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。     

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。     

电离室测氚技术研究进展

电离室测氚以其不需要制样、可以在线监测的特点,在核电站环境监测、国际热核聚变实验堆计划、氚工厂以及各种涉氚实验装置中得到了广泛的应用。论文综述了国内外电离室测氚技术取得的最新进展,介绍了电离室测氚的影响因素及提高电离室测氚能力的途径,提出了电离室测氚存在的问题及下一步的发展方向。     

抗环境氡干扰测氚电离室的研制

为提高电离室测量环境中氚的探测灵敏度,研制了一种可甄别空气中氡的测氚电离室。该电离室采用平行板型丝壁测氚电离室和镀铝聚酯膜窗平行板型测氡密闭电离室组成,具有较强的甄别环境氡的能力,适用于氡浓度较高的环境中氚的监测。实验结果表明:该测氚电离室对氚的响应线性相关系数为96.54%;在氡环境中,对氡的甄别补偿为98.83%;测量值与约定值的相对误差不大于40%。     

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。     

TAM-Ⅱ型空气中氚监测仪的研制

介绍了TAM－Ⅱ型实时连续氚监测仪的研制。仪器的探测器由4个对称放 置的有效体积为2L丝壁电离室构成,使电离室对被监测氚产生的记忆效应减到最小,对γ本底的补偿,在几乎所有方向好于97％。该探测器配备一台工作在微电流积分模式的场效应管静电计,氚监测仪的测量过程由一个单片机自动控制,如自动转换量程,数据显示、储存与处理。该 监测仪的测量范围为6－10^6Bq/L,特别适用于氚设施和实验室手套箱或烟囱排出氚的连续自动监测。     

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。     

氚纯化装置的研制及性能验证研究

铀是一种传统的贮氚材料,在铀粉瓶中贮存的氚会不断衰变产生氦气,导致使用时氚的纯度下降,影响标记化合物产率。本研究设计了氚纯化装置,对装置进行安装调试,并对该装置中的铀床进行活化,利用该装置测定铀吸收氘单质气体的p-t曲线及在400~550 ℃范围的解吸氘气体的p-t曲线。应用调试好的系统对长期存放贮氚铀粉瓶中的氚进行纯化。结果表明,设计的氚纯化装置系统密封性好,经氦质谱检漏测定值为7.8×10^-13 Pa•m³/s;利用该装置测定氘的吸附饱和曲线,氘完全解吸时铀对氘的吸附量为240 mL/g。验证实验回收了久置铀粉瓶中的氚为1.44×10¹³ Bq,利用氦气体积推算出久置铀粉瓶中含氚质量百分率为53.1%。实验结果证实了系统纯化氚的可行性,可为氚标记化合物制备提供可靠的氚源。     

新型氚蒸馏装置的研制及性能验证

为提高硅胶吸附法监测环境空气中氚的样品前处理效率,采用铸铝加热方式结合温度自动控制技术,研制了一种用于环境硅胶样品自动化氚水蒸馏的装置。经实验验证,该装置选择250℃的加热温度,15 min的蒸馏冷凝收集时间为硅胶吸附氚化水的最佳解析条件,此时对硅胶中氚化水的平均回收率大于99%,氚记忆效应小于0.2‰,100 g饱和硅胶样品能解析水7～10 ml,满足液闪测量要求,研制的氚水蒸馏装置较以往装置蒸馏效率提高了近3倍,能耗减少约77%。     

空气中氡甄别型氚监测仪的研制

介绍了一种可甄别空气中惰性气体氡的高灵敏度氚实时连续监测仪,其一体化的平行板型丝壁测氚电离室和镀铝聚酯膜窗平行板型测氡密闭电离室,实现了空气中氚监测过程中氡干扰的实时、同步测量与补偿。该氡甄别型氚监测仪不仅在一般使用环境条件下减少了环境氡的影响．提高了氚监测仪的探测灵敏度,而且可在氡浓度比环境高100倍的场所探测到100Bq／L的氚浓度。对于监测环境中其他8放射性惰性气体．这种新型的氚监测仪预期将会有更好的甄别补偿性能。     

KZ-D02F型电离室α测氡仪的研制

介绍了一种新型测氡仪,该仪器采用电离室作为探测器,可在动态和静态两种不同的模式下工作,具有参数设置,时钟设置,数据实时显示、存储、查询以及上传等功能。     

YTH型液体闪烁氚测量仪的设计

液体闪烁测量技术是一种测量低能β辐射的行之有效的方法,也可以测量α射线、中子、γ射线等辐射。介绍了一种液体闪烁氚测量仪的设计,其中包括谱测量、工控机方式、接口及数据处理等,并在其可靠、应用功能和实用等方面做了一些分析和探讨。     

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5.0×10⁴～2.0×10⁸Bq·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。     

用于校准192Ir医用源的阱型电离室

研制了一种用于校准医用192Ir源的阱型电离室。该电离室的灵敏体积约为271 cm3,在极化电压为300 V时,电离室的离子收集效率约为99.96%,总位置灵敏度变化小于0.3%。该阱型电离室对192Ir的响应因子为0.230 nA/GBq,其相对合成不确定度为1.5%,与IAEA校准过的阱型电离室比对,在不确定度范围内一致。     

用于校准192Ir医用源的阱型电离室

研制了一种用于校准医用¹⁹²Ir源的阱型电离室。该电离室的灵敏体积约为271cm³，在极化电压约为300V时，电离室的离子收集效率约为99.96%，总位置灵敏度变化小于0.3%。该阱型电离室对¹⁹²Ir的响应因子为0.230nA/GBq，其相对合成不确定度为1.5%，与IAEA校准过的阱型电离室比对，在不确定度范围内一致。