高灵敏度的放射性气溶胶连续监测仪

介绍了一种高灵敏度的放射性气溶胶连续监测仪（CAM-1型）。该监测仪利用人工放射性气溶胶和天然放射性气溶胶粒度分布特性的不同,采用气溶胶粒度分离采样的方法,在采样过程中首先去除了天然放射性本底的大部分;进而在样品测量中利用a能谱分析法和改进a/β比值法,进一步消除了天然放射性本底的影响。通过上述措施,不仅实现了a气溶胶和β气溶胶的同时监测,而且极大地提高了仪器的监测灵敏度。介绍了CAM-1型放射性气溶胶连续监测仪的工作原理、结构设计、运行实验和监测灵敏度的估算。实验表明,在普通天然本底条件下,仪器的监测灵敏度为0.015Bq/m^3(对a放射性气溶胶）和1.0Bq/m^3(对β放射性气溶胶）;在高氡本底（10^3～10^4Bq/m^3）情况下,仪器的监测灵敏度则分别为0.15Bq/m^3（对a放射性气溶胶）和10Bq/m^3(对β放射性气溶胶）。监测仪报告数据的时间间隔通常30min,了可按需要任意设置。仪器具有各项自动报警功能。     

新型放射性气溶胶连续监测仪的研制

针对环境低水平气溶胶连续监测中常常遇到的问题和难点,本项目采用自主研发的一种新型薄膜滤纸,及一种双工位取样测量装置(中国实用新型专利),并采用甄别能量的假符合方法(中国发明专利)等关键技术,研发了一种新型气溶胶连续监测仪。该仪器主要性能指标突出表现为其探测下限:当氡浓度最高为102~103Bq/m3时,对铀和钚的探测下限可达到0.05~0.08 Bq/m3,对β的探测下限为5~10 Bq/m3,最长测量时间为40~60 min,并且能实现实时在线连续监测。因此,该仪器可用于地下洞库或坑道内高氡环境中,快速准确并连续测量出低水平气溶胶浓度,也可用于核电站、放射性工作场所、核事故应急以及气态排出流中放射性气溶胶的快速连续监测。     

高氡环境下放射性气溶胶在线监测仪的研制

通过粒度分离采样、真空测量模式、能量甄别法和α/β比值法的氡扣除技术的联合应用,扣除了绝大部分氡、钍及其子体对放射性气溶胶监测的干扰,研制出了高氡环境下放射性气溶胶在线监测仪,并将其在不同氡活度浓度的环境下进行了运行验证,效果良好。该监测仪适用于相关核设施等氡活度浓度较高的场所,为燃料泄漏检查等职业人员的辐射安全提供了重要保障。     

轻型α/β放射性气溶胶实时采样与测量系统设计

设计了一款轻型的α/β放射性气溶胶实时采样与测量系统。该系统通过微型泵对气溶胶进行实时取样,放射性物质富集在滤膜表面;PIPS探测器对滤膜进行直接测量,通过反符合设计,有效降低γ射线的干扰。在室外进行空气采样测试,该系统对α和β的探测下限为191.16 Bq/m³和1 133.27 Bq/m³。该系统的质量不足5 kg,可搭载在无人机、机器人及其他装备上,方便在复杂环境及核应急环境下使用。     

双通道人工放射性气溶胶监测系统设计

人工放射性气溶胶的监测环境较为复杂,有时甚至要在地下洞库、坑道或地下核设施测量,其环境中氡及其子体产物的浓度高达10~3-10~4 Bq·m~(-3)。在高氡钍环境下,氡钍能峰拖尾导致其放射性计数影响了人工气溶胶道址计数,进而影响人工放射性气溶胶的探测下限。本文研制了一种适合在高氡环境下工作的常压、真空双通道人工气溶胶监测仪。虽然常压测量通道测量准确度较差,但响应速度快,可以弥补真空测量通道测量准确但响应速度慢的缺点。本仪器对大气环境中钚、铀气溶胶检测的响应时间快,在有人工核素泄露的情况下最快30 min内可以得到测量结果,理论探测下限可达到10~(-4)-10~(-3) Bq·m~(-3),可验证探测下限为铀0.1 Bq·m-3、钚0.02 Bq·m~(-3),适用于各类需要对人工核素进行无人监测的高氡环境场所。     

