特殊環(huán)境中氣載放射性物質(zhì)的監(jiān)測(cè)研究

摘要：本文對(duì)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(shí)驗(yàn)，并根據(jù)后期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，詳細(xì)探討兩者的測(cè)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(cè)量

中圖分類號(hào)：X837 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(cè)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(huì)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(huì)存有β放射性。放射性氣體以及放射性氣溶膠會(huì)一同出現(xiàn)在空氣中，但是在后期的測(cè)量環(huán)節(jié)，要想保證數(shù)據(jù)的科學(xué)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)期間，經(jīng)常會(huì)使用的方式是對(duì)所需要測(cè)試的氣體做過(guò)濾處理，將顆粒狀的放射性氣溶膠保存在濾紙以及實(shí)驗(yàn)布中，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)測(cè)試處理的空氣和濾紙上的放射性數(shù)據(jù)，就會(huì)檢測(cè)出相對(duì)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(cè)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?yàn)楣ぷ餍再|(zhì)的原因，需要遠(yuǎn)離核電站，所以對(duì)檢測(cè)放射性設(shè)備的靈敏程度要求低。但是也有極個(gè)別的狀況，在一些特殊的場(chǎng)合，會(huì)需要相對(duì)應(yīng)的測(cè)量設(shè)施具備較強(qiáng)的靈活性，對(duì)測(cè)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(qiáng)度較強(qiáng)，所以相對(duì)應(yīng)的測(cè)算環(huán)境和設(shè)備要求多。β放射性氣溶膠由于需要測(cè)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(huì)提升測(cè)量的精準(zhǔn)程度。在測(cè)量期間，空氣的吸收劑量應(yīng)當(dāng)符合相對(duì)應(yīng)的照射范圍，β放射性氣體的濃度值下限應(yīng)當(dāng)設(shè)定為1.85Bq/L中，測(cè)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)量

在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，需要測(cè)試的零件應(yīng)當(dāng)使用塑料閃爍裝置，采用光電倍增管測(cè)量被檢測(cè)物體所發(fā)出的光，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)之后，會(huì)經(jīng)由放大效果處理，轉(zhuǎn)送到相對(duì)應(yīng)的線路管理裝置中。塑料閃爍裝置有較多的優(yōu)勢(shì)，較為明顯的是其容易被加工，綜合實(shí)驗(yàn)的性能較為穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)極端的數(shù)據(jù)狀況，耐輻照程度強(qiáng)，閃爍的減弱環(huán)節(jié)短，由于具備上述的特點(diǎn)，經(jīng)常會(huì)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(qiáng)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(guò)。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(cè)試，85Kr氣體源內(nèi)部的活度應(yīng)當(dāng)采用專業(yè)的活度測(cè)量設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)測(cè)量之后，會(huì)得出相對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的活度濃度。塑料閃爍會(huì)敏感的感應(yīng)γ射線，因?yàn)樵诟邚?qiáng)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(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量之后，分析結(jié)果，空氣吸收劑量率會(huì)在高強(qiáng)度的照射環(huán)境狀況中，計(jì)數(shù)率能夠低于5cpm。一旦經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)測(cè)量的空氣中存在的放射性濃度被測(cè)量為1.85Bq/L時(shí)，相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)率就會(huì)在100cpm之間，時(shí)間會(huì)被控制在1min之內(nèi)。經(jīng)過(guò)上述的數(shù)據(jù)能夠得出γ射線以及統(tǒng)計(jì)漲落存在誤差數(shù)據(jù)概率較低。

在數(shù)據(jù)的測(cè)量和高計(jì)數(shù)率中會(huì)出現(xiàn)大量的漏計(jì)數(shù)狀況，工作人員需要思考其中的測(cè)量過(guò)程，盡可能減少相對(duì)應(yīng)的失誤率。在早期的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)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(hào)裝置整理電路。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，只有在1.85×105Bq/L中，相對(duì)應(yīng)的漏計(jì)數(shù)會(huì)在5%上下，此類漏計(jì)數(shù)據(jù)可以在后期的信息處理環(huán)節(jié)中被修正。信號(hào)處理電路能夠以單片機(jī)裝置為主體，與相對(duì)應(yīng)的率表電路進(jìn)行對(duì)比，具備時(shí)間常數(shù)會(huì)遵循計(jì)數(shù)率的改動(dòng)而做以調(diào)整、漏計(jì)數(shù)自主改正以及電子線路自動(dòng)檢驗(yàn)等優(yōu)勢(shì)[2]。

