核医学放射性废物清洁解控工作现状调查与优化对策

杨 勇^①*  高 宇^①  杨瑞红^①  耿建华^②

①北京市生态环境局  辐射安全监管处北京 100048

②国家癌症中心国家肿瘤临床医学研究中心中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院核医学科  北京100021

*通信作者：hbjfscyy@163.com

作者简介：杨勇，男，(1978- )，硕士，高级工程师，从事辐射污染防治、辐射安全监管工作多年，研究方向：辐射安全监管及辐射污染防治。主持研究实施了《北京市核医学科放射性废物解控方案》，在实践中取得了良好效果。现任北京市辐射安全技术中心副主任。

[文章编号]1672-8270(2020)07-0000-00 [中图分类号] R145 [文献标识码]A

[摘要]目的：提出放射性废物解控的优化对策，为优化核医学科放射性废物的解控工作提供参考。方法：通过对北京地区主要医疗机构核医学科废物暂存设施和解控工作的现场调查，梳理当前核医学科放射性废物解控工作现状，结合理论计算预测产生废物的辐射水平。结果：¹³¹I等B类核素核医学科门诊显像诊断、¹³¹I核素体外放射性免疫分析产生的废水，可在暂存衰变至少30 d后，经检测达标后排放。可不考虑核医学科门诊¹³¹I等治疗核素对放射性废水的贡献。核医学科应使用统一的登记管理台账，规范记录废物解控信息。结论：在现行核医学废物解控方案的基础上，采取本研究提出的优化措施，有利于进一步优化核医学科放射性废物的解控工作。

[关键词]核医学；放射性废物；解控；优化

Investigation and Optimization Strategy of RadioactiveWaste Clearance in Nuclear Medicine. Yang Yong, Yang Ruihong, Gao Yu. BeijingMunicipal Bureau of Ecological Environment, Radiation Safety Supervision Division,Beijing,100048 China.

Abstract: Objective To put forward the optimization countermeasures of radioactive wasteclearance, and providereference for optimizing the clearance of radioactive waste in nuclearmedicine department .Methods To sortout the current situation of radioactive waste clearance and to predict theradiation level of the generated waste by theoretical calculation based on theon-site investigation of the waste temporary storage facilities and the clearancein the nuclear medicine department of the main medical institutions in Beijing.Results The waste water produced byimaging diagnosis of iodine-131 and other B-type nuclides in the outpatientdepartment of nuclear medicine and radioimmunoassay of iodine-125 nuclides canbe discharged after 30 days temporary decay at least and after the test reachesthe standard. The contribution of radioiodine-131 and other therapeuticnuclides to radioactive waste water can be neglected in the outpatientdepartment of nuclear medicine. The unified registration management accountshall be used by the nuclear medicine department to record the waste clearance information. Conclusion On the basis of thecurrent scheme of nuclear medical waste clearance, the optimization strategyproposed in this research is conducive to further optimizing the clearance ofradioactive waste in the Department of nuclear medicine.

Keywords: Nuclear medicine, Radioactivity waste,Clearance, Optimization

Corresponding  Author: Yang Yong, E – mail:hbjfscyy@163.com

在医疗机构核医学诊断治疗过程中，放射性废气、废液及固体废物的“三废”产生和处置是核医学辐射安全监管的重要内容。核医学科应具有确保放射性废气、废液及固体废物达标排放的处理能力或可行的处理方案^[1-2]。为进一步规范核医学放射性废物的管理，本研究对当前医院核医学科放射性废物清洁解控工作现状进行调查和分析，提出废物解控的优化对策。

1  放射性废物清洁解控现状

1.1  现行废物清洁解控方案要点

(1)核医学科应按照方案要求，设置放射性废物管理人员和管理台账，配备固体废物暂存间、足够容量的衰变池(罐)、辐射检测仪器、电离辐射标志等辐射安全防护设施。

(2)将核医学产生的放射性固体废物、废水按照A类所含核素半衰期均＜24 h、B类所含核素半衰期有大于24 h进行分类。

(3)A类固体废物暂存时间≥30d、B类固体废物暂存时间＞10倍最长半衰期且≥30 d,其中碘-131(¹³¹I)核素治疗病房产生的废物至少暂存180 d后，使用经检定或校准合格的监测仪器对废物逐袋进行表面巡测，辐射剂量率＜0.200μSv/h(200 nSv/h)且α和β表面污染水平分别＜0.08 Bq/cm²和0.80 Bq/cm²，可对废物解控作为医疗废物处置。具体监测结果根据监测仪器的精度确定。

