用于放射性气溶胶连续监测仪的新型滤纸测试

合作研制了一种有较强抗拉强度、适于做成滤纸带、用于有自动走纸系统的各类气溶胶监测仪的新型滤纸。本文介绍了对这种滤纸的过滤效率、抗拉强度、放射性本底以及阻力特性等基本性能的测试结果。     

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。     

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。     

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。     

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。     

氡(气)子体气溶胶分离器的研制

为提高放射性气溶胶监测仪的灵敏度,消除天然本底即氡子体气溶胶的干扰是极为重要的。氡子体气溶胶分离器是利用氡子体气溶胶与人工放射性气溶胶的粒度特征的不同进行粒度分离采样的采样装置。将这种分离采样装置用于放射性气溶胶监测仪,在采样过程中将天然本底气溶胶预选掉大部分甚至绝大部分,这对于提高放射性气溶胶监测仪的灵敏度有极大的意义。本文对分离器的工作原理、刻度方法、实验结果以及需要注意的问题进行了介绍和讨论。     

新型放射性气溶胶在线监测仪设计

采用传统工控机作为控制/处理器的放射性气溶胶在线监测仪体积大、集成度低,在恶劣环境下容易因计算机死机、系统故障等导致仪器运行中断,为此研制了一种新型放射性气溶胶在线连续监测仪。该仪器在以高性能ARM嵌入式系统为核心的硬件和软件环境下,较好地实现了α能谱平滑、寻峰、峰位校正,天然氡钍及其子体放射性气溶胶扣除等关键技术,有效地提高了仪器的运行可靠性和稳定性。对监测仪进行了超过72 h的普通实验室环境的运行实验,测试结果表明:该仪器对α和β气溶胶的探测限分别为0.046 Bq/cm~3和0.29 Bq/cm~3。此外,通过相关试验对监测仪的准确性和稳定性进行了验证。     

氡Tu子体气溶胶分离器的研制

为提高放射性气溶胶监测仪的灵敏度，消除天然本底即氡Tu子体气溶胶的干扰是极为重要的。氡Tu子体气溶胶分离器是利用氡Tu子体气溶胶与人工放射性气溶胶的粒度特征的不同进行粒度分离采样的采样装置。将这种分离采样装置用于放射性气溶胶监测仪，在采样过程中将天然本底气溶胶预选掉大部分甚至绝大部分，这对于提高放射性气溶胶监测仪的灵敏度有极大的意义。本文对分离器的工作原理、刻度方法、实验结果以及需要注意的问题进行了介绍和讨论。     

放射性气溶胶粒度分离采样装置

一种放射性气溶胶粒度分离采样装置，涉及用于克服氡如子体干扰的人工放射性气溶胶的测量领域。该装置包括气体进入口（1）、固定架（8）、气体出口（4）和滤纸（5），特点是在固定架（8）内设有管嘴上下相对的分离管嘴（2）和收集管嘴（3），收集管嘴（3）底部与滤纸（5）封闭接触。该装置利用氡钍子体粒径小于人工气溶胶粒径的特点实现两者的分离，先测出收集到滤纸上的人工放射性，再补测氡子体衰变至可以忽略后的、可能与氡子体一起被分离的人工放射性气溶胶的放射性。本发明可用于放射性气溶胶连续监测。     

氡子体粒度分离采样器研制

根据氡子体与人工放射性气溶胶粒径的差异,研制了一套氡子体粒度分离采样器。这种装置能在采样过程中分离掉氡子体,主要采集关注的人工放射性气溶胶。使用这种采样器进行采样,可显著降低氡子体的干扰,提高监测灵敏度。该采样器经过改造,也可用于放射性气溶胶连续监测仪。     

短寿命核素气溶胶监测相关问题探讨

目前的放射性气溶胶连续监测仪或连续空气监测仪,都是针对长寿命的α放射性核素(如U,Pu)或β放射性核素(如¹³⁷Cs,⁹⁰Sr),因而在采样测量过程中都不考虑被监测核素的衰变修正。但是,包括核电站在内的具有反应堆运行的核设施,对某些短寿命放射性核素(如⁸⁸Rb,¹³⁸Cs 以及¹⁸F等)的气溶胶监测也是重要的。本文针对短寿命核素气溶胶监测中的有关问题进行讨论,提出了相关的可供监测仪器报告监测结果的实际可行的数据处理方法。     

固态气溶胶吸湿生长对过滤器检测效率的影响

本文使用加湿串联差分迁移分析仪（HTDMA）系统,研究了荧光素钠气溶胶在不同相对湿度（RH）环境中粒径的变化规律及对现场过滤效率的影响,且与NaCl气溶胶进行了对比。研究结果表明,荧光素钠气溶胶无潮解点,其粒径随相对湿度的增大而增大;NaCl有明显的潮解点,在小于75%相对湿度时,其粒径基本不变。随相对湿度的增加,直径为100 nm的荧光素钠测得的效率逐渐降低,而直径为100 nm的NaCl测得的效率在75%相对湿度以下时基本保持不变,但在大于75%相对湿度环境中大幅下降。因此,从气溶胶吸湿性能的角度来说,作为现场检测用的固态气溶胶,若保证环境相对湿度小于75%,NaCl和荧光素钠均可用于过滤器现场检测,且前者性能优于后者,但当相对湿度大于75%时,NaCl气溶胶已不能用于现场检测用途。     