放射性气溶胶连续监测仪设计

本系统实现了放射性气溶胶的连续在线监测,并详细论述了放射性气溶胶连续监测仪的装置结构、硬件电路、执行流程及异常处理等方面的设计。系统采用IPC+ARM的控制结构,并嵌入数据库SQLite存储海量核数据等信息,提高了系统稳定性和执行效率。将多道能量甄别获得的数据用α/β比值法处理后,合理地嵌入ISO 11929-5推荐的多种方法,提高了浓度测量精度及响应时间。该监测仪已在核设施场所中长期稳定地运行。     

特殊环境中气载放射性物质的监测

本文介绍一种可用于特殊环境下空气中 β放射性气体和 β放射性气溶胶浓度的连续测量方法 ,重点对探测下限、测量范围和测量误差进行了分析。试验和分析表明 ,该方法对 β放射性气体的探测下限为 1 .85Bq/L ,对 β放射性气溶胶的探测下限为 7.4× 1 0 - 3Bq/L ,测量范围跨 5个数量级     

阳江核电厂外围环境气溶胶总α、总β放射性水平

核电厂周围环境气溶胶的总放射性水平是一项重点关注项目。为掌握阳江核电周围环境气溶胶中总α、总β放射性水平及变化趋势,自2014年1月,对阳江核电厂5 km范围内大澳和允泊的气溶胶总α、总β进行为期三年的采样监测,获得该核电厂5 km范围内气溶胶总α、总β活度浓度范围分别为0.01-0.35 m Bq·m~(-3)、0.05-2.46 m Bq·m~(-3),年均值分别为0.07 m Bq·m~(-3)、0.65 m Bq·m~(-3)。受降雨影响,总α、总β放射性变化有明显的季节特征,总体呈现冬春季高、夏秋季低的特点。监测结果与对照点和本底调查进行比较,总α、总β活度浓度没有明显变化,初步判断阳江核电厂运行安全。     

α/β放射性气溶胶的小流量采样快速测量技术研究

针对放射性气溶胶监测仪的便携要求,设计了一套小流量采样快速测量系统和测量方法。采用累积采样累积测量的方式,联合利用能量甄别修正法与α/β比值法去除Rn子体的干扰,实现小流量采样条件下的α/β放射性气溶胶的同时监测。通过对探测下限的分析,表明该方法可满足应急监测的需求,为便携式α/β放射性气溶胶监测仪设计提供了参考。     

放射性α气溶胶监测仪数据采集系统的设计

在核设施的工作场所中要求对放射性α气溶胶进行快速、连续的监测,以保护工作人员的辐射安全。针对放射性α气溶胶的监测需求,介绍一种放射性α气溶胶监测仪多通道数据采集系统的设计。该系统采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为控制核心,完成对A/D转换器、数据存储器、数据通信等模块的控制。将采集的数据放入到存储器中,实现了对探测系统产生的电压脉冲信号的连续采样,并进行模拟仿真和采样实验的验证。实验结果表明,该数据采集系统能实时、快速、高精度地完成对信号幅度的获取,满足了放射性α气溶胶监测仪的要求。     

新型气溶胶监测仪研制

为防止核电厂气溶胶在线连续监测仪常因氡钍子体影响而产生误报警问题,研制了一种新型的气溶胶监测仪。新型的气溶胶监测仪采用样品收集、停留、测量分段步进的方式,引入了温度补偿、自吸收校正、双能量甄别法和α/β比值法等方法对仪器进行精度修正,从而消除氡钍子体的干扰问题。     

用PIPS探测器连续测量气溶胶的研究

采用PIPS(Planar Implanted Passivated Silicon)探测器测量α气溶胶浓度,使用能量甄别的方法可以将人工α放射性和天然放射性区别开来,通过校正因子修正天然放射性对人工放射性的影响。由真空泵取样,连续测量空气中的气溶胶浓度。PIPS探测器能量分辨率好,在50Bq／m^3的环境中,对^239Pu(95％置信度)可达0．1Bq／m^3。     

累积式放射性气溶胶连续监测仪的实验运行数据处理

介绍了一种按累积式采样和计数测量方式运行的α/β放射性气溶胶连续监测仪及其实验运行数据的3种处理方法。用这3种方法分别给出了在只有氡（和Th）子体的天然本底和在核设施工作场所的条件下的实验数据计算结果,并对相关的数据处理结果做出了评价,给出了3种不同数据处理方法的监测仪探测下限的计算公式,并且讨论了3种数据处理方法的优缺点以及与此有关的问题。     

