氚甄别测量技术研究进展.pdf

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1、第３３卷第１０期核电子学与探测技术Ｖｏｌ．３３　Ｎｏ．１０　　２０１３年　１０月ＮｕｃｌｅａｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＯｃｔ．　２０１３　　氚甄别测量技术研究进展１，２１１汪久山，王和义，陈志林（１．中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳６２１９００；２．９６４２６部队，陕西宝鸡７２１０００）摘要：相同浓度的ＨＴＯ和ＨＴ，ＩＣＲＰ给出它们的辐射危害比为１００００：１。所以在不同组份氚源同时存在的情况下，必须进行氚甄别测量，以便为涉氚工作人员的辐射防护和环境安全评价提供合理有效依据。论文综

2、述了国内外氚甄别测量技术的研究进展，着重介绍了氚甄别测量中不同组份氚源的各种分离方法及相应的探测技术，提出了氚甄别测量中存在的问题及下一步的发展方向。关键词：氚；甄别；分离；测量中图分类号：　ＴＬ８１　　文献标志码：　Ａ文章编号：　０２５８-０９３４（２０１３）１０-１１８８-０７３氚（Ｈ或Ｔ，又叫超重氢）是氢的放射性同行氚的甄别测量，以便为涉氚操作人员的辐射位素，半衰期为１２．３３ａ。氚β粒子是一种低能防护及公众的辐射剂量评价提供合理有效依射线，不会对人体造成外照射危害，不需要外照据。本文将着重介绍空气中不同组份氚源的分［１］射屏

3、蔽防护。国际放射防护委员会（ＩＣＲＰ）离方法和探测技术等方面的研究进展，以期为［２］只把氚定为低毒类放射性核素。但经吸入、该领域的研究提供参考。皮肤渗入或食入等途径进入人体内的氚会造成1氚甄别测量的原理内照射伤害，严重时会导致死亡。氚是重要的聚变核燃料，也是非动力核技氚的甄别测量包括前端氚源分离过程和后术领域广泛应用的放射性同位素之一，在国防端探测过程。依据监测区域氚浓度高低的不科技上和国民经济中都有着广泛的应用。尤其同，选用不同的分离方法和探测技术。是在磁约束核聚变（如ＩＴＥＲ）和惯性约束核聚环境空气中氚的浓度较低，且主要以氚化变

4、（如ＮＩＦ）研究的带动下，氚科学与技术取得水蒸气（ＨＴＯ）存在，少量以氚气（ＨＴ）和氚化了巨大的进展。甲烷（ＣＨ３Ｔ）的形式存在。对它们的甄别测量，在广泛应用氚的同时，必须加强对操作场首先是通过累计取样系统对不同组份氚源进行所氚的监测。空气中相同浓度的ＨＴＯ和ＨＴ，分离，再结合液体闪烁计数器进行测量。其原ＩＣＲＰ给出它们的辐射危害比为１００００：１。所理如图１所示。此时的氚源分离由鼓泡器（冷以在不同组份氚源同时存在的情况下，必须进凝器或干燥剂）和催化氧化单元完成，而后端测量由液体闪烁计数器完成。ＩＴＥＲ、ＮＩＦ等涉氚操作场所的氚泄漏

5、浓度收稿日期：２０１３－０７－２３８５４１基金项目：国家磁约束核聚变能研究专项资助项目较高，同时还伴有Ｋｅ、Ａｒ等放射性活化气体（２０１１ＧＢ１１１００１）。的存在。首先使用选择性渗透膜对氚源进行分作者简介：汪久山（１９８３－），男，硕士，主要从事核燃离，而后结合电离室或正比计数器来实现ＨＴＯ料循环与材料研究。通信作者：王和义，研究员，８５４１对ＨＴ、Ｋｅ、Ａｒ等的甄别测量。其测量原理ｍａｉｌ：ｈｙｗａｎｇ＠ｃａｅｐ．ａｃ．ｃｎ。如图２所示。此时的氚源分离器件是多管干燥１１８８器（基于Ｎａｆｉｏｎ膜），而探测器选用电离室或正比计数器

6、。图１　环境空气中氚甄别测量原理示意图图２　涉氚设施中氚甄别测量原理示意图冷凝法是利用冰点以下的捕集器冷冻收集2不同组份氚的分离［１０］空气中的ＨＴＯ。ＰｈｉｌｌｉｐｓＪＥ等人于１９８２年2畅1环境空气中氚的取样分离指出用单个冷阱可以达到９５％的ＨＴＯ收集效２．１．１ＨＴＯ的单独取样率，两级串接收集效率可达９９％以上。郭文胜［１１］对于一般环境中低含量ＨＴＯ的取样方法等人研究了冷阱温度对氚回收效率的影响，主要有鼓泡器法、干燥剂法、冷凝法。鼓泡器法结果表明理想的冷阱温度应在－２０℃以下。随是从空气中收集低浓度ＨＴＯ最常用的简单方着半导

7、体制冷技术的发展，目前带自循环水冷法，鼓泡器的收集效率为９０％～９８％。１９７３年却系统的半导体制冷器可在２０～３０℃环境温［３］加拿大ＯｓｂｏｒｎｅＲＶ从理论上研究了鼓泡器度下，使冷阱温度低于－２０℃。中国辐射防护［９］相关变量对收集效率的影响，给出了主要参数研究院研制的ＨＣ－Ⅲ型空气中氚取样器采［４－８］的确定方法。赵亚民等人对水或乙二醇鼓用冷阱收集ＨＴＯ，在１～１０Ｌ／ｍｉｎ的取样空气泡器收集氚化水蒸汽的方法也进行过研究。赵流量下，取样效率达９５％以上。中国辐射防护亚民对鼓泡器制源和取样两种情形分别给出了研究院研制的ＨＣ－３Ａ

8、型空气中氚化水蒸汽冷定量计算公式，并进行了实验。结果表明其设冻取样器工作原理如图３所示。该取样器采用计的细长多孔鼓泡器以水为取样介质，在４Ｌ／两路平行取样，使用自循环冷却的半导体冷阱，ｍｉｎ以下的取样空气流量下，取样效率近于可称重的冷