放射性监测课件.ppt

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第八章放射性监测 1.放射线的测量利用空气电离室测量.根据照射量的定义设计,分若干种类.最准确的叫自由空气电离室又叫标准电离室.一.照射量的测量1、自由空气电离室 电子平衡1、自由空气电离室 步骤(1)设法隔离已知质量的空气(2)测量该空气中X、γ线使物质放出的次级粒子电离产生的同种离子总电量。1、自由空气电离室 造成空气室非稳定态的因素空气对X线的吸收和散射离子的复合入口对X线吸收产生多余次级电子电离室壁的阻止使电子损失的能量温度气压变化引起的空气密度改变所以必须进行校正,统一标准.国家级的叫基本标准,对省市(次级标准)统一校正.自由空气电离室很大,约20m2,成本高,技术复杂,不能作现场仪器,只能作标准. 2、实用空气电离室特点(1)空气压缩,减小电离室体积(2)压缩空气可用等效材料替(Z接近),如石墨,有机玻璃,石蜡(3)体积小,可现场携带测量. 2、实用空气电离室电离室的校准测量条件:(1)室壁与空气等效(2)准确得知空气腔体积(3)室壁厚度满足电子平衡条件方法定期校准(20°C,760mmHg)用两种电离室同时测量已知强度的X、γ线源,得出实用空气电离室的校准因子. 对医学和防护学有意义的量是吸收剂量。吸收剂量一般通过间接测量来获取，考察某点能量沉积产生的理化变化，间接反映该点物质吸收的射线能量。经过适当校准，给出D的大小。二.吸收剂量的测量 二.吸收剂量的测量1、基本测量——量热法任何物质受照射后吸收的射线能量都会以热的形式表现.能量——热量——温度.测量——热量计。由于辐射使温度升高的值T只有10-210-3°C,故测量技术要求很高,只能做标准仪器校对其它测D的仪器. 二.吸收剂量的测量1、基本测量——量热法介质热电偶吸收体 现场大多通过照射量的测量换算成吸收剂量.二.吸收剂量的测量2、电离室测量法ω为电离一对离子所需平均电离能=33.85eV对任意物质(Gy)(Gy) 二.吸收剂量的测量光子能量水骨骼肌肉光子能量水骨骼肌肉0.010MeV35.35137.2135.850.020MeV34.15163.9535.500.030MeV33.68170.1635.270.040MeV34.03160.4735.620.050MeV34.57138.7635.890.060MeV35.08112.7936.010.080MeV36.1274.0336.400.100MeV36.7456.2036.740.200MeV37.7137.9537.330.300MeV37.4436.3637.090.400MeV37.4435.9736.980.500MeV37.4435.8537.090.600MeV37.4435.8537.090.800MeV37.4035.6637.051.00MeV37.4035.7437.052.00MeV37.4435.7036.983.00MeV37.2935.9736.984.00MeV37.1236.0536.745.00MeV36.9836.2036.596.00MeV37.2136.7836.788.00MeV37.0537.0536.5910.0MeV36.2437.2136.01不同光子能量对应几种物质的f值(单位:Gy/C/kg) 已测知例题2用电离室测得体模内一点空气照射率为例题1(Gy)在空气中某点处照射量为0.1C/kg,求空气中该点处的吸收剂量.解,已知光子的能量为0.1MeV,求该点的吸收剂量率。解查表得f水=36.74Gy/C/kgD水= 3、吸收剂量的其他测量方法热释光片(LiF等)~晶格缺陷.辐射照射——激活价电子成自由电子;缺陷吸收电子(正比);测量时,加热电子逸出,并以光的形式释放能量.由电子数目和发光强度确定吸收剂量的大小.热释光剂量仪胶片剂量测定法射线在胶片上感光,光密度变化与吸收强度有关. 二.吸收剂量的测量多功能数字化γ谱仪移动式空气放射性监测仪(α/β) 二.吸收剂量的测量α/β/γ闪烁探头核应急个人剂量计 二.