放射性泄漏气体快速检测技术研究

发布时间：2020-06-19 23:15

【摘要】：随着核能和核技术的广泛应用,放射性监测作为保证核设施辐射安全的重要技术手段日益受到重视。放射性气体快速监测是表征核设施泄漏最直接、最灵敏的技术手段之一,其技术难点在于快速和高灵敏度。本文利用膜分离与超低温吸附相结合的技术手段高效富集所关切的放射性氙气体,并采用HPGeγ谱仪快速测量,研究建立了放射性泄漏气体快速、高灵敏度检测技术,能够为核设施的泄漏检测以及其它核安全检测及评估提供技术支持。分析研究了氙的理化特性和吸附剂孔结构表征方法,在此基础上,设计了77K温度下氙的动态吸附测试平台,实验研究了77K温度下碳分子筛对氙的动态吸附特性,获取了该温度下氙的动态吸附系数并分析了影响氙超低温吸附性能的关键因素,实现了氙吸附剂和工作条件的优选。实验研究了分子筛类吸附剂对CO_2、H_2O和CO等气体的除杂特性,并优选了除杂剂。基于中空纤维膜分离气体理论,设计了除杂特性实验装置,实验选择了高性能的聚酰亚胺中空纤维膜作为膜组件,并获得了最优膜组配方式及工作条件。深入研究了放射性氙现场测量技术,给出了两种测量模式下取样/测量过程中放射性氙活度变化的公式;提出了非均匀分布吸附柱放射性气体探测效率校准方法,基于平衡吸附理论模拟动态吸附的氙在吸附柱内的分布,结合Geant4程序模拟的分段效率,以放射性氙分布份额为权值加权计算,实现了HPGe探测器对包含复杂几何结构吸附柱的一体化吸附/测量样品盒的探测效率校准。基于提出的超低温吸附、中空纤维膜除杂、低本底放射性测量相结合的技术路线,研制了放射性氙气体快速检测系统,实现了放射性氙气体快速、高灵敏度测量。达到的技术指标如下:氙回收率大于70%;~(133)Xe、~(135)Xe在30 min的采样/测量周期内的MDC分别达到5.1 Bq/m~3、0.5 Bq/m~3。该系统对~(133)Xe的MDC是同领域惰性气体快速测量设备MDC的1/1.8×10~4~1/800,分析周期是XESPM-Ⅲ等现场视察惰性气体设备的1/40;测量结果的标准不确定度小于16%。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL81

【参考文献】

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本文编号：2721476