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。     

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。     

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。     

放射性气溶胶监测仪校准

为对放射性气溶胶监测仪PIPS探测器进行效率校准,制作了~(241)Am、~(239)Pu、~(90)Sr-~(90)Y、~(204)Tl、~(60)Co及~(137)Cs电镀平面源。用准确定值的平面源对放射性气溶胶监测仪进行效率校准,分析各参数对测量结果不确定度的影响。结果表明:得到的α、β放射性气溶胶监测仪效率校准因子的测量不确定度分别为2.8%和2.6%。     

放射性气溶胶监测仪准直器优化设计

基于反符合钝化注入平面硅(PIPS)探测器设计一个合适的准直器,降低低能α粒子对β粒子计数的影响。利用Geant4软件模拟反符合PIPS探测器添加准直器前后不同能量的α粒子和β粒子探测效率,结果表明,添加准直器后α探测效率降低约18%,β能量大于0.65 MeV时,添加准直器后的β探测效率降低约0.5%。利用²⁴¹Am标准面源对反符合PIPS探测器添加准直器前后的探测效率进行实验测量,发现与理论计算的探测效率吻合好,可去掉约95%的能量小于3 MeV的α粒子。准直器可应用在气溶胶监测仪需要准确区分α粒子和β粒子计数的场合。     

α放射性气溶胶连续测量的本底扣除技术及探测灵敏度研究

为了实现核设施退役现场α气溶胶的实时连续测量,开展了针对各单独核素的天然本底跟踪补偿技术研究,并对连续测量模式下的α气溶胶探测灵敏度进行了研究。通过理论分析及实验研究,实现了α气溶胶实时连续测量过程中天然本底的α能谱向前拖尾部分的影响的自动跟踪补偿,使用该方法对天然本底进行扣除,其扣除率大于90%。使用建立的实时连续测量过程中针对各单独核素的天然本底跟踪补偿技术及气溶胶的分粒度连续取样技术进行了α气溶胶浓度连续测量模式的探测灵敏度研究,当监测时间为25 min,氡子体浓度为100 Bq·m-3时,对α气溶胶浓度连续测量的探测灵敏度为0.02 Bq·m-3。     

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。     

~(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%。     

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。