电离室型氚监测仪现场校准技术研究及装置研制

为满足核设施及涉氚场所氚监测仪现场校准需求,开展氚监测仪现场校准技术研究。根据国际标准推荐的校准方法,组建便携式校准装置,采用质量流量法稀释配制校准用的参考氚气,在校准回路中引入参考电离室,对现场氚监测仪进行校准测试。结果表明,在便携式校准装置上,可配制不同活度浓度的参考氚气,用于不同量程的氚监测仪校准。经校准,M347氚监测仪校准因子为1.09,合成标准不确定度为5.6%(k=2)。用于现场校准的便携式校准装置可利用浓度已知的氚标准源配制三个不同量级活度浓度的氚气,对氚监测仪进行校准可操作性较好、易于推广、准确度高。     

电离室型氚监测仪实验室校准技术北大核心CSCD

电离室型氚监测仪是监测空气中氚气浓度水平最重要的在线监测设备,为解决国内流气式电离室型氚监测仪的量值传递问题,开展了电离室型氚监测仪校准技术研究。根据质量流量方法建立氚监测仪的实验室校准装置,通过控制充入校准装置标准氚气体积,采用稀释法配制校准用的参考氚气,用于对电离室型氚监测仪进行校准测试;同时在研制的实验室校准装置上开展校准过程影响因素对校准结果影响研究;采用实验室校准装置配制的参考氚气浓度的扩展不确定度为3.2%~3.6%(k=2);SP1400氚监测仪对活度浓度为3.10×10^(3)~1.98×10^(5) Bq/L范围内氚气响应线性良好(r^(2)=0.9993),校准因子为0.97,标准合成不确定度为4.3%~5.0%。氚监测仪实验室校准装置可配制不同活度浓度的氚气,对氚监测仪进行校准操作性较好,易于推广,准确度高。     

气载氚监测仪现场校准技术

为解决国内气载氚监测仪量值溯源难题,开展了气载氚监测仪现场校准技术研究。简述了气载氚标准装置以及气载氚监测仪现场校准装置的研制过程、现场校准方法的建立、影响校准结果主要因素的实验研究、校准结果及不确定度评定和现场校准方法的验证。验证结果表明,现场校准方法是可行的。     

电离室氚活度浓度标定及稳定性测量

电离室测氚在氚工厂、核聚变实验堆、环境监测以及各种涉氚实验装置中得到了广泛的应用。通过PVT法配制一定氚活度浓度的含氚气体,利用自主研制的流气式丝壁电离室实验系统,进行电离室氚标定实验,通过正交实验验证影响因素,从而完成对电离室的刻度。结果表明,该类电离室测量稳定性优异,相对偏差均小于1%,压力影响线性相关性均约为1,记忆效应影响较小。电离室IC1、IC2、IC3刻度系数分别为1.35×10¹⁸、1.34×10¹⁸、1.33×10¹⁸。该电离室实验系统能够长期并在线实时准确测量氚,能很好地满足涉氚场所氚在线测量的要求。     

氚气标准源活度浓度测量不确定度分析

氚气标准源的活度浓度量值对于氚活度浓度监测与校准的溯源非常重要,对于氚气活度浓度的测量,通常采用长度补偿法,本研究基于内充气正比计数器测量氚活度浓度的方法,对测量结果不确定度的来源进行了分析,并给出了评定结果。氚活度浓度的不确定度主要来源于本底与计数的统计涨落、体积测量、死时间修正、壁效应修正、以及测量重复性与稳定性。结果表明,对于7×10³ Bq/L的氚气标准源,其活度浓度测量结果的合成标准不确定度u_c=1.6%。     

基于丝壁电离室的数字化氚在线测量系统的研制

涉氚场所中的氚浓度在线测量是保障工作安全顺利进行的有力条件。针对涉氚场所中氚主要以氚气形式存在的特点,设计并研制了一套数字化氚在线测量系统。该系统采用补正极原理设计了丝壁电离室,消除了氚在进入电离室前产生的电离离子对测量结果的影响;开发了数字化信号处理系统,可自控获取、处理及显示过程中的氚浓度。系统在氚靶生产过程中得以应用,结果表明,丝壁的设计使得电离室室壁氚吸附产生的记忆效应减小到1%以内,系统中的氚浓度能够在线实时准确测量、显示,能很好地满足涉氚场所氚在线测量的要求。     

便携式氚表面污染测量仪的研制

开发新一代高性能便携式核仪器是为了满足现场核测量的需求.介绍了单片机(μPSD3234A)的主要特性、开发环境,同时介绍了基于该款单片机的便携式氚表面污染测量仪,给出了仪器的软硬件设计方案.仪器具有体积小、功耗低、易携带、便于现场测量等优点,提高了仪器的性能指标.     

