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。     

丝网扩散组模拟测量222Rn/220Rn子体在人体呼吸道沉积的研究进展

氡及其子体所致的公众集体剂量占天然电离辐射剂量的份额约55％,氡对人体内照射的主要剂量贡献是它们的子体。本文简要介绍了环境中。^222Rn／^220Rn子体气溶胶的主要特性,概述了丝网扩散组测量^222Rn／^220Rn子体气溶胶粒径分布的基本原理,总结了利用丝网扩散组模拟测量。^222Rn／^220Rn子体在人体呼吸道沉积的研究进展。展望此领域,应当进一步细化呼吸道中气溶胶的沉积模型以更加准确地测量评价,且亟需开发适用于现场大范围调查的测量手段。     

220Rn子体源箱的数值模拟与性能优化

²²⁰Rn子体源箱是²²⁰Rn室可靠调控的重要组成部分,对其进行优化设计是建立高水平²²⁰Rn室的关键技术之一。本文在南华大学现有²²⁰Rn子体源箱和前期研究的基础上,采用计算流体力学方法建立了²²⁰Rn子体源箱数值模型,分析了入口流率、箱体轴向长度和换气率等对²²⁰Rn子体源箱性能的影响,进行了性能模拟结果与实验对比,最后开展了源箱的优化分析。结果表明：模拟和实验所获得的规律一致,模拟结果与实验结果相对误差保持在11%以内;增大入口流率能有效改善源箱²²⁰Rn子体的均匀性和稳定性,并增大源箱子体气溶胶的输出能力;当轴向长度一定时,入口流率均从1 L/min增加至10 L/min后,²²⁰Rn子体气溶胶浓度达稳定状态的时间最大可缩短66.41%,²²⁰Rn子体气溶胶活度输出率最大可增加20.25%,²²⁰Rn子体源箱的均匀性先变差后变好,且在入口流率为4 L/min时均匀性最差;增加源箱轴向长度对²²⁰Rn子体的均匀性和稳定性影响不明显,但能有效提高²²⁰Rn子体气溶胶活度输出率;当入口空气流率设置为1~10 L/min且保持不变时,轴向长度从100 cm增至140 cm,²²⁰Rn子体气溶胶浓度达稳定状态的时间变化不明显,²²⁰Rn子体气溶胶活度输出率最大可增加48.51%,²²⁰Rn子体源箱的均匀性先变差后变好。     

220Rn子体气溶胶粒径分布测量的方法研究

应用ELPI系统、α谱仪和能量甄别法测量程序,建立了1套²²⁰Rn子体气溶胶活度粒径分布的测量方法;利用该方法收集了南华大学²²⁰Rn实验室不同粒径的²²⁰Rn子体气溶胶,并进行了²²⁰Rn子体气溶胶活度粒径分布测量。实验结果表明：ThB气溶胶的活度中位粒径(AMAD)平均值为237 nm,ThC气溶胶的AMAD平均值为245 nm。该方法简便易行、测量周期短,能实时得到²²⁰Rn子体气溶胶粒子数粒径分布的情况,能同时得到ThB和ThC气溶胶的活度粒径分布情况,且能谱法的测量精度也相对较高。     

北京房山区两座煤矿222Rn、220Rn及其子体的测量

用被动式累积探测器在北京房山区史家营(中型煤矿,年产量30万吨)和城关(小型煤矿,年产量3万吨)2座煤矿井下进行了222Rn、220Rn及220Rn子体的测量.测量结果表明,史家营煤矿的222Rn、220Rn年平均浓度和220Rn平衡当量浓度分别为292、90.5和0.9 Bq/m3;城关煤矿的222Rn、220Rn年均浓度和220Rn平衡当量浓度分别为4919、2619和6.0 Bq/m3.由于吸入的222Rn和220Rn及其子体所致矿工人均年有效剂量,史家营煤矿矿工分别为2.54和0.13 mSv;城关煤矿矿工所致相应的人均年有效剂量分别为42.9和1.43 mSv.在这两个煤矿中,222Rn及其子体是矿工受照剂量的主要来源;220Rn及其子体剂量仅占两矿矿工所受总剂量份额的4.9%和3.2%.在通风不好的矿井(如城关矿)222Rn、220Rn浓度的季节变化很大,夏季个别测点222Rn浓度高达1×104Bq·m-3.加强煤矿井下通风,降低矿工的辐射危害是值得关注的问题.     

