung bei Elektronenstrahlbetrieb, Bremsstrahlung;
3. Durchlassstrahlung;
4. sekundäre Photonenstrahlung (Streustrahlung inkl.Skyshine );
5. tertiäre Strahlung (zweifach gestreute Photonenstrahlung und gestreute Durchlassstrahlung);
6. direkte Neutronenstrahlung (vom Beschleuniger emittierte Neutronenstrahlung);
7. gestreute Neutronenstrahlung (an Auftreffstellen der direkten Neutronenstrahlung);
8. Neutronenstrahlung zufolge Kernphotoprozessen (Neutronenstrahlung, die in den Abschirmwänden durch die einfallende Photonenstrahlung über Kernphotoprozesse erzeugt wird; diese Komponente muss nur berücksichtigt werden, falls ganz oder teilweise Baumaterialien hoher Ordnungszahl, insbesondere Blei, verwendet werden);
9. Strahlung der durch Kernphotoprozesse erzeugten radioaktiven Stoffe;
10. durch Neutroneneinfang erzeugte Gammastrahlung.

2.2 Nutzstrahlung mit Randzone

Die Abschirmung gegen die Nutzstrahlung hat eine allseitige Randzone von mindestens 5° um das grösste Nutzstrahlenbündel einzuschliessen.

2.3 Schräg einfallende Strahlung

Trifft die Nutz- oder Durchlassstrahlung nicht senkrecht auf die Abschirmung, so darf die verlängerte Weglänge in Strahlrichtung bei deren Bemessung berücksichtigt werden, soweit die in der Abschirmung erzeugte Sekundärstrahlung (insbesondere Streustrahlung) hinreichend geschwächt bleibt. Diese gegenüber der senkrecht einfallenden Strahlung verlängerte Weglänge im Abschirmungsmaterial kann als massgebende Dickes der Strahlenschutzabschirmung für die Berechnung nach Ziffer 3 angenommen werden.

2.4 Strahlung auf Bestrahlungsraumtüre

Für Bestrahlungsräume üblicher Raumdisposition mit einer einschenkligen Zugangsschleuse kann die auf die Strahlenschutztüre auftreffende Neutronenstrahlung im Allgemeinen mit dem Algorithmus gemäss Ziffer 3 berechnet werden. Die Bestrahlungsraumtüre ist so zu dimensionieren, dass sie den Strahlenschutz gegen die Strahlungsanteile gemäss Ziffer 2.1 Buchstaben a–j gewährleistet, insbesondere auch gegen die Gammastrahlung, die durch Neutroneneinfang in der Türe selbst erzeugt wird.

2.5 Skyshine

Falls der Bestrahlungsraum als freistehender Bereich (ohne darüberliegende Stockwerke) konzipiert wird, ist neben der vom Beschleuniger ausgehenden Direkt- oder Durchlassstrahlung, die durch die Decke austritt, zu untersuchen, welche Ortsdosis die im Luftraum oberhalb des Bestrahlungsraums gestreute Photonen- oder Neutronenstrahlung (=Skyshine ) an den zu schützenden Orten erzeugt. Es muss gegebenenfalls auch diese Strahlung in die Berechnung der Abschirmungen einbezogen werden. Zur Berechnung der Photonen- und Neutronenkomponente desSkyshine s können die Formeln im NCRP-Report Nr. 144¹angewendet werden.

3 Berechnungsmethoden

Die Bestimmung der Abschirmdicke gegen jede einzelne der unter Ziffer 2.1 Buchstaben a–g aufgeführten Strahlungskomponenten, die auf den zu schützenden Ort einwirken, erfolgt gemäss den nachfolgend aufgeführten Angaben und Formeln.

Bei der gleichzeitigen Einwirkung mehrerer Strahlungskomponenten (auch zusätzliche Strahlungsquellen) am gleichen Ort darf die Summe der Ortsdosisleistungen aller Komponenten den zugelassenen Ortsdosisrichtwert nicht überschreiten. Gegebenenfalls muss die Dicke der Abschirmungen angemessen erhöht werden.

Allgemeines Berechnungsschema:

Dabei sind: i Index zur Kennzeichnung der jeweiligen Strahlungskomponente s Dicke der Strahlenschutzabschirmung in cm zur Reduktion der verursachten Strahlungsdosis auf den Ortsdosisrichtwert nach Artikel 8 z Zehntelwertdicke in cm n Anzahl erforderlicher Zehntelwertdicken W Basisdosis (Betriebsbelastung) in mGy/Woche nach Ziffer 1.2 U Richtungsfaktor nach Ziffer 1.4 T Aufenthaltsfaktor nach Ziffer 1.3 H w Ortsdosisrichtwert in einer Woche nach Artikel 8 in mSv/Woche R Reduktionsfaktor für die Dosisleistung nach Tabelle 1 q Koeffizient zur Berücksichtigung der durch die Strahlung verursachten Äquivalentdosis; bei Neutronen istq = 10 mSv/mGy, bei Photonen-/Elektronenstrahlung istq = 1 mSv/mGy

Der Klammerausdruck in Formel 1 entspricht dem Schwächungsgrad der Strahlung.

