特殊環(huán)境中氣載放射性物質(zhì)的監(jiān)測研究

摘要：本文對特殊環(huán)境下氣載放射性物質(zhì)中β放射性氣體以及β放射性氣溶膠做以實驗，并根據(jù)后期的實驗結(jié)果進行分析，詳細探討兩者的測量結(jié)果，希望能為相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：特殊環(huán)境;放射性物質(zhì);氣體測量

中圖分類號：X837 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.105

Abstract：This paper，beta-radioactive gases and beta-radioactive aerosols in air-borne radioactive substances under special environment are tested，and their measurement results are analyzed according to the later experimental results.

Key words：Special environment;Radioactive material;Gas measurement

1 氣載放射性物質(zhì)的檢測研究概述

核設(shè)施附近空氣中產(chǎn)生氣載放射性的是一種裂變和活化的物質(zhì)，主要會以氣體或者氣溶膠的狀態(tài)存在于空氣中。其中放射性氣體內(nèi)部多為惰性氣體，但是以氣溶膠狀態(tài)出現(xiàn)的活化產(chǎn)物就歸屬為一種放射性核素。此種物質(zhì)在衰變期間會存有β放射性。放射性氣體以及放射性氣溶膠會一同出現(xiàn)在空氣中，但是在后期的測量環(huán)節(jié)，要想保證數(shù)據(jù)的科學性，需要將兩者分離，以便于確定氣體中所存有的放射性物質(zhì)濃度。在進行實驗期間，經(jīng)常會使用的方式是對所需要測試的氣體做過濾處理，將顆粒狀的放射性氣溶膠保存在濾紙以及實驗布中，經(jīng)過檢驗測試處理的空氣和濾紙上的放射性數(shù)據(jù)，就會檢測出相對應(yīng)的放射性氣體和氣溶膠濃度。β放射性氣體以及β放射性氣溶膠測量設(shè)施是在核電站建設(shè)環(huán)節(jié)中經(jīng)常被使用的設(shè)備，工作人員在日常的工作中因為工作性質(zhì)的原因，需要遠離核電站，所以對檢測放射性設(shè)備的靈敏程度要求低。但是也有極個別的狀況，在一些特殊的場合，會需要相對應(yīng)的測量設(shè)施具備較強的靈活性，對測量區(qū)域要求高，此種需求往往存在于潛艇等裝備中。β放射性氣體的監(jiān)管設(shè)施能夠適應(yīng)潮濕的環(huán)境，γ射線強度較強，所以相對應(yīng)的測算環(huán)境和設(shè)備要求多。β放射性氣溶膠由于需要測算出子體的平衡程度，但是此條件較難滿足，需要在特殊外部條件下，才會提升測量的精準程度。在測量期間，空氣的吸收劑量應(yīng)當符合相對應(yīng)的照射范圍，β放射性氣體的濃度值下限應(yīng)當設(shè)定為1.85Bq/L中，測試的上限在1.85×105Bq/L范圍內(nèi)，確保數(shù)據(jù)均能夠在有關(guān)的標準測量條件之下，促使空氣內(nèi)部的天然放射性氣溶膠的濃度小于1×10-2Bq/L的狀態(tài)之內(nèi)，設(shè)定β放射性氣溶膠的濃度下限不能低于7.4×10-3Bq/L中，上限保持在7.4×102Bq/L內(nèi)[1]。

