用LaBr_3(Ce)γ谱仪实时监测反应堆回路水放射性

为实现用LaBr_3(Ce)γ谱仪实时监测反应堆回路水中裂变产物,对该谱仪系统在裂变产物放射性核素测量中的几个关键问题进行研究。着重研究了裂变核素的选择、高能端效率刻度、符合相加修正、脉冲堆积及谱仪的稳谱等问题。通过实验测试与MC计算相结合方法,获得了初步的解决方案,进一步提高LaBr_3(Ce)探测器在一回路水放射性核素分析、燃料元件破损监测、核事故条件下放射性监测等方面的准确度。     

快堆一回路钠的放射性监测技术研究

快堆一回路钠具有高放射性,无法使用γ谱仪直接测量其中的放射性核素,本文介绍了一种在线监测放射性核素的技术。设计了可组合和拆分的分段准直器,通过拆分准直器可以提高探测效率,而通过组合准直器可以降低死时间效应。采用点源模拟法对γ谱仪进行效率刻度,6种标准点源的能量区间包括了所有待测核素的能量范围。采用本技术对中国实验快堆一回路钠的监测结果表明,现阶段监测到的放射性核素为~(24)Na、~(22)Na以及~(124)Sb,由本研究中的效率刻度计算,~(124)Sb的放射性活度为104 Bq/g量级。     

水体放射性连续监测系统设计与仿真

论文设计了内陆水体中放射性核素连续在线监测系统,并采用蒙特卡罗方法对系统参数进行了优化。论文通过计算~(131)I、~(137)Cs、~(60)Co在不同水体厚度下探测灵敏度,结合系统造价,确定了系统最优化探测体积,并依据四川省水体中天然放射性核素浓度,计算了~(131)I、~(137)Cs、~(60)Co的判断限、探测限和定量限,该结果为内陆水体中放射性核素连续在线监测系统构建提供了技术参考和依据。     

蔬菜中的~(137)Cs、~(131)I放射性核素的快速检测技术研究

正本项目针对国家标准规定的限值对蔬菜中的放射性核素~(137)Cs、~(131)I进行快速测量,采用不需要化学分离的γ能谱分析方法,定性识别和定量测定食物样品中的放射性核素。对整体系统结构及屏蔽体材料、结构的设计,放射性标准样品制备(蔬菜)及体源的自吸收修正,γ能谱探测系统能量刻度与效率刻度,放射性能谱分析方法,探测器及软硬件的设计与选择等几个方面进行研究。最终,经过系统测试得出快速检测系统样机机技术指标为:检测时间,     

放射性液态流出物连续监测系统设计

针对核设施中液态流出物60Co、137Cs的测量,构建了基于NaI探测器的核素识别型放射性液态流出物监测系统.实验测试表明:该系统稳定可靠,具有核素识别能力,实现60 Co、137 Cs的探测限小于0.111 Bq/L.该仪器可用于流出物关键γ核素监测,还可用于饮用水关键核素在线监测.     

γ放射性门式检测系统的蒙特卡罗模拟及设计

针对γ放射源非法携带转移的危害性,设计了一种适用于放射性敏感区域的γ放射性门式检测系统。该系统首先采用塑料闪烁体探测器对放射性物质发出的γ射线进行甄别,然后采用Na I(Tl)探测器阵列进行核素识别和初步定位经137Cs和60Co两个常用γ放射源蒙特卡罗模拟验证,理论上其放射性检测下限可达370 Bq,并能有效地对放射性核素进行识别和初步模块化定位,对防止γ放射源的非法转移具有很好的技术途径。     

一套低本底反康普顿HPGeγ谱仪系统积分本底的实验研究

本文对一套低本底反康普顿HPGeγ谱仪系统的积分本底进行了实验研究,测量了谱仪系统在无屏蔽、屏蔽室以及屏蔽室加反符合三种条件下的积分本底.结果表明,谱仪系统积分本底主要来源于康普顿连续坪区和40K核素1460keVγ射线全能峰.实验确定了40K主要来自NaI (Tl)环探测器的六个光导玻璃窗及光电倍增管,两者所含40K总的放射性活度约为612Bq.     

