电离室在秦山第二核电厂辐射监测系统中的应用

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1、万方数据第28卷第6期2008年11月核电子学与探测技术NuclearElectronics&DetectionTechnologyVoL28No-6Nov．2008电离室在秦山第二核电厂辐射监测系统中的应用刘正山1，苗宇星1，彭常林生1，张强2，黄阳1，刘晋瑾1，邱远法1，鸿2，李冬馀2，申启明2(1．中国辐射防护研究院，山西太原030006，2．核电秦山联营有限公司安防处，浙江海盐314300)摘要：秦山二期1、2号机组辐射监测系统的很多仪表。特别是国产仪表大量采用了电离室作为探测器，文章对其原理、结构

2、、应用方式进行了介绍，并针对已发现的各种主要问题和缺陷进行了说明。关键词：电离室；前置放大器；辐射监测系统中图分类号：羽■11文献标识码：A文章编号：0258-0934(2008)06-1226-04在核辐射探测领域中，电流电离室探测器以其结构简单、线性范围宽(超过8个数量级)、使用寿命长、能量响应好等优点被广泛用于7射线(或X射线)照射量测量、吸收剂量测量、放射性气体的测量和辐射监测等领域。秦山二期1、2号机组辐射监测系统国产仪表中70％都是电离室仪表，是辐射监测系统中使用数量最多的一类探测仪表。共有四类

3、：区域I型y剂量率监测仪(4套)、区域Ⅱ型7剂量率监测仪(9套)、中放液体活度监测仪(12套)、高放液体活度监测仪(12套)。该批国产电离室类仪表，为参考法国MGP公司上世纪80年代的同类仪表设计制造，自1、2号机组分别于2002和2004年正式投入运行以来，一些仪表设计、制造等方面的问题和缺陷逐步曝露出来，对其应用情况进行针对性的反馈和技术改进，可以有效地避免这些问题的收稿日期：2008-03一10作者简介：刘正山(1968--)，男，山西五台县人，副研究员，中国辐射防护研究院电子信息所核电技术服务室主任

4、，主要从事核辐射监测、核仪器开发研制、核电现场辐射防护辐射监测技术服务等方面的工作．1226复现，提高仪表运行可靠性。1测量电路设计受自身转换灵敏度低(10～HA／L·弘Gy·h-1一等压空气电离室)、体积、工艺等因素限制，电离室的输出电流很小而输出阻抗很高(超过1016Q)，更为突出的是：测量电路不但要满足最高灵敏档一对应最弱输出信号测量的要求，还往往要求它能覆盖几个数量级。比如区域7剂量率监测仪，使用1L等压空气电离室，测量范围要求达到1-'--106pGy·h～，这样电离室输出电流信号为10-1‘A"

5、--10一A，也就是说要求测量电路能处理最弱10-1‘A电流，至少还要覆盖6个数量级。1．1I-V转换测量方式这种方式的侧重点在阻抗变换上，即先将高阻抗输入电流信号变换为低阻抗直流电压或电流信号输出，再对其进行处理。采用高阻取样、甚高输入阻抗电路进行阻抗变换，获得低阻抗可测输出电压。在这种方法中，信号是直流耦合的，再加上高阻、甚高输人阻抗元件的长时间稳定性、温度漂移等因素，漂移较大，一般要采取补偿措施(如输入级采用差分形式等)或增设调零电路。万方数据在此方法中，第一级甚高输入阻抗电路元件可以采用静电计管、M

6、OSFET或特殊工艺作成的甚高输入阻抗集成运放。静电计管输入阻抗可达10“Q，可测量下限电流为lo-1‘A量级，体积较笨重，易受机械损坏，目前已很少采用。MOSFET输入阻抗可达1016Q，珊流为lO-16A量级，可测量下限电流为10-16A量级，体积小，价格较低，需挑选配对使用，易受静电损坏是其致命弱点，若加保护二级管则对保护二级管的漏电要求很高，否则降低灵敏度。此种方法广泛应用于核辐射剂量(率)仪器仪表中。近年随着集成电路工艺的发展，采用特殊工艺制成的集成电路其输入阻抗可达1015Q以上，输入漏电为10

7、．16A量级(如Bum—Brown公司生产的采用DIFET工艺生产的集成运放INAll6)，内部集成了较完善的保护功能。它的最大优点在于器件无需特别挑选、无需另加保护措施，缺点是灵敏度还不够高，常温下只能测量10-巧A量级的电流，高温情况下灵敏度还要降低，此法目前还未见广泛使用。此种方法宽范围的量程覆盖一般依靠切换高阻实现。高阻切换有用手动换档开关方式，也有采用控制高绝缘继电器(如干簧继电器，触点和线包、触点断开时触点之间的绝缘可达1016Q)进而控制高阻变换的。为保证测量的准确性、仪器工作的长期稳定性，高

8、阻切换装置需要特殊设计，并经过绝缘工艺处理以保证输入信号流经高阻时不被旁路(尤其在最高灵敏档时)，增加了体积和复杂性，在一些应用中这种缺陷是可以接受的，如对体积要求不严格或测量范围不超过3个数量级争隋况，而在另外某些情况下则是不能容许的：比如体积要求很小而量程范围很宽(6个或更宽)时，引入高阻切换装置是不可能的，需要一种宽动态范围(6个或更宽)的信号处理方法。这种电路优点是输入阻抗高、响应时间短。量程大小取决于换