后處理廠溶解尾氣中I-129的測量研究

黃華

中核四0四有限公司物理保健與核環保中心第三監測站 甘肅嘉峪關 735100

I氣體是具有低毒性、超長長壽命的放射性核素，經過β轉化為穩定核素衰變方式Xe，期間放出194kev能量的同時伴隨39.6kev的γ射線。碘元素作為人體必需的微量元素并高度富集于人體的甲狀腺中，對人體健康造成長期潛在威脅。對其進行測量并嚴格控制其向環境的排放，從而減少環境污染，降低公眾受照風險，具有很重要的意義。

1 系統概況

I-129/Kr-85氣體連續監測儀系統，是監測工藝溶解尾氣中的I-129和Kr-85氣體的儀器。本系統是用PMP-6真空泵通過取樣/返回管線將氣體從溶解尾氣排放總管抽出，氣體依次經過除濕器、前置預過濾器、I-129 收集的活性炭盒（?漬TEDA三乙烯二胺）、Kr-85探頭的測量小室，最后再返回溶解尾氣排放管。其中對I-129的監測，探頭采用NaI（Ti）閃爍體監測I-129的γ放射性，方式采用活性炭吸附法（不斷累積在活性炭盒內，儀器對其進行一段時間的測量），先采用1000Bq的I-129標準源刻度儀器能量峰的感性區，再對活性碳盒進行測量：對Kr-85的監測，探頭采用塑料閃爍體測量Kr-85的β放射性，方式為實時測量法。該系統還包括一部溶解尾氣排放的流量測量和溫度測量，幫助計算溶解尾氣中I-129/Kr-85氣體排放總活度[1]。

2 溶解尾氣中I-129氣體測量影響因素分析

2.1 水汽對測量的影響

在調試階段曾經發生由于水汽過大導致前置預過濾器的濾布堵塞而破裂，這樣尾氣中的雜質核素會污染測量小室，同時也導致活性碳盒的失效。因此為盡可能增大I-129的吸附效率，同保證前置預過濾器有效性，考慮去除水汽是必須的。

2.2 Kr-85氣體對測量的影響

I-129氣體的測量使用NaI（Ti）閃爍體測量其γ射線。I-129是一種長半衰期（T1/2=1.57×107a），I-129伴隨γ能量為29.6KeV。Kr-85的半衰期為10.756a，主要是β輻射，伴隨有γ輻射，它的γ射線能量517KeV。首先從能量來說，I-129的γ能量很低，很容易被其它高能量的γ核素產生的康普頓坪所掩蓋，無法進行測量；其次從排放量來說，129I已經過淋洗塔和碘吸附塔中處理過，而85Kr基本上未經任何處理，其高濃度致使工藝排氣尾氣中129I的含量要比它低七個數量級以上。因此在尾氣煙道上取樣連續監測時，高濃度的85Kr對129I的測定造成嚴重干擾[2]。

系統在熱試驗期間，就發生過。實驗人員取出活性碳盒，將其密封后，放到高純鍺伽瑪譜儀上分析。發現這兩個曲線的趨勢基本一致，與資料顯示的溶解過程中Kr-85氣體排放趨勢一致，因此得出結論Kr-85氣體排放的測量是準確的；Kr-85的γ能量峰很高，而I-129的γ能量峰正好處于kr-85產生的康普頓坪位置。當I-129的的收集量太少，很可能被kr-85的康普頓坪淹沒掉；綜上，我們得出結論是：

由于I-129的測量小室200ml，而Kr-85無論從排放量還是γ能量來說，在I-129的測量小室造成的康普頓坪都足以掩蓋掉I-129的γ能量峰。

因此在以后的測量中，必須考慮盡量去除Kr-85對I-129測量的影響。

2.3 活性炭吸附效率對I-129氣體的影響分析

由于I-129是碘同位素之一，它們的化學與物理特性基本一致，因此以下數據延用的是一般的碘進行分析。

從資料[1]和I-129氣體測量儀器的運行參數[2]比較，甲基碘的活性炭吸附效率可達99.9%以上。因此排除其它影響，活性炭吸附碘在運行狀態下效率很高，吸附效率的影響可以忽略。

3 I-129測量影響因素的排除

3.1 水汽的影響排除

在取樣頭和預過濾器之間增加除濕器，內加變色硅膠以便于操作人員辨識除濕器是否失效。變色硅膠正常為藍色，失效時為無色，在失效前必須更換硅膠[3]。

3.2 Kr-85的影響排除

透過查找相關資料，吸附在活性炭上的kr-85氣體，在氣流擾動下很容易從活性炭中解析出來。因此實驗人員使用干凈氣體對活性炭盒進行吹掃，試驗表明碳盒中只剩I-129。然后測量I-129的計數，人工計算其排放量。試驗人員為防止在這一過程中I-129氣體的流失，在PMP-6泵與kr-85出口增加一500ml、0.5g/l的淀粉溶液瓶作為顯色劑，在590nm處進行比色分析。淀粉溶液的比色分析結果顯示，I-129為0.003mg/ml，可以忽略這一過程I-129的損失。

4 結語

綜合以上分析及經過多次試驗，影響I-129測量的主要原因為水汽和Kr-85氣體。水汽的影響，通過4.1增加除濕器，可以顯著降低相對濕度≤30%`，達到預期除濕目的；Kr-85氣體的影響，通過4.2節試驗結果表明，I-129的測量改為離線式測量，并用干凈氣體吹掃，可以達到監測的目的。