质子放疗中心对周围居民的安全辐射距离至少多远？ 第1页

质子治疗中心是利用粒子加速器产生高能粒子，进而使用高能粒子轰击人体内的疾病组织，杀死病变细胞为目的，起到治疗的作用。通常质子治疗采用的最大能量是在235MeV左右，取这个能量的缘由是考虑到这么一个原因：235MeV的质子能够穿透大约34厘米厚的水，并在这个深度释放出绝大多数的能量（Bragg峰，定义以及能量释放曲线如下，可惜Wikipedia中截图X轴坐标是错误的）。

除非是体型极其特殊的人类，34厘米的治疗深度已经可以涵盖绝大多数治疗范围了。

既然考虑的是辐射对周边环境造成的影响，那么我就直接从辐射源的位置，也就是直接产生235MeV能量的粒子加速器位置开始计算。以下所有截图均来自谷哥地图，我们来看看欧美质子中心附近都是个什么情况吧。

意大利Trento质子治疗中心：

红圈位置为235MeV回旋加速器的位置。最近民宅直线距离99.5米。左上方小房子是棒球场的办公室，距离其实更近，但不算住宅，我们不考虑。

德国Dresden质子治疗中心：

同样红圈位置为235MeV回旋加速器的位置，最近民宅直线距离45米。

德国Essen质子治疗中心：

同样红圈位置为235MeV回旋加速器的位置，最近民宅直线距离81米。

瑞典Uppsala质子治疗中心：

红圈位置为235MeV回旋加速器的位置，最近民宅直线距离67米。顺便，图中黄色高亮位置的建筑分别是一所当地的高中，以及治疗中心的配套酒店。距离要更近一些。

法国Orsay质子治疗中心

这个站点我本人没有参观过，所以加速器的具体位置并不了解，因此只取了水泥屏蔽建筑的中心位置。距离最近民房为112米。考虑到位置可能并不准确，可以估算最近距离不会超过150米。

捷克布拉格质子治疗中心：

红圈位置为235MeV粒子加速器位置，最近民房距离为193米。实际上，和治疗中心隔了一条马路的建筑，为大学研究所，距离大约100米。

日本北海道札幌质子治疗中心：

同步加速器，235MeV最大能量，位于红点位置，最近民房直线距离238米。

美国路易斯安那州Shreveport质子治疗中心：

红圈位置为加速器位置，最近民房180米。

美国华盛顿州西雅图质子治疗中心：

红圈位置为加速器位置，最近民房162米。

截图就先贴这么多，我觉得已经能够说明问题了。实际上的确在美国中西部，很多治疗中心附近500米内没有建筑，但是在美国中西部这些地方，民宅与民宅之间距离也经常在几百米的样子，人家就是地方大，就是要任性。

实际上，环评的要求是建筑外公共区域，最大每人每年可接受的剂量不得超过1毫希弗。因此质子中心的建筑外墙的屏蔽，就必须要达到这个标准才可以。也就是说，如果你不吃不喝，把脸贴在墙上站一年，并且设备24小时随时开机最大功率输出365天不间断，你受到的剂量最大也不会超过1毫希弗。而你就算呆在家里一年什么也不做，也要受到大约2.5毫希弗来自自然界本身的辐射量。

另外，这种设备不同于核电站，停机后就不会再产生辐射了，就算是设备爆炸了，也不存在如核电站事故辐射泄漏的可能性。按照建筑环评的要求，加速器机房内的空气循环系统都是负压循环活性炭处理的。设备的冷却系统是独立的循环系统，本身就是密闭的，除非设备检修需要排水的情况外，是根本不会产生废水的。更何况，辐射区域产生的任何垃圾，都是要严格按照放射产物回收处理的，绝没可能直接当作生活垃圾排放，也就不存在所谓的污染地下水污染空气这种可能性。

极端情况，有人把防护屏蔽直接炸出了个大窟窿，那么235MeV的质子射线在没有屏蔽的情况下能走多远呢？235MeV的质子束大约能够穿透34.18厘米的水，通常情况下水对质子屏蔽的能力是空气的10000倍，那么这么大能量的质子束在空气中移动的距离不会超过350米。顺便，大神也给出了蒙特卡洛模拟，请看

质子放疗中心对周围居民的安全辐射距离至少多远？ - 赵东东的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/327138354/answer/700598762

好吧，如果非要这么看的话100米的民居的确是有风险。不过话说回来，能够把近3米厚的水泥墙一下炸出一个窟窿，这种爆炸水平，估计方圆几百米内的民居也就不在了吧？

作为曾在质子治疗中心工作过大半年的人，回答下题主的问题，先放杰伦：

1. 距离普通医院有多远，那就离质子放疗中心有多远。简而言之，不论从辐射物质残留还是从辐射剂量，都不需要担心。
2. 真正要考虑辐射问题的，是在质子放疗中心的工作人员。所以，医院的混凝土墙一定要厚。
3. 几百MeV的质子束在空气中的穿透力，是要被更低能量伽马光和中子束吊打的。