氚活度浓度标准装置的建立

为解决国内气载氚监测仪量值传递问题,建立了氚活度浓度标准装置,并对其性能进行了测试。经过实验测试,其重复性为0.97%,稳定性为1.1%,可提供的氚活度浓度范围为5.0×10⁴～2.0×10⁸ Bq·m^-3,扩展不确定度U_r=4.6%～5.0%(k=2)。该氚活度浓度标准装置已被授权为社会公用计量标准,可以承担国内氚监测仪的量值传递工作。     

氚靶生产现场氚监测系统的构建

氚靶生产过程中的氚监测是保障工作安全进行的有力条件。通过建立1套中央控制多区域监测子系统,并辅之以便携式监测仪器及取样设备,构建成1套完整的氚靶生产现场氚监测系统。系统在氚靶生产过程中得以应用,结果表明,中央控制多区域监测系统的响应时间小于10s,其它设备运行正常,能很好地满足氚靶生产现场的监测要求。     

分子筛床对氚化水气体过滤效能的研究

为了准确掌握分子筛床在现场的实际防护效果,需要进行含氚(氚化水,HTO)空气穿透实验。将露点一定、氚浓度一定的普通氮气以稳定的流速通过分子筛床,并连续测量气体通过分子筛床前后氚浓度的变化和分子筛床穿透前后的质量变化,从而确定分子筛床在现场实际环境中的防氚效果。实验结果表明,无水分子筛床的氚化水吸附效果最好,4 h之内的过滤效率保持在95%以上,过滤效率高,使用时间长;1/3吸水的分子筛床的吸附效果较好,3 h之内过滤效率保持在90%以上。综合考虑使用舒适度和过滤效能,1/3吸水的分子筛床更适合用于现场的实际氚防护。     

环境大气氚的测定技术研究

文章分析环境大气中氚的来源，并描述环境大气氚浓度测量系统的组成与测量原理。研究了累积氚取样装置中催化炉的催化温度和气体流速对催化效率的影响、冷阱冷却温度对氚回收率的影响，刻度了氚电解浓集装置的回收率，在此基础上测定了某核设施周围环境大气氚浓度。结果表明：在催化温度为350℃、催化效率为98%、电解浓集装置平均回收率为54%的实验条件下，本测试方法可高灵敏度地测定特定范围内外环境低水平大气氚浓度变化，探测下限可达0.1Bq/m³。     

内标淬灭校正法测定尿中氚浓度

氚引起的内照射对人体伤害非常大,因此评估涉氚人员的氚内照射水平十分重要。为满足快速准确评估人员氚摄入水平的要求,本研究在原尿直接测量法的基础上,采用内标淬灭校正法,对三名涉氚工作人员尿液中的氚放射性浓度进行测量,评定测量结果的不确定度,并估算该方法的探测下限。测量结果表明,李、胡、黄三位工人的尿中氚的放射性浓度分别为94.9、554、898 Bq/L,与氧化蒸馏法测量结果的偏差均在4%以内。该方法操作简便、快捷,准确性较高,可以满足涉氚工作人员的尿氚监测和内照射剂量快速准确评价的要求。     

用液闪直接测量核设施周围环境中的氚

某些核设施运行时会释放氚,从而引起周围环境中氚活度浓度水平的变化。对核设施周边区域空气、地下水、雨水和海水样品中的氚分别用内标准法(简称“内标法”)和外标准淬灭指示参数法(简称“外标法”)进行了液闪测量。两种标准方法测量数据的相对偏差在-4.0%～4.0%。根据内标法的探测效率与仪器给出的淬灭指示参数制作了4种环境水样的淬灭校正曲线。在环境样品测量中,内标法和外标法的探测效率最大差值约为1.6%,痕量¹⁴C和其它β放射性核素对³H的计数率影响可忽略。对探测效率为21.5%～24.5%无严重淬灭的样品,用液闪直接测量并根据外标法的淬灭校正曲线计算氚活度浓度,相对偏差在-6.35%～4.41%,基本可满足核设施氚常规监测的要求。     

环境生物有机氚分析方法的研究与应用

本文通过大量的实验,对所购买的Carbolite生物氚碳燃烧装置进行了局部改良,优化了环境生物有机氚分析方法的设置条件。优化后,样品的生成水回收率可达到80%以上,Carbolite生物氚碳燃烧装置氧化燃烧更充分,制样过程更安全;相同环境样品不同实验人员的测量结果相对偏差小于30%。结果表明,本文的分析方法具有重现性。     

中子辐照后6Li-Al合金靶片中氚的测量方法研究

建立了流气式系统捕集和化学转移法测量^6LiAl合金靶片在中子辐照过程中的渗漏氚和辐照后靶片中总氚量的方法。渗漏氚的捕集方法是：在流气式系统中，用含少量氢的惰性载气将渗漏氚载带出来，经高温催化氧化后被乙二醇鼓泡器捕集；靶片中的氚转移法是用NaOH溶液将合金靶片溶解，气相中的氚采用渗漏氚的捕集方法捕集，液相中的氚则蒸馏到馏分中。最后用液体闪烁计数器分别测量乙二醇鼓泡器和馏分中的氚量。测量结果与理论氚产量基本相符。     

离线产氚实验中氚在线监测系统的研制

在增殖剂离线产氚实验中,如何准确实时测量回路中氚浓度和形态（HTO/HT）对于掌握产氚增殖剂氚释放行为,改进增殖剂的产氚性能非常重要。针对离线产氚回路中载气流量小、回路中气体量小以及载气为Ar等特点,基于流气式电离室原理研制了一套数字化氚浓度在线测量系统。该系统中电离室灵敏体积为50 mL,数字化仪表可自控获取、处理及显示回路中的氚浓度。测试结果表明,在Ar气氛下,在35 V左右,电离室即进入饱和区;该系统探测下限可达3.7×10 7 Bq/m 3,能满足离线产氚实验中氚在线监测的要求。