3 放射性氣溶膠測(cè)量

濾紙過(guò)濾是一種較為常見的濃縮取樣方式，在此過(guò)程中，需要工作人員注意的環(huán)節(jié)是應(yīng)當(dāng)把控天然放射行氣溶膠的濾紙截留過(guò)程。由于天然放射性氣溶膠會(huì)存在于空氣當(dāng)中，所以在早期的測(cè)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(lái)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(huì)普遍存在于164μs-26.8min，大約的濃度會(huì)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?yàn)槲覈?guó)室內(nèi)和室外的氡子體存在差值，以至于需要進(jìn)行測(cè)量的裝置探測(cè)應(yīng)當(dāng)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(duì)后期測(cè)量數(shù)據(jù)的干擾，需要利用α/β測(cè)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(cè)量過(guò)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備上顯示的數(shù)據(jù)趨于一種浮動(dòng)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(cè)量的下限。因?yàn)槿斯し派湫缘臍馊苣z在本質(zhì)上是一種存在時(shí)間較長(zhǎng)的物質(zhì)，天然的放射性氣溶膠半衰期持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，以至于此測(cè)量裝置會(huì)采用延時(shí)計(jì)算的方式減少天然放射性氣溶膠自身限制性對(duì)后期數(shù)據(jù)的干預(yù)性。在前期的設(shè)定環(huán)節(jié)中，無(wú)論是測(cè)量道還是需要延遲的測(cè)量道，均能夠及時(shí)的計(jì)算空氣中存在的氣溶膠濃度，有效采用延時(shí)衰變的方式降低天然放射性氣溶膠對(duì)后期數(shù)據(jù)值所帶來(lái)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(huì)釋放出α射線，所以需要利用高強(qiáng)度的β/γ效率能夠?qū)⒙?lián)三苯閃爍裝置作為探測(cè)媒介，之后在相對(duì)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(jìn)入到閃爍體的概率，但是對(duì)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(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而對(duì)其進(jìn)行放大處理。因?yàn)樵跍y(cè)試中所選用的聯(lián)三苯閃爍裝置不會(huì)對(duì)γ射線有過(guò)多的敏感性，所以此實(shí)驗(yàn)無(wú)需對(duì)γ射線做以屏蔽處理。在后期的取樣和測(cè)量期間，應(yīng)當(dāng)保證及時(shí)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(huì)存有放射性的氣溶膠殘留在濾紙上，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)先被人工放射性氣溶膠所檢測(cè)出，及時(shí)道探頭裝置經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，被傳送到延遲道探頭中，因?yàn)闀r(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)促使濾紙上面殘留少量的天然放射性氣溶膠，并且會(huì)由于時(shí)間的延長(zhǎng)，存在的程度會(huì)有所減少，但是對(duì)人工放射性氣溶膠的干預(yù)性不強(qiáng)。濾紙上方的移動(dòng)速度能夠自動(dòng)判斷計(jì)數(shù)率，并根據(jù)其變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，此類設(shè)施中會(huì)存在三種不同的濾紙移動(dòng)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(duì)應(yīng)的測(cè)量值也會(huì)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(hào)處理電路中會(huì)參考相對(duì)應(yīng)的漏計(jì)數(shù)值的干預(yù)，將放大裝置內(nèi)部對(duì)外輸出脈沖寬度設(shè)定為固定值，利用高速信號(hào)裝置的處理，能夠保持漏計(jì)數(shù)據(jù)固定在自動(dòng)修正的環(huán)境下，經(jīng)過(guò)多種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析之后，工作人員能夠測(cè)定漏計(jì)數(shù)對(duì)后期的數(shù)值影響較少[3]。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)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(cè)量數(shù)據(jù)，有利于為后期的實(shí)驗(yàn)做理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-02-22

作者簡(jiǎn)介：朱維韜（1990-），男，漢族，本科學(xué)歷，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)檩椛浞雷o(hù)與環(huán)境保護(hù)，流出物監(jiān)測(cè)。