参数法测量放射性活度

用HPGe探测器替代传统4πβ-γ符合装置中的NaI（Tl）探测器,对γ射线进行精细测量。选取一组适当的γ射线进行符合或反符合测量,计算出较为准确的β效率,从而简单地得到待测核素的放射性活度。¹³³Ba和131I活度的实验测量结果表明,4πβ-γ（HPGe）参数法是1种准确、可靠的放射性活度测量方法。     

海水就地测量探测器探测效率的Monte Carlo研究

为研制用于海洋放射性监测(特别是核电海域)的海水中就地γ能谱仪,利用Monte Carlo程序MCNP,采用分层抽样、结果加权叠加的方法,模拟了海水中NaI(Tl)、HPGe、CdZnTe、LaBr等探测器在理想状况下对几种有关γ射线的能谱,并分析计算出以上各探测器对海水中137Cs6、0Co5、4Mn4、0K等放射性核素的探测效率、有效探测距离。结果表明,各探测器对γ放射性核素的有效探测距离约为20~40cm,具体数值与探测器种类和γ射线能量有关。综合探测效率和能量分辨率而言,LaBr探测器具有最好的实际应用价值。该结果为实际的海水中就地γ能谱仪的探测器选择和应用提供了重要参考。     

~(75)Se和~(113)Sn的KX射线发射几率测量

用54 Mn、57Co、6 5Zn、85Sr、10 9Cd、137Cs等核素发射的KX射线和I(KX) /I(γ)比值法在 5～ 4 0keV范围内对Si(Li)探测器的效率进行了刻度 (不确定度小于 2 % )。在此基础上 ,用Si(Li)X射线谱仪系统和HPGeγ射线谱仪系统对核素75Se和113Sn的主γ射线和KX射线进行了测量 ,获得了75Se和113Sn的KX射线发射几率 ,并与文献报道值进行了比较     

水体γ放射性测量中高纯锗探测效率刻度

水体放射性测量中要得到核素的活度,就必须知道核素的探测效率,而探测效率的影响因素较多,所以,对高纯锗探测装置进行效率刻度具有重要的实际意义。本文选用的高纯锗探测装置是基于一种水体放射性的实时在线监测系统,将待监测水域中的水样采样到低本底铅室中,利用高纯锗探测器对水中放射性核素进行探测。实验采用KCl配制了一定比活度的~(40)K液体源,测量其γ能谱,并计算~(40)K的探测效率。同时根据厂家给的具体参数,对整个水体监测系统进行了建模和计算,模拟计算了能量在59.5-2 614.7 keV范围内的γ射线的全能峰探测效率并得到效率曲线。通过对比~(40)K的探测效率,发现其实验测量结果和模拟计算结果的偏差为0.018%。验证了使用蒙特卡罗模拟高纯锗探测装置效率刻度方法的可行性和准确性。     

基于判断限的高灵敏度γ峰筛选方法

天然放射性核素是全面禁止核试验条约(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty,CTBT)放射性核素台站气溶胶样品的主要放射性成分,CTBT相关放射性核素的弱γ峰处于这些天然放射性核素形成的复杂高本底基线上。针对高环境本底基线上弱γ峰检测难题,提出了一种基于判断限的γ峰筛选方法,结合二阶导数寻峰法,显著提高了HPGeγ能谱中弱γ峰的准确检出率。使用IMS核素台站获取的HPGeγ能谱对该峰筛选方法进行测试,结果显示:峰识别率为97.4%,峰误识别率仅为10.4%。     

γ探测死时间与计数修正因子的关系

为在γ放射性活度很大的测量中使测量系统得到更好的准确度,本文使用干扰源研究HPGe探测器得到了测量系统死时间与计数损失的关系。在γ能量为0.3~1.3 MeV时进行实验,使用104~105 Bq量级的放射源,修正能峰的计数率一般保持在几十s-1,证明在误差范围(3%)内,计数损失随死时间变化的关系与射线能量和计数强度无关,任意强度的任意核素均可使用这一修正公式进行计数损失修正。     

CeBr3探测器原位测量海洋γ放射性核素模拟研究

针对海洋环境本底复杂、人工γ放射性核素含量低导致目标核素测量精度低的问题,提出将CeBr₃闪烁体探测器应用于海洋γ放射性核素原位测量的方案。通过MC模拟,计算分析了CeBr₃探测器对海洋环境中常见人工γ放射性核素的探测效率、有效探测距离、在海水中的本底能谱(包括探测器自身放射性)、最小可探测活度浓度(MDAC)等,并与传统NaI(Tl)、LaBr₃(Ce)探测器的性能进行了对比分析。研究结果表明,所提出的海洋原位γ放射性测量方案能够弥补传统低分辨率NaI(Tl)探测器与复杂本底LaBr₃(Ce)探测器在海洋环境下对γ射线测量的不足,对提升海洋原位γ探测器在海洋放射性污染监测的智能预警能力以及对海洋环境资源的保护能力等方面具有重要意义。     

