RTM-11型小物品污染監(jiān)測儀性能探究與優(yōu)化改進(jìn)

杜瑞

福清核電有限公司 福建福清 350300

為保護(hù)電站工作人員及周圍居民免受/少受輻射照射，核電站對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行分區(qū)管理，控制區(qū)邊界污染測量設(shè)備的性能影響著核電站對(duì)放射性物質(zhì)的控制，直接影響著核電站周邊輻射安全。

福清核電站選用RTM-11對(duì)出輻射控制區(qū)物品進(jìn)行污染監(jiān)測。本文通過理論分析計(jì)算，探究RTM-11探測性能不足之處，通過優(yōu)化改進(jìn)，保證對(duì)出輻射控制區(qū)物品的污染監(jiān)測受控[1]。

1 表面污染限值

GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定“出輻射控制區(qū)物品β水平控制4Bq/cm2，面積取100cm2”。由于監(jiān)督區(qū)與非限制區(qū)邊界未布置表面污染監(jiān)測設(shè)備，為避免出現(xiàn)放射性物質(zhì)在非限制區(qū)不受控?cái)U(kuò)散，監(jiān)督區(qū)β水平控制在0．4Bq/cm2。

2 RTM-11技能參數(shù)介紹

RTM-11設(shè)備具體參數(shù)如下：

探測器：2個(gè)350×400mm2塑料閃爍體探測器，位于測量腔室兩側(cè)。探測器外有5mm鉛屏蔽；

本底計(jì)數(shù)：1104-1195cps；

本底測量時(shí)間：10s；

測量時(shí)間：10s；

表面刻度效率（Co-60）：33%。

3 RTM-11性能探究

MDA是污染監(jiān)測設(shè)備重要指標(biāo)，通過理論計(jì)算出RTM-11MDA，與控制區(qū)邊界污染控制標(biāo)準(zhǔn)作比較，探究RTM-11是否能達(dá)到污染管控效果[2]。

3.1 特征污染核素

壓水堆核電站一回路源項(xiàng)包括Co-58、Co-60、Cs-137等，根據(jù)各核電源項(xiàng)報(bào)告，Co-58、Co-60占比90%。Co-58半衰期10．71天，Co-60為4．17年，選取Co-60為特征核素。

圖1 Co-60衰變綱圖

3.2 探測下限

其中，K1-α：誤報(bào)警率（常數(shù)）；K1-β：探測安全限（常數(shù)）；Rb：本底計(jì)數(shù)率；tb：本底測量時(shí)間；t：測量時(shí)間；eff：探測效率。在95%的置信區(qū)間下（K1-α=K1-β=1．645），RTM-11的探測限為【148．14，154．13Bq】。

3.3 性能探究

Co-60經(jīng)過一次β衰變和兩次γ衰變，最終形成Ni-60。根據(jù)計(jì)算，RTM-11探測限【74．07,77．065Bq】,高于核電站控制標(biāo)準(zhǔn)（40Bq），達(dá)不到邊界污染控制的功能。

3.4 性能優(yōu)化分析

MDA與儀器的本底測量時(shí)間tb、測量時(shí)間t和探測效率eff成反比，與儀器本底成正比。

（1）延長本底測量時(shí)間。RTM-11設(shè)定的tb為10s，若設(shè)定為100s，其他參數(shù)保持不變，RTM-11的探測限【109．87，114．30Bq】，下降25．84%。延長tb可以降低探測限，但并不能讓設(shè)備達(dá)到核電站的污染控制水平[3]。

（2）延長測量時(shí)間．RTM-11設(shè)定的t為10s，若設(shè)定為100s，其他參數(shù)保持不變，探測限下降25．84%。由于RTM-11作為邊界控制組成部分，延長t會(huì)降低控制區(qū)退出效率，大修期間會(huì)造成擁堵。參考其他核電經(jīng)驗(yàn)，測量時(shí)間均為10s。因此不建議提高測量時(shí)間。

（3）提高探測效率eff．eff與探測器類型、放射性物質(zhì)相對(duì)探測器張角和探測器面積大小有關(guān)。提高儀器的eff能降低設(shè)備的探測下限。

（4）降低儀器的本底計(jì)數(shù)．當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，本底計(jì)數(shù)降低10倍，RTM-11探測限為【46．85，47．84Bq】，探測限下降68．38%。降低本底計(jì)數(shù)，能有效降低儀器探測限。

3.5 優(yōu)化建議

降低RTM-11探測限有效方法包括：降低儀器本底、提高儀器探測效率。

（1）增加測量腔室屏蔽面數(shù)以及屏蔽厚度降低儀器的本底計(jì)數(shù)。屏蔽厚度與屏蔽效果成正比，增加屏蔽厚度，有效降低本底計(jì)數(shù)率，進(jìn)而降低儀器的探測限。例如我們現(xiàn)場使用的RTM690型監(jiān)測儀，測量腔室四周布置有10cm鉛屏蔽，探測器（300mm×170mm），本底計(jì)數(shù)為57．31-70．10cps。RTM690探測器面積為RTM-11的50%左右，但本底計(jì)數(shù)為RTM-11的6%。

（2）更換探測器類型提高探測效率。β射線電離能力大于γ射線，β探測器探測效率高于γ探測器，可以考慮使用β塑料閃爍體探測器替換γ探測器，提高儀器探測效率，進(jìn)而降低儀器的探測下限。

4 結(jié)語

通過理論計(jì)算，RTM-11性能不滿足出控制區(qū)物品表面污染控制。優(yōu)化建議是基于理論基礎(chǔ)，使其能承擔(dān)邊界放射性物質(zhì)控制的功能，保證核電站廠區(qū)的輻射安全。