测量空气中氡子体的新三段法

本文从β衰变的两个氡子体对平衡当量氡浓度的贡献占９０％出发，提出了探测β从而监测氡及其子体的新三段法。β测量仪不仅能作为氡及其子体监测仪，而且还能作环境中β放射性气溶胶监测，目前β测量仪在国内，外已相当普及，本方法进一步发掘了现有仪器的潜力，实现了一机多用。     

氡短寿命子体浓度测量

本文从氡及其子体衰变规律出发，根据取样和测量期间的边界条件解Ｂａｔｅｍａｎ方程，详细推导出了总α计数法和α能谱法测量待测空气中氡短寿命子体浓度的计算公式。编写了计算机程序，核对了收集到的部分测量程序的公式；指出了两个已表公式的错误，进行更正和补充后。列出了相应的ＳＩ单位表示的公式，成功地将计算机技术用於氡子体测量。     

某些场所氡及其子体平衡因子的测量

环境氡子体所致剂量大多采用环境氡暴露量和推荐的氡及氡子体平衡因子来近似估算。但不同场所的环境条件差异很大,氡及氡子体的平衡因子也相差较大,从而导致此种估算方法存在较大的误差。为了提高基于氡暴露量估算氡子体所致剂量的质量,典型场所氡及其子体平衡因子的测量是必要的。采用南华大学研制的NRL-Ⅱ氡连续测量仪和NR-200A氡子体连续监测仪,在秦山核电基地、湖南省湘雅附一医院、湖南省肿瘤医院、锦原铀业等几个特殊工作场所进行空气中氡及其子体的平衡因子测量。测量结果表明,在沿海地区室内及放疗场所的平衡因子都比推荐值要小约40%;有些通风好且采取空气净化措施的区域平衡因子更小;内陆大部分室内的平衡因子与推荐值相近。     

体内氡及其子体

长期吸入氡将在人体脂肪和体液中形成氡的贮存库。倘若一个人由氡浓度较高的环境转移到氡浓度较低的环境,将呼出贮存在体内的氡。氡的初始呼出率取决于吸入的氡浓度。本文描述了体内氡及其子体的行为,以及氡呼出率与进食后时间的关系。已经观察到饭后氡呼出率有较大的、但持续时间不长的增加。进食对体内没有镭的人的氡呼出率的影响与对体内有镭的人的氡呼出率的影响是类似的。应该指出胸腔内的大量的氡子体的放射性可能影响对体内钚或其他锕系元素的测量。     

固体核径迹探测器测量氡子体平衡因子

本文介绍了用带和不带过滤膜的两个固体核径迹探测器测量氡及其子体平衡因子的原理和方法。用自行设计的这类探测器实验刻度了测量氡及其子体平衡因子的校准系数。所得氡浓度校准系数随相对湿度、含尘量等环境条件变化不大，为１．２０±０．１５（径迹／ｃｍ２）／（ｋＢｑｈｍ－３）；而平衡因子的校准系数则随相对湿度、有无尘源的不同变化较大。此项工作为同时测量累积的平均氡浓度及平衡因子提供了一个初步的、较简便的方法。     

单层丝网法氡子体未结合态份额测量中结合态氡子体的影响评估

为系统研究单层丝网法测量氡子体未结合态份额中结合态氡子体的影响,本研究基于理论分析和实验测量,评估了同一种环境下不同目数的丝网对结合态氡子体的收集效率,分析了同一种丝网应用于不同的环境测量时结合态氡子体对未结合态份额测量的影响。研究表明,不同目数的金属丝网对结合态氡子体的收集效率并不高（0.7%～1.0%）,但由于典型室内环境中结合态氡子体占比较高（～92%）,结合态氡子体的存在会导致氡子体未结合态份额的测量值出现一定的系统性正偏差（3.1%～9.5%）,且该系统性正偏差随丝网目数的增加而增加。同一目数丝网,从室内环境直接应用于室外、矿山环境时,由于结合态氡子体中粗粒子模态占比较高,导致氡子体未结合态份额测量值出现较大偏差。从理论计算结果看,典型室外、矿山环境的偏差分别达40.3%和113%,这说明在使用单层丝网法测量氡子体未结合态份额时,有必要针对不同环境对金属丝网进行优选,尽量减少氡子体未结合态份额测量偏差。     