MC模拟HPGe探测器探测效率

利用MCNP法对HPGe探测器探测效率进行了模拟研究。实验选用~(152)Eu、~(137)Cs和~(60)Co标准源对HPGe探测器的探测效率进行刻度,并对模拟值和实验值进行了比较讨论。结果表明:与Geant4模拟结果相比,MCNP对HPGe探测器的模拟探测效率更能与实际探测效率吻合。此实验结果可为高性能HPGe探测器的设计与研发提供参考。     

放射性核素核查氙归档样品HPGe γ谱仪测量源的制备

惰性气体氙的监测是全面禁止核试验条约(CTBT)放射性核素核查的重要内容。为促进氙监测技术能力的提高,条约组织国际监测系统(IMS)司安装和认证组(ICG)2007年组织了惰性气体氙归档样品在台站和实验室间的传递实验。实验室在采用高纯锗伽玛(HPGeγ)谱法测量分析归档样品中放射性氙同位素活度时,需将样品气体中的氙高效定量转移至HPGeγ测量源盒中。以活性炭低温吸附、高温解吸结合隔膜泵转移的方法进行氙样品的转移,完成了2007年度4个CTBT氙归档样品HPGeγ测量源的制备。采用气相色谱法分析确定了每个样品氙的转移效率,氙的转移效率达约80%。     

西安脉冲堆准单能γ源制备系统

γ射线及中子探测器的γ能谱响应曲线标定实验需用能量范围为100~2700keV的系列准单能γ射线源。本文主要介绍利用西安脉冲堆的跑兔辐照系统制备系列准单能γ射线源的方法,讨论样品辐照的影响因素,并给出样品活度测量中干扰核素影响的扣除方法。最后给出低、高强度源的HPGeγ谱仪和剂量仪活度测量方法。     

海水就地γ谱测量最小探测活度影响因素研究

海水就地γ谱测量可实现海洋放射性环境的实时在线监测和预警。为了确保准确测量海水中低含量的放射性核素,利用实验和MC模拟研究了Na I(Tl)就地γ谱仪本底计数、测量时间和探测效率对最小探测活度的影响。结果表明:将γ谱仪放置在合适的测量深度可减小本底计数,从而降低最小探测活度;γ射线能量、探测器晶体类型及体积、封装材料类型及厚度也会对最小探测活度产生影响。研究结果可为海水就地γ谱仪的研发和改进提供重要参考依据。     

LaBr_3(Ce)γ谱仪在燃料元件破损监测中的应用研究

为了实现用LaBr_3(Ce)γ谱仪实时监测压水堆燃料元件的破损,对该谱仪系统在燃料元件破损监测中的几个关键问题进行了研究。通过实验测试与蒙特卡罗(MC)模拟计算,提出了使用LaBr_3(Ce)γ谱仪测量一回路冷却剂中裂变产物~(135)Xe和~(88)Kr的活度浓度来判断燃料元件是否发生破损的方法,并对该方法进行了验证。对某反应堆一回路冷却剂进行测量的结果表明,基于LaBr_3(Ce)γ谱仪的燃料元件破损监测方法可有效避免监测中的干扰因素的影响,降低了定量测量中的不确定度。     

MC法刻度水中γ放射性在线监测装置探测效率

检验了蒙特卡罗(MC)方法刻度水中γ在线监测装置探测效率的可行性和准确性。用MCNP4C模拟装置中的Na I探头对水中~(137)Cs和~(60)Co的探测效率,与点源代替体源效率标定的实验结果相比较,偏差范围小于10%。再根据模拟计算的全能峰探测效率刻度曲线,估算水中γ核素的活度浓度,与实验室取样分析的偏差为-12.6%。结果表明,基于正确的MC计算模型,模拟Na I对水体γ放射性的探测效率,简便易行,可应用于工业废水及饮用水等领域在线γ监测的效率刻度工作。