Tabelle 1

Spezifische Parameter zur Bestimmung der Abschirmdicke für die verschiedenen Strahlungskomponenten, die in Formel 1 einzusetzen sind:

Strahlungskomponente	Abschirmdickes	Zehntelwertdickez	Strahlbetrieb	ReduktionsfaktorR
Nutzstrahlung	s r	z r	Photonen	R r=a 02/a n2
		(gemäss 4.1)
(Bremsstrahlungsteil)	s b	z r	Elektronen	R b= (Ḋ re/Ḋ e+k e) ∙a 02/a n2
		(gemäss 4.1)
Durchlassstrahlung	s d	z r	Photonen	R d=Ḋ d/Ḋ r∙a 02/a n2
		(gemäss 4.1)	Elektronen	R d=Ḋ d/Ḋ e∙a 02/a n2
Sekundäre Photonenstrahlung (Streustrahlung)	s s	z s	Photonen	R s= 0,01 ∙F n/F o∙a 02/a s2
		(gemäss 4.3)	Elektronen	R s= 0,01 ∙k e∙F n/F o∙a 02/a s2
Tertiärstrahlung (zweifach gestreute Photonenstrahlung und gestreute Durchlassstrahlung)	s t	z s	Photonen	R t= (0,01 ∙Ḋ d/Ḋ r+ 10-6) ∙F t/F o∙a 02/a t2
		(gemäss 4.3)	Elektronen	R t= (0,01 ∙Ḋ d/Ḋ e+ 10-6) ∙F t/F o∙ a02/at2
Direkte Neutronenstrahlung	s n	z n	Photonen	R n=Ḋ n/Ḋ r∙a 0/a n
		(gemäss 4.4)	Elektronen	R n=Ḋ n/Ḋ e∙a 0/a n
Gestreute Neutronenstrahlung	s ns	z ns	Photonen	R ns= 0,1 ∙Ḋ n/Ḋ r∙a 0/a ns∙b /l
		(gemäss 4.4)	Elektronen	R ns= 0,1 ∙Ḋ n/Ḋ e∙a 0/a ns∙b /l

In der Formel für die Reduktionsfaktoren bedeuten:

a 0	1 m (Abstand vom Referenzort zum Divergenzpunkt der Strahlung);
a n	Abstand in m des zu schützenden Ortes vom Divergenzpunkt für Nutzstrahlung; für Bremsstrahlung, Durchlassstrahlung und direkte Neutronenstrahlung gilt als Bezugspunkt das Isozentrum als Mittelung der verschiedenen Gantrypositionen;
a s	Abstand in m des zu schützenden Ortes von der Auftreffstelle des Nutzstrahlenbündels (Sekundärstrahlungsquelle); als Bezugspunkt gilt das Isozentrum;
a t	Abstand in m des zu schützenden Ortes von der Auftreffstelle der Störstrahlung (einfach gestreute Röntgenstrahlung und/oder Durchlassstrahlung); als Bezugspunkt gilt der Schwerpunkt der wirksamsten Fläche;
a ns	Wegstrecke in m, welche ein Neutronenstrahl ohne Zwischenabschirmung vom Isozentrum mindestens durchlaufen muss, um von der wirksamen Neutronenquelle an den zu schützenden Ort zu gelangen;
b /l	Verhältnis Breite/Länge der Schleuse, die durch eine Überlappung von Abschirmungen gegen direkte Neutronenstrahlung entsteht; falls keine Überlappung besteht, istb /l = 1 zu setzen;
k e	Faktor zur Bemessung von Abschirmungen gegen ausserhalb des Beschleunigers im Elektronenstrahlbetrieb erzeugte Bremsstrahlung gemäss Ziffer 4.2;
Ḋ re/Ḋ e	Maximalwert des Verhältnisses der Dosisleistung des parasitären Photonenstrahlanteils im Nutzstrahlenbündel der Elektronenstrahlung zur Dosisleistung der Elektronenstrahlung am Referenzort;
Ḋ d / Ḋ r Ḋ d / Ḋ e	Maximalwert des Verhältnisses der Dosisleistung der Durchlassstrahlung (ohne Neutronenanteil) zur Dosisleistung der Röntgenstrahlung respektive der Elektronenstrahlung am Referenzort;
Ḋ n / Ḋ r Ḋ n / Ḋ e	Maximalwert des Verhältnisses der Wasser-Energiedosisleistung der Neutronenstrahlung zur Dosisleistung der Photonenstrahlung respektive der Elektronenstrahlung, jeweils bezogen auf den Referenzort;
F n	Maximale Querschnittfläche des Nutzstrahlenbündels in m2in 1 m Abstand vom Divergenzpunkt;
F t	Wirksame Querschnittfläche der Tertiärstrahlungsquelle in m2(Querschnitt der Auftrefffläche von Durchlassstrahlung oder gestreuter Photonenstrahlung, soweit nicht in Richtung auf den zu schützenden Ort durch andere Abschirmungen verdeckt);
F o	NormflächeF o= 1 m2.

