气溶胶中I-131测置方法初探

发布时间：2020-09-05 07:05

　　 1-131是一种裂变产物,是核电厂发生核事故时,向环境释放的主要特征核素。同时,它也是核医学应用中用量最大的核素之一。1-131释放到空气后会形成放射性气溶胶,并以气态碘和微粒碘两种形式存在。1-131容易被人体甲状腺吸收,超过一定量后会对人们产生危害。因此,测量气溶胶中1-131浓度是辐射环境监测的重要内容。对核事故的预警、事故状况以及事故的公众剂量评价具有重要作用,同时也是核医学应用场所辐射环境测量的主要项目。其中,气态碘需用含活性炭的碘盒采集,通常使用伽玛能谱测量。收集在碘盒中的I-131浓度随深度按负指数规律变化,不是通常的均匀分布,而目前伽玛能谱主要都是利用均匀分布的体标准源来做效率刻度,不均匀分布的实验源难以制备,标准源与实际测量样品的几何分布的不一致,导致测量结果存在较大的误差。因此,研究和解决基于均匀体源效率刻度所造成的误差修正方法是非常必要的。本文通过理论模拟和实验测量相结合的方法研究基于均匀体源效率刻度所造成不均匀分布的1-131测量误差修正问题。(1)利用蒙特卡罗软件mcnp5模拟体源在GR5021、BE5030和GC4019常用探测器上的探测效率;通过实验测量体源在3种探测器上的探测效率,并对比mcnp5模拟结果与实验测量结果之间的误差。(2)利用mcnp5模拟了负指数分布参数α=0.23下,3种探测器对于不均匀分布体源的探测效率模拟结果;提出基于控制探测器测量时间实现不均匀分布的方法,使用该方法间接实现不均匀分布体源的实验验证,并对比mcnp5模拟结果与实验测量结果之间的误差。综合实验测量均匀体源的探测效率值以及mcnp5模拟的均匀与不均匀分布体源的模拟效率值,给出在3种探测器上使用均匀体源作为不均匀分布体源1-131效率刻度的修正系数。(3)用GR5021探测器模拟1-131在不同指数分布参数下正反测量状态下的探测效率,把正反测量结果取平均与用均匀分布1-131的探测效率作为效率刻度所得到的结果进行对比。(4)在某三甲医院的核医学科,利用所得不均匀分布1-131效率刻度测量方法,得出不同场所1-131的浓度以及不同形态1-131的分布。通过本文主要可得出:理论模拟体源在不同探测器上的探测效率与实验测量的探测效率误差一般在1%～15%之间。基于通过控制探测器测量时间法,得到在两种分布参数α为0.23与0.18时,不均匀分布体源与均匀分布体源探测效率之比与mcnp5模拟的不均匀分布体源与均匀分布体源的探测效率之比的相对误差均在1%～7%之间。根据均匀体源的实验测量探测效率值以及mcnp5模拟的不均匀与均匀分布体源的模拟效率值,得到用均匀分布的标准源刻度不均匀分布I-131时,GR5021、BE5030以及GC4019探测器的效率刻度值分别乘修正系数1.05、1.05、1.05。通过mcnp5模拟分析,得到用均匀分布I-131的探测效率测量碘盒正向与反向放置时的结果取平均作为不均匀分布I-131的测量结果时,误差小于0.5%。通过对核医学科微粒态1-131和气态I-131浓度的分别测量与对比,得出当给药量为400mCi时,核医学科场所中的气态I-131浓度范围5.6E-01Bq/m3～1.2E+02Bq/m3,颗 粒 态 I-131 的 浓 度 范 围1.0E-01Bq/m3～8.9E+00Bq/m3,给药室和病房中气态与颗粒态1-131的比值在0.053～0.659之间。气态1-131相对颗粒态I-131来说含量较高,且在核医学科中不同位置处,该比值差异较大。
【学位单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TL81
【部分图文】：

分别为：ＧＲ５０２１邋ＣＮ邋型）、ＧＣ４０１９邋（Ｐ邋型）、ＢＥ５０３０邋（ＢＥ邋型）。这里以邋Ｃａｎｂｅｒｒａ逡逑公司生产的ＧＲ５０２１高纯锗Ｙ谱仪为例来做说明。ＧＲ５０２１高纯锗Ｙ谱仪的形状如逡逑图２．１所示，谱仪主要由探测器、电子学器件以及Ｐｂ屏蔽室组成。ＧＲ５０２１探测逡逑器中的探头主要是由厚度为６４．４ｍｍ、直径为６４．１ｍｍ的锗晶体构成，它的能量逡逑分辨率为１．８５２ｋｅＶ邋（ＦＷＨＭ，邋１３３２ｋｅＶ６ＱＣｏ），在距离探头２５ｃｍ处对于Ｃｏ－６０逡逑发射Ｙ射线为１３３２ｋｅＶ的相对探测效率为５５％。锗晶体到炭窗（材料为碳纤维）逡逑的距离为５．２２ｍｍ，且碳窗的厚度为０．６ｍｍ，探测器中的屏蔽室为本底很低的铅逡逑室。电子学系统为Ｌｙｎｘ数字化多道系统，如图２．２所示，给出了电子学部件中逡逑的仪器分布。逡逑ｒ邋＿逡逑Ａ邋？慕逡逑＞ｐＢＭ＞邋？邋＃逡逑篇＿邋一逡逑图２．１邋ｒａｎｂｅｒｒａ公司（；Ｒ５（丨２丨型氋纯锗７谱仪逡逑铅Ｗ蔽宰逦逦逡逑电源逡逑副丨（／低川逡逑—逡逑Ｉ逡逑ＨＰＧｅ邋＿ｌｉｉｊｊＴｉ逦，ｌｗ邋＋邋ｍ逦数据处逡逑保测器逦放大器逦分桁器逦押系统逡逑电于学系统逡逑阁２．２邋ＨＰＧｅ伽玛谱仪电子学部件逡逑ＧＲ５０２１高纯锗探测器的铅室为厚１５ｃｍ的老铅，外部采用低碳钢作为框架，逡逑内部的本底也是采用极低的Ｐｂ－２１０。图２．３给出了这种探测器的本底图（没有样逡逑品时测量的谱形图）。逡逑８逡逑

２．１．１．２采样仪器逡逑所用的采样仪器为碘采样器。碘取样器的类型目前有很多１５４＃１，本实验我们逡逑用北京华瑞核安有限公司生产的便携式碘／气溶胶采样器。采样器如下图２．４所逡逑示：逡逑＿ｇＨ逡逑ｍｉ逡逑图２．４便携式碘／气溶胶采样器逡逑９逡逑

逦８０００逡逑ｃｈａｎｎｅｌ逡逑图２．３邋ＧＲ５０２丨探测器的空白本底谱图逡逑２．１．１．２采样仪器逡逑所用的采样仪器为碘采样器。碘取样器的类型目前有很多１５４＃１，本实验我们逡逑用北京华瑞核安有限公司生产的便携式碘／气溶胶采样器。采样器如下图２．４所逡逑示：逡逑＿ｇＨ逡逑ｍｉ逡逑图２．４便携式碘／气溶胶采样器逡逑９逡逑

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本文编号：2812710