放射性惰性氣體4π疊層探測器研制

周冬冬 尤思梅 辛 杰 楊翠萍 文萬信 楊 悅 張保國王仁生 張 明

1（蘇州大學放射醫學與輻射防護國家重點實驗室 蘇州 215123）

2（蘇州大學醫學部放射醫學與防護學院 蘇州 215123）

3（中國計量科學研究院 北京 100029）

目前我國投入商業運行的核電機組共47臺，2019年1～6月全國運行核電機組累計發電量為1 600.14億千瓦時，比2018年同期上升了23.09%，核電已成為我國重要的能源組成之一。但核電站運行過程中會產生放射性廢氣排到空氣中污染環境，根據我國核電廠運行經驗，放射性惰性氣體占放射性廢氣排放總量的比例接近100%［1］，核反應過程中產生的惰性氣體主要包括85Kr、41Ar、133Xe、135Xe，其中除85K是近乎“純”β源，其余核素均以β和γ級聯發射的方式衰變［2］，該輻射混合場衰變產生的γ射線能量范圍在31～1 293.6 keV之間，β射線能量范圍在81～1 198 keV之間，對β-γ混合場的測量并對兩種射線進行甄別對核電站輻射監測和防護具有重要意義。Martz等［3］在1986年提出了二次測量法來分別得到β-γ信號，此方法雖然能一定程度上區分β-γ信號，但存在β-γ相互干擾嚴重且測量過程復雜等問題；White等［4］用ZnS（Ag）、CaF2（Eu）、NaI（Tl）三層閃爍體作為探頭外加一個光電倍增管研制了疊層探測器，可以實現同時測量α、β、γ射線，但此方法存在β 計數不準確等缺點；Farsoni等［5］、Yousefi等［6］和Alemayehu等［7］分別研制出了類似疊層結構的探測器；關于4π結構疊層探測器，目前其他國家也有一些產品，如美國在1996年Bowyer等［8］研制了ARSA系統，俄羅斯在2005年Popov等［9］研制了ARIX系統，瑞典在2003年 Ringbom 等［10］研制了SAUNA系統，法國在2004年Fontaine等［11］研制了SPALAX系統，其主要用于監測核爆炸產生的131Xem、133Xem、133Xe、135Xe，也可用于核電站惰性氣體的測量。……