(4)对于槽式衰变池(罐)暂存方式，A类放射性废水注满后，暂存时间≥30 d后可直接解控排放；B类放射性废水注满后，暂存时间＞10倍最长半衰期且≥30 d，其中¹³¹I核素治疗病房产生的废水至少暂存180 d后，应委托有资质的检测机构对拟排放废水中¹³¹I核素、最长半衰期核素的放射性活度浓度进行检测，活度浓度与单次排放总活度值均应满足国家标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)^[4]附录A表A1的规定。

(5)对于推流式衰变池暂存方式，产生B类放射性废水的单位每年应委托有资质的检测机构对拟排放废水中¹³¹I核素、最长半衰期核素的放射性活度浓度进行检测，活度浓度值应满足国家标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)附录A表A1的规定。

(6)在放射性固体废物暂存处置管理台账、放射性废水暂存处置管理台账中详细记录放射性废物与废水暂存、检测、解控、排放等信息。

1.2  放射性废物解控工作现况

    (1)核医学科在用核素。2019年，本研究对全市41家医疗机构(不含部队医院)核医学科的核素使用、解控方案实施的情况进行了调查。目前，北京市核医学科在用核素主要包括6种A类核素[锝-99m(^99mTc)、氟-18(¹⁸F)、碳-11(¹¹C)、氮-13(¹³N)、氧-15(¹⁵O)和镓-68(⁶⁸Ga)]，7种B类核素[碘-131(¹³¹I)、锶-89(⁸⁹Sr)、碘-125(¹²⁵I)、镥-177(¹⁷⁷Lu)、铊-201(²⁰¹Tl)、磷-32(³²P)和钐-153(¹⁵³Sm)]。A类核素以^99mTc和¹⁸F为主，B类核素以¹³¹I和⁸⁹Sr为主。

(2)废物解控方案的实施。在废物管理人员、暂存设施、检测仪器和管理台账等的设置和配备，以及开展辐射检测与台账登记等方面，全市核医学科合格率在90%以上，基本统一了核医学放射性固体废物和废水的分类、收集、暂存、解控、排放等硬件设置和管理措施，简化了废物解控流程，减轻了医疗机构的负担，实现了方案实施的基本目标。

(3)废物解控方案实施效果。在保证辐射安全的前提下，优化放射性废物的解控管理措施是落实“简政放权、放管结合、优化服务”现实要求，也是促进核医学绿色发展的有益尝试。实践证明，核医学放射性废物解控方案的实施，对于指导医疗机构核医学做好放射性废物解控各项工作起到了积极的作用。

1.3  存在的主要问题

在开展全市调查发现，核医学科在实施废物解控过程中存在以下问题。

(1)部分医院核医学科门诊使用¹³¹I等B类核素开展核素治疗，认为患者接受治疗后通常随即离开，这部分核素不产生放射性废水。

(2)部分核医学科门诊使用¹³¹I等B类核素开展显像诊断，以及开展¹²⁵I核素体外放射性免疫分析，现有槽式衰变池容积无法满足B类放射性废水暂存＞10倍最长半衰期的要求。

(3)部分核医学科登记放射性固体废物、废水暂存处置管理台账时，出现暂存时间记录不准确、表面污染检测值单位不规范等问题。

2. 放射性废物清洁解控方案优化

2.1 核医学门诊核素治疗

(1)常见B类核素治疗归纳。目前，核医学科治疗主要使用¹³¹I、⁸⁹Sr和¹⁵³Sm等核素标记药物，达到近距离杀伤病变细胞和组织的治疗目的。门诊B类核素治疗主要内容和流程见表1。

表1  门诊B类核素治疗主要内容

(3)废物解控措施优化。鉴于上述实际情况，接受门诊核素治疗的患者在治疗后通常随即离开，无需如厕并产生放射性废水，个别情况下有如厕并产生的废水很少，可以忽略不计。因此，建议可不考虑这部分核素对衰变池内放射性废水的贡献。(2)门诊B类核素治疗中，¹³¹I为核医学门诊核素治疗的主要核素，是导致相关人员受到照射的主要来源^[5]。根据¹³¹I甲亢核素治疗技术要求，患者接受治疗前至少禁食2 h，治疗后2 h内禁食，可适量饮水^[6]。患者在接受治疗后通常随即离开或短暂留观≤15 min，然后按照工作人员指定路线离开。