氡及其子体水平扩散系数测量研究

氡气运移的研究成果表明,氡气的运移具有方向性。本文从实验入手,采用静态、累积、高灵敏度的测氡方法,对氡累积水平扩散分布进行了测量。采用最小二乘法拟合方法对不同温度条件下氡及其子体的水平扩散系数进行了计算。实验研究结果表明,氡及其子体的水平扩散系数与温度的相关系数为0.92,两者呈线性正相关关系;在恒温(30℃)条件下的实测水平扩散系数为0.049cm2·s-1;要使氡在空气中的水平扩散系数达到经典值0.1cm2·s-1,其环境温度应达到40℃以上。     

钻孔中氡子体引起的γ能谱测井误差

已观察到,通过充气钻孔的γ能谱测井,估算铀时存在着大量可变误差。扣除实测能谱的特征钾、铀和钍组分之后,剩下的残余能谱与代表钻孔中~(222)Rn子体的模拟能谱很接近。这些“氡”能谱和代表岩石中铀子体的模拟能谱之间的差异可用作测井受氡迁移影响的标志。     

滤纸吸附氡子体气溶胶能谱的研究

通过使用在线监测仪在氡室中对氡子体气溶胶能谱进行测量,获取了滤纸吸附氡子体气溶胶能谱,研究了氡子体α能谱重叠的原因,找到了描述给定测量时间滤纸吸附氡子体气溶胶能谱的方法。采用离散化法处理滤纸上氡子体的累积过程,建立累积模型。该模型可以准确描述累积过程,得到给定取样时间下滤纸吸附氡子体气溶胶的累积能谱,为更准确地模拟氡子体的α粒子能谱提出了可行性方案。     

累积法测量空气中氡和氡子体的可携式监测器

本文介绍了累积法测量空气中氡和氡子体的两种可携式监测器,并给出了它们用在室内和环境中测量的初步结果。静电式氡监测器累积照射一周,探测下限约为1.5Bq·m~(-3),其重量约3kg。氡子体浓度监测器重量仅0.35kg,累积取样6小时,探测下限约为6.2×10~(-9)J·m~(-3)。监测器均采用 CaSO_4(Tm)热释光材料作为探测元件。     

氡子体连续测量仪的研制

本工作研制氡子体连续测量仪。仪器由泵主动采样，滤膜收集氡子体，采用半导体探测器测量α辐射，二道能谱法测量α计数，使用扣除算法计算氡子体潜能浓度，通过测量²¹²Po的8.78MeVα计数消除²²⁰Rn对氡子体的测量干扰。仪器可在不更换滤膜情况下连续测量，测量周期可选择1、1.5、2和3h。采用MCS51单片机控制自动采样、测量和计算。测量范围为0.0015~100μJ·m^-3，测量值大于0.1μJ·m^-3时的测量不确定度小于10%。     

小体积氡室中氡子体状态参数调控的模拟研究

基于空气中氡子体和气溶胶粒子的行为规律,研究了一种小体积氡室中氡子体状态参数稳定调控方法,即通过调节小体积氡室总换气率和气溶胶粒子数浓度实现氡及氡子体浓度、平衡因子和未结合态份额等状态参数稳定调控方法。建立了调控物理模型,根据模拟条件甄选氡子体和气溶胶粒子行为参数,采用Matlab模拟计算了小体积氡室氡子体状态参数的调控范围,并将模拟计算值与实验值进行比对,部分验证本文建立的调控方法。模拟计算结果表明,本研究所建立的调控方法可在小体积氡室内实现氡子体浓度、平衡因子和未结合态份额的稳定调控。本研究建立的调控方法为实验研究提供了初步的理论基础。     

氡子体比的现场测量及其对剂量转换系数的影响

氡子体比是指其短寿命子体218 Po、214 Pb、214 Bi的活度浓度的比值,是氡子体剂量评价中的重要参数,但环境中氡子体比的数据非常有限。为了解和把握城市典型环境中氡子体比的现状,并分析其对剂量转换系数的影响,本文利用便携式α谱仪,现场测量了城市典型室内外环境的氡子体比,并通过分析室内外环境氡子体比数据的特点,讨论了环境氡子体比对剂量转换系数的影响。测量结果显示,城市典型室内环境中氡子体比的平均值为1∶0.59∶0.58,典型室外环境中氡子体比的平均值为1∶0.50∶0.67。因各子体的剂量系数与它们的α潜能呈正比,所以氡子体比对剂量转换系数的影响很小。     

