后處理廠溶解尾氣中I-129的測(cè)量研究

黃華

中核四0四有限公司物理保健與核環(huán)保中心第三監(jiān)測(cè)站 甘肅嘉峪關(guān) 735100

I氣體是具有低毒性、超長(zhǎng)長(zhǎng)壽命的放射性核素，經(jīng)過(guò)β轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定核素衰變方式Xe，期間放出194kev能量的同時(shí)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(duì)人體健康造成長(zhǎng)期潛在威脅。對(duì)其進(jìn)行測(cè)量并嚴(yán)格控制其向環(huán)境的排放，從而減少環(huán)境污染，降低公眾受照風(fēng)險(xiǎn)，具有很重要的意義。

1 系統(tǒng)概況

I-129/Kr-85氣體連續(xù)監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)，是監(jiān)測(cè)工藝溶解尾氣中的I-129和Kr-85氣體的儀器。本系統(tǒng)是用PMP-6真空泵通過(guò)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(jīng)過(guò)除濕器、前置預(yù)過(guò)濾器、I-129 收集的活性炭盒（?漬TEDA三乙烯二胺）、Kr-85探頭的測(cè)量小室，最后再返回溶解尾氣排放管。其中對(duì)I-129的監(jiān)測(cè)，探頭采用NaI（Ti）閃爍體監(jiān)測(cè)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(nèi)，儀器對(duì)其進(jìn)行一段時(shí)間的測(cè)量），先采用1000Bq的I-129標(biāo)準(zhǔn)源刻度儀器能量峰的感性區(qū)，再對(duì)活性碳盒進(jìn)行測(cè)量：對(duì)Kr-85的監(jiān)測(cè)，探頭采用塑料閃爍體測(cè)量Kr-85的β放射性，方式為實(shí)時(shí)測(cè)量法。該系統(tǒng)還包括一部溶解尾氣排放的流量測(cè)量和溫度測(cè)量，幫助計(jì)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(cè)量影響因素分析

2.1 水汽對(duì)測(cè)量的影響

在調(diào)試階段曾經(jīng)發(fā)生由于水汽過(guò)大導(dǎo)致前置預(yù)過(guò)濾器的濾布堵塞而破裂，這樣尾氣中的雜質(zhì)核素會(huì)污染測(cè)量小室，同時(shí)也導(dǎo)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(yù)過(guò)濾器有效性，考慮去除水汽是必須的。

2.2 Kr-85氣體對(duì)測(cè)量的影響

I-129氣體的測(cè)量使用NaI（Ti）閃爍體測(cè)量其γ射線。I-129是一種長(zhǎng)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(lái)說(shuō)，I-129的γ能量很低，很容易被其它高能量的γ核素產(chǎn)生的康普頓坪所掩蓋，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量；其次從排放量來(lái)說(shuō)，129I已經(jīng)過(guò)淋洗塔和碘吸附塔中處理過(guò)，而85Kr基本上未經(jīng)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(gè)數(shù)量級(jí)以上。因此在尾氣煙道上取樣連續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)，高濃度的85Kr對(duì)129I的測(cè)定造成嚴(yán)重干擾[2]。

系統(tǒng)在熱試驗(yàn)期間，就發(fā)生過(guò)。實(shí)驗(yàn)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(fā)現(xiàn)這兩個(gè)曲線的趨勢(shì)基本一致，與資料顯示的溶解過(guò)程中Kr-85氣體排放趨勢(shì)一致，因此得出結(jié)論Kr-85氣體排放的測(cè)量是準(zhǔn)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(chǎn)生的康普頓坪位置。當(dāng)I-129的的收集量太少，很可能被kr-85的康普頓坪淹沒(méi)掉；綜上，我們得出結(jié)論是：

由于I-129的測(cè)量小室200ml，而Kr-85無(wú)論從排放量還是γ能量來(lái)說(shuō)，在I-129的測(cè)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(cè)量中，必須考慮盡量去除Kr-85對(duì)I-129測(cè)量的影響。

2.3 活性炭吸附效率對(duì)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(xué)與物理特性基本一致，因此以下數(shù)據(jù)延用的是一般的碘進(jìn)行分析。

從資料[1]和I-129氣體測(cè)量?jī)x器的運(yùn)行參數(shù)[2]比較，甲基碘的活性炭吸附效率可達(dá)99.9%以上。因此排除其它影響，活性炭吸附碘在運(yùn)行狀態(tài)下效率很高，吸附效率的影響可以忽略。

3 I-129測(cè)量影響因素的排除

3.1 水汽的影響排除

在取樣頭和預(yù)過(guò)濾器之間增加除濕器，內(nèi)加變色硅膠以便于操作人員辨識(shí)除濕器是否失效。變色硅膠正常為藍(lán)色，失效時(shí)為無(wú)色，在失效前必須更換硅膠[3]。

3.2 Kr-85的影響排除

透過(guò)查找相關(guān)資料，吸附在活性炭上的kr-85氣體，在氣流擾動(dòng)下很容易從活性炭中解析出來(lái)。因此實(shí)驗(yàn)人員使用干凈氣體對(duì)活性炭盒進(jìn)行吹掃，試驗(yàn)表明碳盒中只剩I-129。然后測(cè)量I-129的計(jì)數(shù)，人工計(jì)算其排放量。試驗(yàn)人員為防止在這一過(guò)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(jìn)行比色分析。淀粉溶液的比色分析結(jié)果顯示，I-129為0.003mg/ml，可以忽略這一過(guò)程I-129的損失。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析及經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，影響I-129測(cè)量的主要原因?yàn)樗蚄r-85氣體。水汽的影響，通過(guò)4.1增加除濕器，可以顯著降低相對(duì)濕度≤30%`，達(dá)到預(yù)期除濕目的；Kr-85氣體的影響，通過(guò)4.2節(jié)試驗(yàn)結(jié)果表明，I-129的測(cè)量改為離線式測(cè)量，并用干凈氣體吹掃，可以達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的。