吸收剂量的测量 1、400kV以下X线质的测定X线的质即穿透本领——低能段用半价层表示2、高能X线能量的测定用水模中半值深度HVD，或用测定在10cm,20cm两处电离比确定X线的质。 X线能量与HVD的关系射线能量最大剂量深度50%剂量深度4MeV6MeV8MeV10MeV12MeV15MeV18MeV20MeV1.0cm1.5cm2.0cm2.5cm2.5cm3.0cm3.0cm3.0cm13.8cm15.5cm17.1cm18.1cm18.8cm20.0cm21.3cm21.8cm指数衰减 第二节X、γ外照射监测1、电离室型巡测仪原理：γ射线与物质相互作用时，会发生光电效应，康普顿散射、电子对效应，这三种效应都会产生电子、电离室通过收集X、γ射线与物质相互作用时产生的电子，从而达到测量的目的。 2、闪烁计数器型巡测仪在γ射线与物质相互作用下，会发生光电效应，对闪烁物质中的能量转换为光子，光子被光电信号倍增管接收并转换成放大的电信号，并由电子路线接受记录一个光子对应一个计数，以达到测量的目的。灵敏度高，广泛应用于环境辐射测量。 3、测量使用应根据测量要求，辐射场的性质和强度、考虑仪器的灵敏度、量程、能量范围、能量响应等因素并对仪器进行校正。4、环境γ监测的要求1）布点：离开地面1m高，范围测点距离只要能反映实际辐射就行了。BH3103A环境Xγ环境贯穿剂量仪。 第三节氡的测量方法一、静电计法（经典方法）又称电离室法1、工作原理射线对空气的电离作用和带电导体在电场中的运动，含氡气体进入电离室后，氡及其子体放出的射线使空气电离，产生正负离子（其电离主要是222Rn、218Po、214Po的α粒子贡献）。电离室的中央石英电极累积了一定正电荷，当与静电计的中央石英丝接触后使其带电，成为带电导体。在外电场的作用下，石英丝由于劳伦茨力的作用发生偏转， 其偏转的速度与其电荷呈正比，也就是与氡浓度呈正比，测出偏转速度（亦即电离电流）就可知道氡浓度。2、主要设备与仪器1）电离室FD-105、FD-105（K）高14cm、V=12cm、D=9.5cm外壳为金属2）静电计FD-105、FD-105（K）3）操作箱4）抽气泵 3、测量程序1）调零（调节机械零点与电零点）2）调节电压灵敏度与表定时相同3）测电离室本底4）取样测量5）计算氡浓度6）清洗电离室 二、闪烁室法1、工作原理222Rn进入闪烁室后，222Rn及子体发射的α粒子使闪烁室的ZnS（Ag）产生闪光，光电倍增管把这种光信号变成电脉冲，经过电子路线的放大，最后记录下来，单位时间内的脉冲与氡浓度呈正比，从而可以确定氡浓度。2、主要设备1）FD-125型闪烁室，0.5L2）FD-125型氡钍分析仪 3）计数装置计数器4）其他真空泵、活性炭、干燥管3、测量程序1）测量闪烁室本底2）抽真空3）取样4）等待3h5）测量 6）计算灵敏度：37Bq/m3 三、活性炭浓缩测氡法1、工作原理此法是对经典静电计法的一种补充，利用活性炭对222Rn在常温下吸附，高温释放的特点，把大体积空气中的氡浓集起来，然后加热释放并转移至电离室中，封闭3h后，用静电计测量电离电流，求出氡浓度。3Bq/m3（在气流速度为1~2L/min时，活性炭吸附效率可达90% 2、主要设备和仪器1）抽气泵2）流量计3）氯化钙干燥管4）活性炭管活性炭颗粒20~40目5）解吸电炉6）其它静电计、电离室 3、测量程序1）吸附2）解吸3）测量4）计算 吸附解吸 四、气球法1974年清华大学提出的1、工作原理 2、主要仪器与设备1）气球及附套环和橡胶塞V=10~1000L2）计数设备FK602系列氡与氡子体测量仪3）取样泵及流量计4）秒表5）滤膜取样头6）子体过滤器7）合成纤维膜（过滤乙烯树脂纤维） 3、测量程序1）按上述时间坐标来取样测量2）氡浓度的计算 3）氡子体潜能浓度 4、方法评价1）优点：方便、迅速、灵敏度高2）缺点：影响因素多A、条件一致必须保持标定与具体使用时的条件一致性，如气球体积与采用的滤膜，计数设备和时间坐标不能改变，改变任一项都必须重新刻度。 B、过滤要完全过滤效果应达99%以上C、保持球内清洁D、缩短气体通路E、防止排气过度F、定期刻度G、采样泵的选择H、湿度的影响当空气样品的相对湿度小于90%时，刻度系数有显著的变化。 