基于能量甄别方法的放射性气溶胶测量技术研究

发布时间：2020-08-25 15:18

【摘要】：放射性气溶胶摄入是造成职业和公众内照射的主要原因,放射性气溶胶可分为天然和人工放射性气溶胶,其中核设施工作场所产的生长寿命人工超铀核素气溶胶,半衰期长且毒性大,吸入后对场所内工作人员会产生职业照射。因此,快速准确的人工放射性气溶胶测量是开展工作场所辐射防护和职业照射评价工作的重要需求。能量甄别法是常用的快速测量人工放射性气溶胶的方法,其中补偿系数K是该方法最主要的参数,其大小及稳定性受到取样滤膜自吸收、测量过程的时间分配、空气层厚度以及探测器分辨率等多种因素的影响,本文针对各项因素对K值的影响进行了理论计算、蒙特卡罗模拟和实验分析,对使用能量甄别法快速测量人工α放射性气溶胶进行了多参数优化研究。论文首先对各种市售滤膜进行了 α粒子自吸收因子、抽气阻力和过滤效率测试,并根据实验结果选取聚四氟乙烯滤膜作为取样滤膜;随后理论计算并导出了放射性核素在滤膜上衰变规律,据此分析了补偿系数K的时间依赖特性,发现补偿系数K随样品取样、等待及测量时间的改变分别有着各自的变化规律;最后使用MCNPX软件模拟了探测器空气层对α粒子能谱测量的影响,模拟结果表明降低测量腔室真空度对于减少能谱拖尾有着明显的改善,在气压为10 kPa时便可达到与完全真空时相近的结果。本文在实验室条件下还对取样滤膜和时间分配方案进行了合理的选择,并就本方法的探测下限和补偿效果进行了分析。结果表明:在氡、钍及其子体浓度100～200 Bq/m3的条件下,探测下限可以达到7.9×10-2Bq/m3;而通过能量甄别法补偿测得的人工气溶胶活度也与衰变法所测结果的误差小于20%。实现了对场所内放射性气溶胶快速测量的目的,并可以对工作人员完成操作后的内照射剂量快速估算。
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL81
【图文】：

曲线,滤膜,能谱测量

＾＾１３］等提出使用表面收集特性高的滤膜获以取锐度较高的能谱，将有利于在放射性气溶逡逑胶监测中把人工放射性核素与天然本底加以区分。法国Ｅｉｃｈｒｏｍ公司为此生产了专用于逡逑放射性气溶胶能谱测量的滤膜，并进行了相应的性能测试（图１．１所示），其能谱测量效逡逑果显著优于传统的纤维素滤膜和玻璃纤维滤膜，可以实现氡、钍本底的准确扣除（蓝色逡逑曲线为测量实测ａ谱。红色为氡、钍补偿扣除后的ａ谱）。Ｔ．Ｇｅｒｙｅｓ逦等人提出ａ粒子逡逑能量在过滤材料中的吸收不仅对测量计数产生损失更是影响ａ谱慢化最重要的影响因逡逑子，同时通过蒙特卡罗模拟的方法对实验中所用滤膜的自吸收系数进行了计算，用于在逡逑测量时修正0［粒子在滤膜中因自吸收而带来的计数损失。逡逑２逡逑

谱线,自吸收,空气层,滤膜

在图２．２邋（ａ）所示的理想情况下，该问题很简逡逑单，只需根据峰位漂移等影响设置好能量甄别阈值即可实现分别测量。逡逑＾邋Ｉｆａｉｉ－ｌｒ邋１＼邋７邋＾逡逑￣逦４逦６逦８逦ＫＴ逡逑粒ＶｆｅＶ逡逑ａ＾ｌｍ邋逦逦＾逡逑相逦逦逦逦逦—逡逑对逦（ｂ）逡逑数逦．逡逑＿＿＿逦’邋■逦．逦■邋Ｉ逦Ｉ逦＞ｗ逦Ｉ逡逑￣逦４逦７＾６逦ｓ逦１１５逡逑１Ｘ１邋粒子能量，ＭｅＶ逡逑图２．２滤膜上测量到的ａ能谱逡逑但在实际测量中，由于样品本身自吸收和空气层的吸收等因素的影响，使得天然本逡逑底的ａ能量慢化，不仅使ＲａＡ的ａ谱甚至是ＲａＣ的ａ谱线拖尾至“人工道”范围内引起逡逑计数，如图２．２邋（ｂ）所示。实验证明，天然氡、钍子体ａ谱拖尾至“人工道”的那部分计逡逑数与其留在“天然道”内的计数之间有一确定的比例关系：逡逑％邋＝尤＝常数逦２－１逡逑式中，Ｋ为补偿系数；凡为天然放射性氡、钍子体能谱“拖尾”至“人工道”的计数；逡逑Ｎ２为其留在天然道内的计数。逡逑“人工道”实际测量到的ａ计数用Ｎ３表示，则人工ａ放射性的计数Ｎ为：逡逑Ｎ邋＝邋Ｎ＾－逦２－２逡逑那么

示意图,放射性气溶胶,过程,示意图

基于能最甄别方法的放射性气溶胶测量技术研究偿系数Ｋ值越小，越有利于降低其值的涨落，减小本底对测量的干扰，同低仪器的探测下限和响应时间。而影响补偿系数Ｋ值的因素有很多，例如构参数、取样条件、测量环境等等，因此要求在工作场所无人工放射性时及，取样测量条件，多次测定补偿系数Ｋ值求出平均值它，以反取代Ｋ系数Ｋ的影响因素分析逡逑气溶胶过滤样品的测量过程如图２．３所示：逡逑

【参考文献】