2 放射性氣體測量

在實驗的過程中，需要測試的零件應(yīng)當使用塑料閃爍裝置，采用光電倍增管測量被檢測物體所發(fā)出的光，將其轉(zhuǎn)換成電信號之后，會經(jīng)由放大效果處理，轉(zhuǎn)送到相對應(yīng)的線路管理裝置中。塑料閃爍裝置有較多的優(yōu)勢，較為明顯的是其容易被加工，綜合實驗的性能較為穩(wěn)定，不會出現(xiàn)極端的數(shù)據(jù)狀況，耐輻照程度強，閃爍的減弱環(huán)節(jié)短，由于具備上述的特點，經(jīng)常會被用于溫度高以及空氣濕度高的環(huán)境條件中。要想提升靈敏效果，工作人員需要加強閃爍裝置和放射性氣體兩者之間的接觸范圍，例如，可以將塑料閃爍裝置做成球形，有利于放射性氣體從球腔迅速的穿過。一旦球腔內(nèi)部被抽空之后，需要工作人員加入85Kr的氣體源，以用作刻度測試，85Kr氣體源內(nèi)部的活度應(yīng)當采用專業(yè)的活度測量設(shè)備進行檢驗，經(jīng)過嚴格的數(shù)據(jù)測量之后，會得出相對應(yīng)標準的活度濃度。塑料閃爍會敏感的感應(yīng)γ射線，因為在高強度的γ射線區(qū)域內(nèi)采用此種設(shè)備，所以需要工作人員在此設(shè)備的外部增加12cm厚的鉛屏蔽裝置，以便于屏蔽外部環(huán)境中的γ射線，防止對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。經(jīng)過系統(tǒng)的實驗測量之后，分析結(jié)果，空氣吸收劑量率會在高強度的照射環(huán)境狀況中，計數(shù)率能夠低于5cpm。一旦經(jīng)過檢驗測量的空氣中存在的放射性濃度被測量為1.85Bq/L時，相對應(yīng)的計數(shù)率就會在100cpm之間，時間會被控制在1min之內(nèi)。經(jīng)過上述的數(shù)據(jù)能夠得出γ射線以及統(tǒng)計漲落存在誤差數(shù)據(jù)概率較低。

在數(shù)據(jù)的測量和高計數(shù)率中會出現(xiàn)大量的漏計數(shù)狀況，工作人員需要思考其中的測量過程，盡可能減少相對應(yīng)的失誤率。在早期的設(shè)計環(huán)節(jié)中，應(yīng)當加強放大裝置的輸出脈沖寬度，并將其控制在合理的范圍數(shù)據(jù)內(nèi)（脈沖高度1/2），利用高速信號裝置整理電路。大量的實驗數(shù)據(jù)顯示，只有在1.85×105Bq/L中，相對應(yīng)的漏計數(shù)會在5%上下，此類漏計數(shù)據(jù)可以在后期的信息處理環(huán)節(jié)中被修正。信號處理電路能夠以單片機裝置為主體，與相對應(yīng)的率表電路進行對比，具備時間常數(shù)會遵循計數(shù)率的改動而做以調(diào)整、漏計數(shù)自主改正以及電子線路自動檢驗等優(yōu)勢[2]。

3 放射性氣溶膠測量

濾紙過濾是一種較為常見的濃縮取樣方式，在此過程中，需要工作人員注意的環(huán)節(jié)是應(yīng)當把控天然放射行氣溶膠的濾紙截留過程。由于天然放射性氣溶膠會存在于空氣當中，所以在早期的測量環(huán)節(jié)中，工作人員需要去掉天然放射性氣溶膠所帶來的干擾。天然放射性氣溶膠內(nèi)部的成分主要為氡子體，其半衰期會普遍存在于164μs-26.8min，大約的濃度會處于10-3-5×10-2Bq/L中，其中是由212Pb以及212Bi所構(gòu)成的，大約的半衰期為10.6h以及1.1h，濃度大約為3×10-5-1.7×10-3Bq/L。因為我國室內(nèi)和室外的氡子體存在差值，以至于需要進行測量的裝置探測應(yīng)當設(shè)定在下限值，以便于可以和室外的天然放射性氣溶膠濃度相吻合。要想減少天然放射性氣溶膠對后期測量數(shù)據(jù)的干擾，需要利用α/β測算的方式。但是在大多數(shù)的環(huán)境中，由于天然放射性的氣溶膠子體難以保證自身的平衡狀況，以至于上述比值經(jīng)常在測量過程中趨于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。在此環(huán)節(jié)中，人工放射性氣溶膠的濃度一旦降低，就會導致設(shè)備上顯示的數(shù)據(jù)趨于一種浮動的狀態(tài)，以至于在后期的天然放射性的氣溶膠子體中不能減少需要測量的下限。因為人工放射性的氣溶膠在本質(zhì)上是一種存在時間較長的物質(zhì)，天然的放射性氣溶膠半衰期持續(xù)時間不長，以至于此測量裝置會采用延時計算的方式減少天然放射性氣溶膠自身限制性對后期數(shù)據(jù)的干預性。在前期的設(shè)定環(huán)節(jié)中，無論是測量道還是需要延遲的測量道，均能夠及時的計算空氣中存在的氣溶膠濃度，有效采用延時衰變的方式降低天然放射性氣溶膠對后期數(shù)據(jù)值所帶來的干擾。