第四节αβ表面污染监测一、直接法原理：采用硫化锌——光电倍增管组成的探头，面积伟50cm2，利用发射的α或β粒子碰撞到铝箔后，硫化锌闪光，光电倍增管把光信号变为电脉冲，一个粒子就有一次闪光，这样就可以记录下来闪光的次数，也就是发射多少粒子数。N/（S.t.η）仪器：FJ-355D、FJ-2201、FJ-2203 二、间接法擦拭法 第五节氡析出率的测量1、定义物质表面单位面积、单位时间内析出222Rn的量，单位为Bq/（m2.s）2、原理在待测表面扣一个不透气、不吸氡、不溶氡材料制成的集氡罩（50cm×50cm×8cm、或25cm×25cm×10cm）周边用不透气的材料密封。所扣表面析出的氡被集氡罩收集，其浓度随时间增长，最后达到平衡（如图1）。在集氡罩内的氡浓度呈线性增长的时间范围内，取样并测量其浓度，在计算待测表面的氡析出率。 如图1，t1到t2的浓度差是由于被罩表面这个时间差的氡析出引起的。因此可以测量这两个时间的浓度，t1时的浓度为t2时的浓度为由于集氡罩的体积为S×H所以集氡罩内氡的量的变化为因此氡析出率 从图1可见，我们可以取0时刻的浓度作为t1的浓度，此时的浓度实际上可以认为是空气氡浓度。 3、主要仪器设备闪烁室、计数器、FD125氡钍测量仪、集氡罩、真空泵、真空表、扩散器、干燥管、秒表、洗耳球、弹簧夹、橡皮管、干湿温度计、风表、气压计 4、测量程序1）准备A、测量闪烁室本底B、确定闪烁室的气密性、然后将闪烁室抽真空2）连接取样装置（见图2）A、扣罩，此时将集氡罩的管关死，同时计时，在集氡罩周边用粘性土密封。（注意扣罩前记录气温、湿度、大气压、风速）。B、按图2连接仪器C、累积一定时间，一般5min，如果氡析出率较高的，则时间为2min，低的则为7min，取样，转移到闪烁室的时间为30s~60s（注意不能太快，以免扩散器内的溶液冲入干燥管。）。D、取样结束后，拆卸仪器后，用洗耳球排出干燥管与扩散器内的氡，以备用。 图2氡析出率测量取样装置示意图 3）测量，取样后，闪烁室等待2.5~3h后测量4）计算，按上述公式计算，注意时间为累积时间+1/2转移时间。5）清洗。用过的闪烁室要立即清洗。 5、测量布点要求必须布置再相对平整的地面、集氡罩罩住的地点不能是相对疏松的。6、测量氡析出率的意义1）其直接影响到退役治理方法、工程经费2）是评价退役治理效果的重要指标3）是预测大气氡浓度、计算剂量的一个参数。 1）取一定量水样，过滤，滤液加硫酸酸化，蒸干，在低于350℃温度下灰化。2）测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品（标准源），以确定探测器的计数效率，3）灰分移入测量盘中，铺匀成薄层，用闪烁探测器测量。4）计算样品源的相对放射性活度，即比放射性活度。1.水样总α放射性活度的测定二、总放射性强度监测第六节其它放射性的测量 水中的β射线常来自K、Sr、I等核素的衰变，一般认为安全水平为1Bq/L。水样总β放射性活度测量步骤基本与测量总α放射性活度相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含K的化合物作标准源。2.水样总β放射性活度测量 采集4-5份表土，除去杂物，晾干（或烘干），压碎，缩分，直至剩200-300g土样，再于500℃灼烧，冷却后研细、过筛备用。称取适量上述土样于测量盘中，铺匀，用相应的探测器分别测量α和β比放射性活度（测β放射性的样品层应厚于测α放射性的样品层）。3.土壤中总α、β放射性活度的测量 外照射主要来自天然放射源发射的γ、β辐射对人体外部的照射，约占天然本底照射的80%。个人外照射剂量可用佩戴在身上、能对辐射剂量进行累积的小型、轻便、易使用的个人剂量计测量，常用的个人剂量计有：袖珍电离室胶片剂量计热释光体荧光玻璃。三、个人外照射剂量的测定 (一)电离室个人剂量计主要测定工作人员所受到的X射线和γ射线的照射量。1.直读式电离室个人剂量计它可直接读出照射量，主要部件是一个小石英丝验电器，它是收集电极的一部分。外壳与石英丝绝缘作为另一电极，通过目镜可观察到石英丝在标尺上的位置。调整充电电压使标尺上的石英丝处于零位，当剂量计受到X射线或γ射线照射时，由于气体与射线的作用，减少了收集极和石英丝间的静电斥力，使石英丝偏移，减少的程度与所受的照射量成正比。