关于质子束的“糟糕”的穿透力，我在曾经的回答中有提到过，当时针对的是LHC中TeV量级的质子（能量几万倍与医用质子束），感兴趣的小伙伴，可以查看下面的回答：

要知道，医用质子束的能量范围，大概在30MeV到250 MeV。之所以能量在这个范围内，是因为其已经可以对人体各个部位的肿瘤进行治疗，所以无需更高的能量。在治疗病人时，质子束会“准确”停止在肿瘤附近区域，可以说，质子治疗的辐射问题，相比穿透力更强的伽马光治疗（传统放疗）更加安全可靠。

那如果发生意外，250MeV的质子没对准病人，而直接射出去了呢？既然已经开了这么个脑洞了，不妨再大一点：250MeV的质子从加速器中射出后，没有任何混凝土墙壁的阻挡(医院院长：我最多是个家徒四壁，你怎么把四壁都给拆了？？？)，直接射向周边的居民区。问，能走多远？

上图是我用Geant4模拟的结果：250MeV质子束在空气中“走”了350米就消耗完了绝大部分能量，其中大部分沉积在了350米深度附近 (喜闻乐见的布拉格峰)。也就是说，你让医用质子束放开了射，即使没混凝土墙的阻拦，它也就射不到400米远。

(当然，实际束流的宽度/直径并没有模拟里那么大，只有16毫米左右，只是为了结果更直观，才在模拟中设置为100米。)

在质子放疗中心的实际建造中，其墙壁厚度要高于一般医院。以我曾经工作的德克萨斯州质子治疗中心(Texas Center for Proton Therapy)为例：

Structural considerations—Concrete walls between 8-12 feet thick are required for the facility to achieve the shielding required to protect patients and staff from radiation.^[1]

混凝土墙厚度要在250-350公分，其首要目的，是为了给病人和医院工作人员提供防护。与此同时，也避免了对周边环境的影响。下图为250MeV质子束在350公分深度混凝土中的能量沉积分布，可以看到，质子束在20公分时就已经消耗了大部分的能量。在其后的过程中，质子与物质作用所产生的次级粒子（伽马光，中子等）也在混凝土中消耗掉了所有能量。

那国外的质子放疗中心周边有小区吗？我将德州质子治疗中心的卫星俯视图放在下方，大家可以看下右上角的小区离质子中心外沿墙壁有多远。

另外请注意，蓝色区域是我入职时正在建造的新小区，在我离职时已经修建完毕，当时目测最近的一栋房子，离质子中心外沿墙壁也就差不多100米远。要知道，这可是人人都住木板房的美国啊，国内住混凝土砖房的小伙伴是不是应该更放心些。

质子放疗中心安全的原因还有一点：放疗中心的质子加速设备里，用的并不是放射性物质做放射源，而是通过电离氢气产生质子。同样的，LHC也是如此，大家可以参考下知友 @Forsoul Coz 的回答：

同时，我把IBA质子加速器（回旋加速器）的演示视频放在下方，通过这个视频可以让大家了解到，医用质子加速器是如何产生并加速质子的。

另外，我想说一下上海瑞金医院的设备。为什么单独拿出来说？因为它是我国“首台国产质子治疗装置”^[2]。其质子加速装置，并不是回旋加速器，而是同步加速器。下图即为此设备的装置布局图：

通过这一示意图即可看到，其周边的墙壁厚度同样厚于一般建筑物。可以说，上海瑞金的这一设备，为我们自己的国产商用质子设备的成熟运用奠定了基础，也为将来我们打破质子治疗设备的国外垄断，奠定了基础。

为什么要打破国外垄断？深圳即将引进比利时IBA公司的质子治疗设备，报价为9000万欧元，折合人民币约7个亿^[3]。要知道，我国最新的同步辐射装置，上海光源，投资也就12个亿。IBA这套装置的示意图如下所示：

最后，我想说一下我为什么要回答这个看起来略有些“奇怪”的问题。因为我看到了这么一个回答：

熟悉的配方，熟悉的味道：通过部分的事实，来混淆视听，得出与事实相差甚远的结论，进而增加民众的恐慌感，绝口不提从业者在辐射防护上下的功夫，也绝口不提加速器中用的到底是容易造成污染的放射源还是安全的商用氢气。我希望题主看到我的回答后，可以打消您的顾虑。

参考

1. ^Lessons Learned In Building Proton Therapy Centers https://www.healthcaredesignmagazine.com/trends/construction-engineering/lessons-learned-in-building-proton-therapy-centers/
2. ^上海瑞金医院质子治疗设备 https://kknews.cc/zh-sg/health/n3l2485.html
3. ^IBA报价 https://iba-worldwide.com/sites/protontherapy/files/media_document/200319-iba-selected-to-install-proteusplus-shenzen-cn-final.pdf