4 Zehntelwertdicken

4.1 Zehntelwertdicke zr

Die Werte beziehen sich auf die Strahlungsanteile gemäss Ziffer 2.1 Buchstaben a, b und c beziehungsweise Tabelle 1. Sie gelten für breite Strahlenbündel und Schichtdicken von mehreren Zehntelwertdicken.

Tabelle 2

Zehntelwertdickenz rin cm

Grenzenergie	Abschirmmaterial (Materialdichte in g/cm3)
in MeV	Erde (1,8)	Beton (2,2)	Barytbeton (3,2)	Eisen (7,8)	Blei (11,3)
2	23,8	19,5	13,8	7,3	3,7
4	34,2	28,0	19,2	9,0	5,0
6	41,3	33,8	22,7	9,8	5,3
8	46,1	37,7	25,0	10,3	5,5
10	49,5	40,5	26,7	10,5	5,6
12	51,9	42,5	27,3	10,6	5,6
14	54,4	44,5	27,9	10,6	5,6
16	56,0	45,8	28,5	10,7	5,6
18	56,8	46,5	29,1	10,7	5,6
20	57,6	47,1	29,7	10,8	5,5
22	58,3	47,7	29,8	10,8	5,4
24	59,0	48,3	29,9	10,8	5,4
26	59,8	48,9	30,1	10,7	5,4
28	60,5	49,5	30,2	10,7	5,4

4.2 Faktor ke zur Bestimmung der Abschirmung gegen ausserhalb des Strahlers erzeugte Bremsstrahlung im Elektronenstrahlbetrieb

Tabelle 3

Faktork e

Elektronenenergie	Abschirmmaterial
in MeV	Wasser	Erde/Aluminium Beton/Barytbeton	Eisen	Blei
2	0,0000	0,0005	0,0006	0,0010
4	0,0005	0,0009	0,0016	0,0026
6	0,0012	0,0018	0,0030	0,0053
8	0,0020	0,0029	0,0051	0,0090
10	0,0030	0,0047	0,0077	0,0140
12	0,0040	0,0066	0,0115	0,0195
14	0,0055	0,0090	0,0160	0,0270
16	0,0070	0,0115	0,0200	0,0340
18	0,0090	0,0145	0,0250	0,0425
20	0,0105	0,0175	0,0300	0,0520
22	0,0130	0,0200	0,0360	0,0630
24	0,0155	0,0235	0,0415	0,0730
26	0,0170	0,0265	0,0470	0,0845
28	0,0190	0,0300	0,0535	0,0940

4.3 Zehntelwertdicken zs für sekundäre und tertiäre Photonenstrahlung

Tabelle 4

Abschirm-Material	Erde	Beton	Barytbeton	Eisen	Bleiglas	Blei
z sin cm	20	17	9	5	23/ ρ ρ variabel	1,5

Für Bleiglas ist die Materialdichteρ in g/cm³gemäss Herstellerangabe einzusetzen.

4.4 Zehntelwertdicken zn und zns für Neutronenstrahlung

Tabelle 5

	Abschirmmaterial	Wasser, Paraffin	Beton, Barytbeton	Eisen, Blei
z nfür direkte Neutronenstrahlung	1. Zehntelwertdicke in cm	15	25	42*
	2. und folgende Zehntelwertdicken in cm	10	16	42*
z nsfür gestreute Neutronenstrahlung		8	13	37*
∗ Abschirmmaterialien mit Ordnungszahlen über 10 erfordern für den Schutz gegen Neutronen auf der von der Neutronenquelle abgewandten Seite zusätzlich 0,3 Zehntelwertdicken wasserstoffhaltiger Materialien.

Footnotes

1. Report No. 144 (2003) des National Council on Radiation Protection and Measurements, Radiation Protection for Particle Accelerator Facilities. Der Report kann über den Buchhandel (ISBN 0‑929600‑77‑0) bezogen werden oder unter www.ncrp.com/pubs.html. ↩