氡子体未结合态份额的变化规律研究

氡及其子体对公众的辐射照射占天然辐射照射的一半以上,而室内氡子体未结合态份额是影响氡子体剂量转换系数的重要参数。为探究氡子体未结合态份额的变化及受室内外环境因素的影响规律,本研究采用自行开发的累积式氡子体未结合态份额采样装置,在北京大学技物楼室内外环境中开展了氡子体未结合态份额的年变化测量,并利用商用连续式氡子体测量仪测量了室内氡子体未结合态份额的日变化。实测结果表明：在室内和室外不同环境中,氡子体未结合态份额的年平均值分别为8.8%(6.4%～12.5%）和9.7%(4.9%～12.8%);室内环境中氡子体未结合态份额相对稳定;室外环境中氡子体未结合态份额受环境因素影响大,波动较大;关于日变化,虽然室内平衡当量氡子体浓度呈现出明显的上午高下午低的日变化规律,但没有观察到未结合态份额有规律性的日变化。     

现场环境氡子体未结合态份额测量及剂量评价

氡子体未结合态份额直接影响环境中氡暴露剂量。为了弄清楚现场环境氡子体未结合态份额,准确评价氡暴露剂量,利用累积式氡子体未结合态份额测量装置对环境中氡子体未结合态份额进行了现场测量,对不同环境氡暴露剂量和未结合态氡子体的影响进行了评价。研究表明,尽管不同环境氡子体浓度有较大差别,室内外氡子体未结合态份额差别不是太明显,室内外环境氡子体未结合态份额变化范围9.27%～16.87%,未结合态氡子体对氡子体暴露有效剂量贡献的份额在30.22%～46.24%变化,矿山环境氡子体未结合态份额和剂量贡献份额明显高于室内环境。     

对氡析出率测量的影响

采用局部静态法测量介质表面的氡析出率时 ,受表面同时析出 土气的影响 ,测量值可能偏高。由于土气子体 2 16Po的半衰期T1/2 =0 .1 5s,在设计氡析出率测量装置时 ,合理选择采样器高度可有效减小甚至克服 土气对氡析出率的测量影响。用采样截面为1 88mm、高 1 2 5mm、内加静电场 (由直流电源或驻极体产生 )的采样器 ,采样周期分别为 1、2和 3h ,被测介质表面 土气析出率比氡的高 2个数量级条件下 ,研究了氡析出率受 土气干扰的程度。理论计算结果表明 :采用CR 39固体核径迹探测器的驻极体多功能快速测氡仪和电源式多功能快速测氡仪测量氡析出率时 ,测量结果受 土气的干扰可能偏大 35 5 % ,而采用金硅面垒作探测器的PCMR 1连续测氡仪测量 ,氡析出率受 土气的干扰可忽略不计。     

静电收集法测氡仪快速同步测量氡源有效源强及氡室泄漏率方法

氡室是刻度测氡仪的一种标准装置,还可以用于相关科学实验。氡源的有效源强和氡室的泄漏率是2个非常重要的参数。在分析传统测量方法的基础上,提出了利用静电收集法连续测氡仪快速同步测量氡源的有效源强及氡室泄漏率的新方法。仅仅利用2个较长周期的测量数据就得到了这两个参数,实验证明该方法准确可靠。     

基于α能谱法220Rn子体连续测量方法研究

本文基于α能谱法建立了无需频繁更换滤膜的²²⁰Rn子体连续测量方法,并在南华大学氡实验室开展了与标准²²⁰Rn子体参考水平定值方法的²²⁰Rn子体水平测量的对比研究。结果表明：在高²²⁰Rn子体水平测量环境中,ThB和ThC 8个测量周期的测量结果与参考方法的测量结果相差5.0%与7.0%左右。在低²²⁰Rn子体水平测量环境中,ThB 4个测量周期的测量结果与参考方法的测量结果相差控制在45%以内,ThC的控制在10.0%左右。在²²⁰Rn子体水平为100 Bq/m³左右的测量环境中,ThB和ThC的总不确定度均控制在5%左右;采样过程中沉积在滤膜上的气溶胶对滤膜自吸收的影响可忽略。该方法的建立将为²²²Rn/²²⁰Rn子体的准确、快速、连续测量提供技术手段。     

基于ERS2S测氡仪的氡析出率准确测量研究

氡析出率的测定是废石堆、尾矿堆监测治理中的重要指标,德国ERS2S氡钍射气析出率测量仪提供了线性拟合和指数拟合两种数据处理方式,在实际工作中往往出现难以确定选择使用何种数据处理方式能得到较为准确的氡析出率。针对该问题本文从线性拟合和指数拟合两种计算方法的理论模型入手,分析两种拟合方法的适用范围。研究表明线性拟合适合短时间测量,随着测量时间的增加,线性拟合计算的氡析出率误差将会不断增大。指数拟合需要测量数据较多,短时间测量时容易产生较大误差,长时间测量拟合度较好。研究成果有利于使用ERS2S测氡仪准确测量氡析出率,同时也为氡析出率的新测量方法的研究提供了理论、实践基础。