Analysis of atmospheric aerosols by PIXE: the importance of real time and complementary measurements

Particle-Induced X-ray Emission (PIXE) has been used for more than 30 yr in many urban and background air pollution studies. The technique has certainly contributed to the understanding of source-receptor relationship for aerosol particles as well as to aerosol physics and chemistry. In the last few years, where aerosol issues were strongly linked to global climate change through the relationship between aerosol and atmospheric radiation points to new challenges in atmospheric sciences, where PIXE could play an important role. Also the recognition for the inter-relationship between aerosol and liquid and gas phases in the atmosphere makes important to integrate PIXE aerosol analysis with other complementary measurements. The use of Nephelometers and Aethalometers to measure scattering and absorption of radiation by aerosol particles can be done in parallel with particle filter collection for PIXE analysis. Parallel measurements of trace gases using traditional monitors as well as with new techniques such as Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) that can provide concentration of O₃, SO₂, NO₃, NO₂, HCHO, HNO₃, Benzene, Toluene, and Xylene, is also important for both urban and remote aerosol studies. They provide information that allows a much richer interpretation of PIXE data. Recently developed instruments that provide real time aerosol data such as the Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM) PM₁₀ monitor and automatic real time organic and elemental carbon analyzers provide extremely useful data to complement PIXE aerosol analysis. The concentrations of trace elements measured by PIXE comprise only 10–30% of the aerosol mass, leaving the organic aerosol characterization and measurement with an important role. The aerosol source apportionment provided by PIXE analysis can be extended with other aerosol measurements such as scattering and absorption, estimating for example, the radiative impact of each discriminated aerosol source. The aerosol bulk PIXE measurements can be complemented with soluble concentrations provided by Ion Chromatography (IC) and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS). Recent developments in remote sensing techniques and products also enhance significantly regional aerosol studies. Three-dimensional air mass trajectories should be integrated in aerosol studies for urban and remote areas. The applications of these techniques to study urban aerosols from São Paulo and Santiago de Chile have broadened extensively the scientific scope of these studies.     

133Ba活性炭滤盒源制备方法研究

¹³³Ba（T_1/2=10.51 y）因与¹³¹I（T_1/2=8.02 d）谱形相似,常作为替代核素用于碘监测仪探测效率传递标准源的制备。本文采用旋转蒸发方式制备均匀分布¹³³Ba活性炭滤盒源,经测量,各滤盒之间单位质量活性炭的净计数率相对标准偏差小于1%,符合均匀性要求。6个月稳定性结果与衰变时间修正后的活度偏差≤1%,满足稳定性要求。活度测量结果与标准溶液加入量在约1%范围内一致。采用滤纸平面源制备了指数分布状态的¹³³Ba活性炭滤盒源,对不同分布滤盒源探测效率进行测量和模拟计算,两者在3.3%范围内符合,但均匀分布与指数分布¹³³Ba滤盒源探测效率相差≥13%,建议采用多个传递标准源的方式测得碘监测仪对几种典型分布滤盒源的探测效率,以方便用户使用。     

国产滤材在气溶胶取样中的过滤特性研究

本文叙述利用天然氡、氢子体气溶胶测定滤材过滤特性的实验及其结果,给出国产滤材的过滤效率、阻力、自吸收系数、表面收集特性和大气灰尘堵塞速率等参数;分析比较了各类滤材的性能,提出选择使用滤材的建议,其中玻璃纤维型滤材具有较多的优点,更适合用于气载放射性物质取样。     

氡浓度对气溶胶监测仪判断限的影响及分析

环境中氡浓度水平对气溶胶监测仪的判断限会有所影响,本文以中国辐射防护研究院氡及子体发生系统为基础,通过改造并分别搭载国内外六台气溶胶监测仪对其进行了探究。根据实验数据给出了按照气溶胶监测仪的监测模式选用氡浓度与其判断限的相关关系建议:单次测量模式和固定式累积测量模式的气溶胶监测仪判断限与氡浓度存在线性关系,移动式累积测量模式的气溶胶监测仪判断限与氡浓度平方根为幂函数拟合关系。     

旋风组钠气溶胶去除系统性能验证

钠气溶胶是钠冷快堆发生钠火时产生的特征性产物,需通过除尘净化系统对钠气溶胶进行去除净化,以减少排放到环境的放射性剂量和钠气溶胶浓度。采用干式气固分离路线,设计了一套旋风组钠气溶胶去除系统,通过开展真实钠火环境下的钠气溶胶去除试验,考察了金属钠燃烧过程中钠气溶胶浓度变化、粒径分布、压降、去除效率等主要参数,最终认为该系统对钠气溶胶具有很高的去除效率。     

放射性气溶胶监测仪探测限检测方法研究

研究了放射性气溶胶监测仪的检测方法，即天然本底检测法和衰变检测法。两种方法不仅可检测监测仪的探测限，而且对各种监测仪探测指标的物理意义能给以正确判断。介绍了检测方法，讨论了方法必须遵循的规范性要求。     

空中取样用几种过滤材料阻力特性及过滤效率的测定

介绍了空中取样用的滤布１号、丝棉１号和丝棉２号等３种常用滤料，用凤洞测定了它们的阻力特性，用火箭采集样品和用放射性气溶胶法测定了它们的过滤效率。