~(222)Rn/~(220)Rn子体连续测量仪研制

实验研制了基于α能谱法的~(222)Rn/~(220)Rn子体连续测量仪。该仪器采用微孔滤膜采样,采用PIPS探测器与α能谱测量技术实现~(222)Rn、~(220)Rn子体的α粒子计数与测量。实验测试表明:在不更换滤膜的前提下,可实现~(222)Rn/~(220)Rn子体的活度浓度及潜能的有限次连续测量;测~(222)Rn、~(220)Rn子体活度浓度的下限为10 Bq/m~3,~(222)Rn子体活度浓度为100 Bq/m~3时的测量合成不确定度优于10%。     

α能谱法测量222Rn/220Rn气体活度浓度过程中的拖尾修正

α能谱法是环境中²²²Rn/²²⁰Rn气体活度浓度测量的重要方法之一。吸收层及探测器能窗等导致的α能谱低能拖尾是影响²²²Rn/²²⁰Rn活度浓度准确测量的重要因素。为修正α能谱法对²²²Rn/²²⁰Rn气体活度浓度的测量结果,本文从原理上探讨了拖尾形成的原因及其对²²²Rn/²²⁰Rn气体活度浓度测量的影响。结合商用测氡仪,实验修正了²²²Rn/²²⁰Rn气体活度浓度的测量结果,对修正前后的结果进行了实验比对。研究表明,经准确刻度后的修正因子和刻度因子能很好地用于修正²²²Rn/²²⁰Rn气体活度浓度的测量结果,保证了测量结果的准确性。建议在对α能谱法测量²²²Rn/²²⁰Rn气体活度浓度的仪器进行刻度检定时,必要情况下需对拖尾修正因子和刻度因子进行适当刻度。     

低压闪烁室对220Rn浓度参考水平定值的方法

²²⁰Rn的准确测量是天然辐射照射剂量评价体系中的重要研究内容之一。普通闪烁室体积较大,对²²²Rn、²²⁰Rn及其子体衰变产生的不同能量的高能α粒子具有不同的探测效率。本文提出调低标准闪烁室内气压,使²²²Rn衰变产生的能量最小的α粒子在闪烁室内的射程大于闪烁室内任意两点间最长距离,这样,低压闪烁室对²²²Rn、²²⁰Rn及其子体衰变产生的α粒子探测效率相同。利用标准氡室可得到低压闪烁室对α粒子探测效率,进而可使用低压闪烁室对²²⁰Rn浓度参考水平定值。     

~(222)Rn/~(220)Rn子体连续测量仪采集α能谱的峰重叠因子研究

为配合222Rn/220Rn子体连续测量仪的研制,开展了用222Rn/220Rn子体测量仪采集α能谱的峰重叠因子研究。本研究以国家标准222Rn室与220Rn室分别作为纯222Rn子体与220Rn子体测量环境,用222Rn/220Rn子体连续测量仪采集222Rn子体与220Rn子体α能谱,求得各α能峰的重叠因子。研究结果表明:非真空条件下220Rn子体发射的8.78Me Vα粒子慢化到7.69Me Vα能谱峰计数区,以及222Rn子体发射的7.69Me Vα粒子慢化到6.00Me Vα能谱峰计数区的概率较大,可取0.0335、0.1791作为表征α能谱峰重叠情况的峰重叠因子θ1、θ2典型值。而8.78Me Vα粒子慢化到6.00Me Vα能谱峰计数区的概率非常小,其峰重叠因子θ3可以忽略;同一张滤膜重复多次使用并未导致峰重叠因子显著的变化,且不同滤膜的峰重叠因子的差异在2%以内,对测量仪测量误差的贡献有限。     

空气中222R/220Rn子体水平α能谱测量方法的优化

通过222Rn/220Rn子体α能谱测量程序对222Rn/220Rn子体测量不确定度的分析,获得了有关采样时间、测量时间段、总测量时间与222Rn/220Rn子体测量不确定度的较清晰的关系.在此基础上,按照快速准确测量222Rn/220Rn子体的原则,优化了一种222Rn/220Rn子体α能谱测量程序,并通过和多种早先提出的222Rn/220Rn子体测量程序的实验对比,验证了该测量程序的合理性.     