放射性氣溶膠內(nèi)部存在一些核素，在后期的衰變環(huán)節(jié)中釋放出β以及γ射線，在一定的條件下，還會釋放出α射線，所以需要利用高強度的β/γ效率能夠?qū)⒙?lián)三苯閃爍裝置作為探測媒介，之后在相對應(yīng)的探頭位置上裝置一層鋁箔，此種放置方式可以減少α粒子進入到閃爍體的概率，但是對β粒子的阻隔效果較差。工作人員需采用光電倍增管裝置將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，從而對其進行放大處理。因為在測試中所選用的聯(lián)三苯閃爍裝置不會對γ射線有過多的敏感性，所以此實驗無需對γ射線做以屏蔽處理。在后期的取樣和測量期間，應(yīng)當保證及時道探頭裝置以及延遲道探頭裝置與濾紙存在兩毫米的差距。取樣氣體中會存有放射性的氣溶膠殘留在濾紙上，在實驗時，會先被人工放射性氣溶膠所檢測出，及時道探頭裝置經(jīng)過計算之后，被傳送到延遲道探頭中，因為時間的延長會促使濾紙上面殘留少量的天然放射性氣溶膠，并且會由于時間的延長，存在的程度會有所減少，但是對人工放射性氣溶膠的干預性不強。濾紙上方的移動速度能夠自動判斷計數(shù)率，并根據(jù)其變化進行適當?shù)男拚?，此類設(shè)施中會存在三種不同的濾紙移動速度，可以設(shè)定為低速、中速以及高速三種狀態(tài)，分別為5cm/h/、50cm/h、500cm/h，三種速率之間存在較為穩(wěn)定的差距，以至于相對應(yīng)的測量值也會存在一定值的關(guān)聯(lián)。在后期的人工處理環(huán)節(jié)中，信號處理電路中會參考相對應(yīng)的漏計數(shù)值的干預，將放大裝置內(nèi)部對外輸出脈沖寬度設(shè)定為固定值，利用高速信號裝置的處理，能夠保持漏計數(shù)據(jù)固定在自動修正的環(huán)境下，經(jīng)過多種實驗數(shù)據(jù)分析之后，工作人員能夠測定漏計數(shù)對后期的數(shù)值影響較少[3]。

4 結(jié)論

經(jīng)過上述的分析，可以明確的得出在特殊環(huán)境的影響下，氣載放射性物質(zhì)的測量數(shù)據(jù)，有利于為后期的實驗做理論基礎(chǔ)。

參考文獻

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[4]周喆，王賀南，石雪壵.嚴重事故下氣載放射性排放控制研究[J].中國核電，2018，11（03）：417-421.

收稿日期：2020-02-22

作者簡介：朱維韜（1990-），男，漢族，本科學歷，中級工程師，研究方向為輻射防護與環(huán)境保護，流出物監(jiān)測。