2.2 核医学门诊核素显像

2.2.1常见B类核素显像

目前，核医学科门诊除了使用¹⁸F、^99mTc等A类核素开展显像诊断外，还使用¹³¹I、²⁰¹Tl等B类核素标记药物，开展甲状腺静态和血流显像、甲状旁腺显像等诊断。门诊B类核素显像主要内容和流程见表2。

表2  门诊B类核素显像主要内容

估算单个槽式衰变池中的放射性活度浓度和总活度，假设以下条件和参数：①每日就诊的患者人数均等，放射性废水排入衰变池一定时间后混合均匀；②单个槽式衰变池有效容积为V(立方米)，每日核医学门诊放射性废水产生量为V_天(升)，每日清洁科室用水V_洁(升)，每次冲厕用水为L(升)；③注满单个槽式衰变池的时间为t₁(日)，注满后继续暂存衰变时间为t₂(日)；④核医学门诊A类和B类核素日就诊人数分别为n₁、n₂例，全部就诊人员就诊期间的如厕比例为P；⑤某种B类核素单例患者用量为A_例(MBq)，该核素半衰期为T_1/2(日)，就诊期间患者如厕排出体内该B类核素活度占单例用量活度的百分比为E；⑥废水中某种B类核素在t时刻的放射性活度为A、单位时间(日)内注入活度为A₀，注满后继续暂存衰变t₂日后该B类核素总活度为A₂，Bq；⑦废水经过t₁(日)注满且经继续暂存衰变t₂(日)后，该B类核素的放射性活度浓度为C₂，Bq/g。2.2.2槽式衰变池放射性水平分析 

在废水注入衰变池的过程中，某种B类核素的放射性活度A的变化为公式1：

(1)

(2)

(3)

由公式(3)经过t₁日后该衰变池注满废水，再经暂存衰变t₂日暂存衰变后，此时衰变池中该B类核素的放射性总活度A₂为公式4：

(4)

(5)

根据公式(5)可知，B类核素放射性活度浓度C₂随单例患者用量A_例、B类核素日就诊人数n₂、核素的半衰期T_1/2、如厕比例P、患者排出体内核素百分比E的增加而增加；随槽式衰变池体积V、A类核素日就诊人数n₁、每次冲厕用水体积L、每日清洁科室用水V_洁、注满后继续衰变时间t₂的增加而降低。¹³¹I是门诊核素显像的主要B类核素，以下根据公式(5)和核医学科典型工况，估算单个槽式衰变池拟排放废水中¹³¹I核素的放射性活度浓度与总活度，有关排放活度浓度与总活度限值、有关参数取值如下。

(1)国家标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)中规定，每月排放的总活度≤10 ALI_min，每一次排放的总活度≤1ALI_min，¹³¹I核素的ALI_min为1E+6 Bq，月排放总量限值10 ALI_min为1E+7 Bq；附录A表A1规定¹³¹I核素活度浓度豁免限值为1E+2 Bq/g，活度豁免限值为1E+6 Bq(1 ALI_min)。因此，槽式衰变池中拟解控排放废水的¹³¹I核素活度浓度、排放活度要求为：活度浓度值C₂≤1E+2Bq/g，同时总活度A₂≤10ALI_min，每次排放≤1ALI_min并用≥3倍排放量的水进行冲洗。

   (2)根据资料^[8-9]显示，患者体内的¹³¹I核素大部分通过尿液在初始数日内排出，少量由粪便、唾液和汗水排出。根据分化型甲状腺癌患者¹³¹I治疗后外部剂量当量率与体内放射性活度残留量的相关性的研究^[10]结果，“清甲”与“清灶”患者体内放射性活度残留量随时间t(小时)的变化函数分别为公式6和公式7：

(6)

(7)

 当t=3 h，上述两组甲状腺癌患者体内放射性活度值约为0.8 A₀，即3 h内约有0.2 A₀活度的核素通过尿液排出。核医学门诊¹³¹I核素显像通常能在3h内完成，参考上述结论，取甲状腺显像患者如厕排出体内¹³¹I核素活度占单例用量活度的百分比E为20%。甲状腺是主要摄碘器官，甲状腺癌¹³¹I治疗的患者通常已切除了甲状腺，减少了对¹³¹I核素的吸收，因此甲状腺核素显像患者在3 h内排出的¹³¹I核素的比例实际将＜20%。

(3) ¹³¹I核素T_1/2为8.04 d，患者如厕比例P保守地取1，废水密度ρ取1×10³ g/L，每次冲厕用水体积L取5 L，每日清洁科室用水V_洁取50 L^[11]。