α－β放射性气溶胶快速监测仪的研制

文章介绍１种能即时并同时测量气溶胶样品中α与β放射性活度的放射性气溶胶监测仪。仪器在采样后２０ｍｉｎ内给出结果。采样时间为２０ｍｉｎ。活度测量、计算和结果打印由单板机控制的数据处理器完成。在所建议的采样条件、仪表工作条件及在常规的Ｒｎ、Ｔｈ子体天然本底条件下，仪器对长寿命核素形成的α与β气溶胶能同时给出测量结果，其探测下限值较低，适于常规监测使用。     

动态γ辐射场中的气溶胶监测系统优化设计北大核心CSCD

为满足核电站及应急监测环境中具有动态强γ本底的α、β放射性气溶胶在线监测的需求,本文结合该监测场景的源项特点,对表面钝化的离子注入型(PIPS)半导体探测器晶体结构进行了优化设计。并使用蒙特卡罗方法,对探测系统结构优化后的集成双PIPS探测器,进行了角度响应模拟。为满足大角度范围更为优异的角度响应相对标准偏差指标(根据现场工作及实验总结要求小于15%),对集成双PIPS探测器探测系统(包括:探筒、走纸部分及气溶胶输运管路)结构进行了优化,并将整个探测系统置于立体设备处。将改进后的设备分别置于^(60)Co和^(137)Cs参考辐射场中,进行了线性、能量和角度响应实验。实验结果表明:(1)经优化设计的集成双探测器结构在角度、能量及线性响应方面的性能更优异;(2)整机组件材料的结构及密度的各向异性可仅通过对探测系统局部的结构优化,实现角度响应不大于5%,从而避免对整机进行改造。最终将优化后的设备置于空气比释动能为10μGy/h的137 Cs参考辐射场中运行,测量结果表明:经γ补偿及天然氡、钍子体扣除后,α气溶胶的探测限小于0.03 Bq/cm^(3),β气溶胶的探测限小于0.4 Bq/cm^(3),且在长期稳定运行中未出现误报警。     

环境空气中长寿命α放射性气溶胶浓度的测量

本文介绍了用大体积连续取样和大面积α闪烁计数器测量华光实业公司环境空气中长寿命α放射性气溶胶浓度的方法和结果。华光实业公司环境空气中总α放射性平均浓度为0.4 mBq/m~3,铀α放射性浓度为5.3μBq/m~3。测量结果还表明,环境空气中长寿命α放射性的主要贡献是~(210)Po,天然铀、镭、钍的α放射性只占很小一部分。     

基于神经网络的人工放射性气溶胶中氡子体扣除算法

介绍和分析了人工放射性气溶胶在线监测仪氡子体扣除算法中比例系数扣除法,现有算法存在分类粗糙、扣除准确度不高以及适应性不强等不足。为进一步提高扣除的准确度,降低检测限,提出了利用聚类分析先对谱线进行分类,然后在每个类中利用神经网络进行计算,最后进行扣除的方法。测试结果证明了聚类分析和神经网络扣除方法均能明显降低人工放射性气溶胶在线监测仪的检测限。     

α—β放射性气溶胶快速监测仪的研制

文章介绍了１种能即时并同时测量气溶胶样品中α和β放射笥活度的放射性气溶胶监测仪。仪器在采样后２０ｍｉｎ内给出结果，采样时间为２０ｍｉｎ。活度测量，计算和结果打印由单板机控制的数据处理器完成。在所建议的采样条件，仪表工作条件及在常规的Ｒｎ、Ｔｈ子体天然本底条件下，仪器对长寿命核素形成的α与β气溶胶能同时给出测量结果，其探测下限值     

核电厂放射性气溶胶监测仪不确定度评定

论文介绍了新标准对核电厂中应用的放射性气溶胶监测仪不确定度的量化要求,简述了对放射性气溶胶监测仪测量放射性气溶胶活度浓度及其测量不确定度的计算方法。重点分析了放射性气溶胶监测仪总测量不确定度的引入因素。最后,根据统计涨落、放射源标定、相对固有误差、取样流量测量、信号处理和信号输出等主要影响量以及试验偏差引入的不确定度数据进行计算,给出了放射性气溶胶监测仪总的测量不确定度值。     

放射性气溶胶自动监测仪

本文阐述了新研制的“放射性气溶胶自动监测仪”设计原理、功能和技术指标。该仪器采样、测量和数据处理均全自动化,其最小可检出水平:用样品放射性活度表示,对β为54mBq,当采样量为10m~3时,可检出浓度为5.4mBq/m~3(1.46×10~(-16)Ci/L);对于α可达3.6mBq,若采样量为10m~3时,可检出浓度为0.36mBq/m~3(9.7×10~(-18)Ci/L)。