低本底氚濃度測量儀的研制.pdf

1、在核工業(yè)系統(tǒng)中有很多地方涉及到氚的職業(yè)照射,其中最典型的是核電站,無論是重水反應堆還是輕水反應堆中都會產生一定數量的氚。此外核裂變反應堆、放射性同位素生產堆、核潛艇動力堆以及正在研究的核聚變堆等核設施也向環(huán)境中釋放氚。根據《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃(2005-2020年)》,我國核電在未來幾年將進入一個快速發(fā)展時期,以及我國于2006年參加國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)計劃等都為我國氚相關技術的研究提供了很好的發(fā)展機遇。氚的監(jiān)測與控制,

2、以及安全防護與環(huán)境影響正在成為一個專門的研究領域。
　　 國外開展氚技術的研究與開發(fā)較早,1952年Faltings及Harteck等人就開始采用高靈敏度的放射性測量方法,測出了重水樣品中氚的含量,現在國外如德國的BERTHOLD公司、美國的AMETEK公司、法國的Canberra公司等跨國公司研制的環(huán)境氚污染監(jiān)測儀一般都實現了低本底,寬量程自動切換,數據自動記錄,儲存等功能,但其價格一般都比較昂貴。我國上世紀70年代末開始開展

3、氚監(jiān)測技術研究,近年來隨著我國核技術的發(fā)展,國內研究機構不斷追蹤國外氚監(jiān)測技術進展,完善國內氚污染監(jiān)測儀器,取得了一定的成果,如:中國輻射防護研究院研制的TAM系列空氣中氚監(jiān)測儀,但這些儀器和國外相比,在探測下限、測量精度和探測效率方面還有差距。
　　 因此,本文在科技部科技基礎性工作專項《基于RBF算法的低本底核輻射監(jiān)測技術與設備研究(編號:2008IM040500)》和與中國工程物理研究院合作研發(fā)的《HIB-01氣態(tài)氚濃度污

4、染測量儀》項目的共同支持下,開展低本底氚濃度測量儀的研制,主要完成了以下幾方面的工作:
　　 (1)選擇正比計數器、設計抽真空裝置為了更加準確地測量樣品氣體中氚的濃度,降低環(huán)境本底的干擾,將選擇的正比計數器內部加工成密封的測量室,并設計加工配套的抽真空裝置。在測量前用真空泵將測量室抽成真空,再向測量室中充入樣品氣體和P101氣體(90％氬氣+10％甲烷)進行測量。同時可以在高溫下對正比計數器進行清洗,減少氚的記憶效應。
　

5、　 (2)完成信號的獲取、處理功能前置放大器緊隨探測器之后,其功能是將探測器采集到的微弱電荷信號轉換成脈沖信號。其中在硬件設計中,信號的低噪和濾波處理是主要關注的問題。
　　 信號獲取、處理電路主要完成將前置放大電路獲得的微小信號放大,然后對該信號進行濾波、上下閾值甄別、過峰檢測等處理,并對處于上下閾值之間的信號進行AD轉換。信號的合理放大、篩選和甄別是本部分設計的關鍵。數據傳輸部分主要是將處理后的數據通過藍牙的方式傳輸到PD

6、A。
　　 (3)完成基于PDA的譜數據處理與顯示軟件開展譜分析方法研究,并開發(fā)一套實時、高效的集傳輸、處理、實時顯示、存儲為一體的控制軟件,實現數據的顯示和譜線的處理與顯示。譜線處理與顯示主要包括對原始譜數據的平滑濾波處理及譜線顯示,能量刻度,峰漂的校正,自動尋峰,峰面積計算、核素識別等功能,可對未知核素的β能譜定位與分布做出可靠準確的測量,為道寬設置提供依據。
　　 本文的創(chuàng)新與價值之處在于:
　　 (1)研

7、制一套低本底氚濃度測量儀,主要測量氚衰變產生的低能β,能夠滿足對采集的樣品氣體進行低本底測量,探測下限:1Bq/L,最高測量濃度為:4×104Bq/L。
　　 (2)從放射性核素測量方法上調研并創(chuàng)新,開展高真空度下氚污染測量。將選擇的正比計數器內部加工成密封的測量室,將測量室抽真空后,充入樣品氣體和P10氣體(90％氬氣+10％甲烷)進行測量,大大降低了環(huán)境本底干擾,使得探測本底≤6cpm。
　　 (3)開展譜分析方法研

8、究,在Visual Studio2008集成開發(fā)環(huán)境下使用C++語言軟件開發(fā)了一套基于Windows Mobile6.5操作系統(tǒng)PDA的集傳輸、處理、實時顯示、存儲為一體的測量軟件,實現數據的顯示和譜線的顯示與處理。譜線處理與顯示主要包括對原始譜數據的平滑濾波處理及譜線顯示,能量刻度,峰漂的校正,自動尋峰,峰面積計算、核素識別等功能。
　　 綜上所述,本論文從放射性核素測量方法開展高真空度下氚污染測量,開展譜分析方法研究,在PD