 根据上述条件，估算不同情形下门诊放射性废水中¹³¹I放射性活度浓度C₂和总活度A₂，并对估算结果进行分析。按暂存衰变时间达到10个半衰期、不满10个半衰期两种情形，分别估算门诊核素显像废水中的¹³¹I放射性活度浓度和总活度，见表3和表4。

表3  达到10个半衰期时¹³¹I放射性活度浓度和总活度估算(单个槽式衰变池)

当B类核素就诊人数n₂较少、B类核素单例用量A_例较小时，经过一定时间(不满10个半衰期)的暂存衰变后，废水中¹³¹I核素的活度浓度C₂、总活度A₂也可符合活度浓度、月排放总量限值的要求(见表4)。    表3显示，即使槽式衰变池的体积V较小、B类核素就诊人数n₂较多、B类核素单例用量A_例较大，经过10个半衰期(约80 d)的暂存衰变后，废水中¹³¹I核素的活度浓度C₂通常＜1E+2 Bq/g的限值，同时总活度A₂＜10 ALI_min的月排放总量限值，可分多次进行排放，每次排放1 ALI_min并用≥3倍排放量的水进行冲洗。

表4  不满10个半衰期时¹³¹I放射性活度浓度和总活度估算(单个槽式衰变池)

2.2.3解控措施优化建议表3、表4是按照连续排放t₁(日)，满池后继续暂存衰变t₂(日)进行的估算，考虑到在衰变池注满过程中的休息日无废水注入，期间废水放射性作进一步衰减，因此废水中¹³¹I核素放射性活度浓度、总活度实际值将低于表中估算结果。

核医学科门诊使用¹³¹I等B类核素开展显像诊断，以及开展¹²⁵I核素体外放射性免疫分析产生废水并排入核医学科衰变池的，原则上维持对B类放射性废水解控的管理要求，在达到10个半衰期后进行检测，废水中¹³¹I等B类核素放射性活度浓度、总活度在通常情况下符合排放限值要求。

同时，鉴于上述估算结果和分析，可以在现行解控方案的基础上，对门诊B类核素显像产生废水的解控方案进行优化。考虑到现有部分核医学科衰变池容量可能无法满足废水暂存10个最长半衰期的要求，建议在暂存衰变至少30 d后(不满10个半衰期)，也可委托有资质的检测机构对废水进行检测，废水中¹³¹I核素、最长半衰期核素的放射性活度浓度、总活度符合排放限值要求的，可分多次进行排放，每次排放1 ALI_min并用≥3倍排放量的水进行冲洗。

2.3 解控排放台账登记管理

(1)解控台账使用现状。按照目前实施的核医学科放射性废物解控方案，须对拟解控排放的放射性固体废物，废水涉及的分类、暂存、检测、解控及排放等各类信息进行详细记录。调研中发现部分核医学科对台账中废物(水)暂存起始时间、暂存截止时间、废物(水)处置时间等时间节点概念不清；填写表面污染检测值、放射性废水活度浓度值不规范且单位不统一等问题。

表5 放射性固体废物暂存、处置管理台账与填表说明

表6 放射性废水暂存、处置管理台账与填表说明

3  结论

目前已实施的核医学放射性废物解控方案，简化了清洁解控流程，减轻了医疗机构的负担，对于指导医疗机构核医学做好放射性废物解控工作起到了积极的作用，实现了方案实施的基本目标。在现行核医学废物解控方案基础上，采取本研究提出的对策，有利于进一步优化核医学科放射性废物的解控工作。

核医学科门诊使用¹³¹I等B类核素开展显像诊断，以及开展¹²⁵I核素体外放射性免疫分析产生废水并排入核医学科衰变池的，原则上维持B类废水的管理要求。衰变池容量无法满足B类废水暂存要求的，可在暂存衰变≥30 d后，委托有资质的检测机构对废水进行检测，废水中¹³¹I核素、最长半衰期核素的放射性活度浓度、总活度符合排放限值要求的，可分多次进行排放，每次排放1 ALI_min并用≥3倍排放量的水进行冲洗。

核医学科门诊使用¹³¹I等B类核素开展治疗，患者接受治疗后通常随即离开而不产生放射性废水，可不考虑这部分核素对放射性废水的贡献。同时，各核医学科应统一使用本研究提供的放射性固体废物、废水暂存处置管理台账，规范统一详细记录拟解控排放的放射性固体废物和废水分类、暂存、检测、解控及排放等信息。

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