照射量的大小即可由标尺上石英丝的位置读出来。剂量计需用标准源进行定期刻度。 2、非直读式电离室个人剂量计它不能直接读出照射量，需借助于静电计给出照射量。 (二)胶片剂量计胶片剂量计主要用来测量X、γ射线的照射量，也可测量β射线和热中子的吸收剂量。当带电粒子穿过X光照相胶片的胶层时，使乳胶层中的溴化银颗粒发生变化——形成潜影，经过显影后，形成潜影的溴化银颗粒还原成银原子，使胶片变黑。变黑的程度与受到的辐射量大小成正比。因此可用胶片鸾黑的程度来度量剂量的大小。胶片变黑的程度用光密度计或黑度计来测量。 在制各样品胶片时，需同时制备本底胶片，并制备经过标准源照射过的已知的不同照射量的一套标准胶片。在光密度计(黑度计)上测量标准胶片的净光密度。绘制标准胶片相对应的照射量与光密度的关系曲线，即刻度曲线。根据刻度曲线就可求得待测胶片的净光密度所对应的照射量。 (三)荧光玻璃剂量计主要监测X射线，γ射线，也适用γ和热中子混合场的监测。原理：其基于辐射光致发光原理来测量吸收剂量的。当荧光玻璃受到X，γ线照射时，由于次级电子作用，使其中的银离子变成亚稳态的银原子和二价银原子(2Ag+→Ag+Ag2+)，成为发光中心。在一定范围内，发光中心浓度与玻璃所吸收的能量有关，辐射后的玻璃，其中的发光中心在紫外线的激发下，电子跃迁到激发态，然后很快返回到发光中心，在返回过程中发出橙色荧光，而荧光强度与玻璃所受剂量成正比。玻璃的荧光强度由荧光测读仪进行测量。 荧光玻璃是在碱、碱土金属的磷酸盐基体玻璃中加入少量偏磷酸银制成的。荧光玻璃按其成份的原子序数(2)的不同可分为高原子序数玻璃和低原子序数玻璃两类，在测量时各种型号的荧光玻璃需用标准源作各自的刻度曲线。根据刻度曲线即可求得样品的辐射强度。 (四)热释光剂量计主要用于X和γ射线照射量的监测，也可用于β射线和热中子的剂量监测。原理：具有晶格结构的固体(磷光体)，常因含有杂质或其中的原子、离子缺位，错位等原因造成晶格缺陷。这种缺陷导致其中电中性状态的破坏，从而成为带电中心。带电中心具有吸引导性电荷的本领。带电中心如能将寻性电荷束缚住，则形成“陷井”。当磷光体受到辐射照射时，电子获得足够的能量，从正常位置跳出而运动，被陷井捕获。常温下电子在陷井中，将固体加热到一定程度时，电子从陷井中逸出，进入导带，处于激发态，然后回到禁带处于基态，便发出蓝绿色的可见光。这种现象就是热释光。 用热释光计来测读热释光剂量元件加热后的发光强度，为了使测读数值与照射量联系起来，需用标准源对一组热释光剂量元件给予已知的不同照射量，然后在热释光剂量仪上进行测读，绘制刻度曲线。不同批的热释光元件都要做各自的刻度曲线。测得样品的发光强度，根据刻度曲线则可求得对应的照射量。 第五节环境辐射监测一、常规监测1）目的：了解污染状况估算个人剂量、评价辐射的危害和影响检验三废治理效果 常规监测方案：1、监测范围2、监测点的布置与数量；3、采样以及频度4、样品的种类5、分析方法与仪器6、分析测量的核素 取样方法1、连续采样2、周期采样3、特殊采样 二、应急监测目的：发现有害物质的事故排放量了解污染范围与程度估算公众受照剂量，评价事故对环境和公众的危害。获取有害流出物在环境中的消散、转移的科学资料。 三、环境放射性本底调查目的：了解核装置运行前的放射性本底水平。为评价装置运行后对周围环境影响提供依据。 四、辐射测量的质量保证1、对仪器要刻度、检验；2、参加实验室间的分析测量对比；2、对人员要定期培训和考核。 五、环境质量评价目的：掌握环境质量变化的规律、甄别各种环境因素在人类环境中所占的地位和作用，为三废处理，保护环境提供依据。 第六节个人剂量监测一、个人外照射监测二、皮肤污染监测三、体内污染监测 1、接触大量放射性气态挥发物质、操作含有氚及其化合物的发光材料，以及在重水堆中工作有可能吸入氚的氧化物的人员；2、从事天然铀、浓缩铀的处理以及铀燃料制造；3、从事钚及其它超铀元素的处理4、从事铀的水冶和精炼；5、从事大量放射性核素的生产等 体内污染监测的方法：1、通过体外测量估算；2、生物检验监测人的尿、粪、呼出的气体、鼻涕、唾液、汗液、血液、毛发；3、直接测量直接测量全身、肺或甲状腺的放射性含量