时间间隔分析测量低浓度220Rn的实验研究

介绍了一种测量低浓度²²⁰Rn的方法--时间间隔分析方法。²²⁰Rn原子发生衰变发射α粒子并产生²¹⁶Po时,在很短时间内,²¹⁶Po衰变(半衰期0.145 s)又发射α粒子。多时间分析方法就是对2个连续发射的α粒子的时间间隔进行分析,使²²⁰Rn从²²²Rn中分辨出来。本实验通过卢卡斯氡探测器（FD125）对10 Bq的²²⁰Rn标准源进行流气式测量。当²²²Rn活度小于10倍左右²²⁰Rn活度时,计数率控制在60 min^-1以内,时间分辨率设置为1 ms,测量时间为10 h,测量结果的相对偏差在7%内。     

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。     

固体219Rn源的γ能谱法放射性纯度检验

对利用从铀矿石中提取得到的²²⁷Ac制备的固体²¹⁹Rn源进行了γ能谱分析,确定了²²⁷Ac的4个子体核素²²⁷Th、²²³Ra、²¹⁹Rn和²¹¹Bi的活度,并分析了能对²¹⁹Rn造成干扰的²²²Rn、²²⁰Rn母体核素²²⁶Ra、²²⁴Ra的活度。待²²⁷Ac及其子体达到放射性平衡后,通过测量²²⁷Th的235.97、256.25 keV,²²³Ra的154.21 keV,²¹⁹Rn的401.81 keV,²¹¹Bi的351.059 keV共5条γ射线,最终确定固体²¹⁹Rn源中²²⁷Th、²²³Ra、²¹⁹Rn和²¹¹Bi的活度为（1 069±3）、（1 079±5）、（1 095±13）、（1 096±14）和（11 089±4） Bq,固体²¹⁹Rn源的平均活度为（1 093±8）Bq;通过测量²²⁴Ra子体²¹²Pb的238.632 keV、²⁰⁸Tl的583.191 keV γ射线以及²²⁶Ra子体²¹⁴Bi的609.312、1 120.287 keV γ射线得到²²⁶Ra与²²⁴Ra的平均活度分别为5.12 Bq及0.433 Bq,远低于固体²¹⁹Rn源的平均活度,说明固体²¹⁹Rn源放射性纯度较高。以上结果表明,此源有望制成标准固体²¹⁹Rn源以用于延迟符合法测²²³Ra、²²⁷Ac装置的刻度。     

222Rn/220Rn子体测量方法与仪器比较

在小型氡混合室对抓取测量、连续测量和累积测量三种方法及仪器测量结果进行了比较。与优化五段法相比,对于222Rn平衡当量浓度,BWLM连续测量仪和24 h累积探测器测量结果分别高出其31%和29%,Wlx仪偏低20%左右;对于220Rn平衡当量浓度,FJ414-142低本底闪烁探测器和KF-602D氡子体测量仪的测量结果分别偏高86%和18%,BWLM连续测量仪和24 h累积探测器测量结果分别偏高28%和36%,Wlx仪偏低5%左右。对于这几种方法和仪器测量数据之间的差异,须进一步研究。     

延迟符合法测量223Ra和224Ra的偶然符合修正计算比较研究

延迟符合法测量²²⁰Rn和²¹⁹Rn是间接测量天然水中²²⁴Ra和²²³Ra的方法,能提供河口海洋混合区海底地下水流出情况及水与土壤相互作用的示踪信息。在实际测量计算中会用到Moore偶然符合修正方法,然而研究发现,Giffin和Moore方法还存在某些不完善之处。本文在Moore和Giffin方法的基础上,对Moore方法进行了改进（简称方法1）,同时提出了新的偶然符合修正公式（简称方法2）;构建实验装置分别测量低活度²²²Rn、²²⁰Rn、²¹⁹Rn源及²²⁰Rn和²¹⁹Rn混合源,对偶然符合修正公式进行比对实验验证。结果表明,总计数率小于70 min^-1时,本工作提出的两种方法在准确度和误差方面均较Moore和Giffin方法有所改善。     

胶州湾周边地下水和河水中222Rn的分布特征及影响因素

以胶州湾周边的洋河、大沽河、墨水河 白沙河以及李村河流域等为研究地点,于2011年9月底和10月初对研究地点的地下水和河水进行了调查和取样,分析和研究了地下水和河水中²²²Rn的分布特征及其影响因素。从区域尺度上来看,岩浆岩地区以及断层发育地区的地下水和河水中²²²Rn活度比新生代沉积岩地区的活度高。但是,局部水动力条件、水文地质因素、岩石与矿物学性质等因素可能在一定程度上影响某些相邻采样点地下水和河水中²²²Rn活度。此外,地下水的补给程度和人类活动也是影响河水中²²²Rn活度的重要因素。