第十五届全国核电子学和核探测技术学术年会.ppt

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1、第十五届全国核电子学与核探测技术学术年会直接法测氡仪的研制汲长松、张树衡[中核（北京）核仪器厂]2021/8/2512021/8/252直接法测氡仪的研制本工作介绍研制成功的无须刻度、通过测量参数、应用托马斯公式直接获得受测气体样品中氡浓度的测量仪器系列。氡浓度测量特点级联衰变特性惰性元素放射性气体2021/8/2532021/8/254实用目的的氡浓度测量实验方法进化1测量对象氡子体测量——子体浓度、子体潜能浓度测定氡浓度测量——氡222、氡220测量氡与氡子体平衡系数测量2监测目的进展与变化铀镭矿普查勘探【50～60年代

2、】铀镭矿开采现场涉氡辐射防护监测【60～80年代】典型灵敏度≥103Bq/m3人类环境(住房与室外环境)放射性监测【80年代～至今】典型灵敏度≤400Bq/m3（室内）典型灵敏度～10Bq/m3（室外）3现今氡浓度测量方法与仪器研制主要任务的限定×放射性事故与高危场合×职业放射性工作场合√环境放射性监测典型灵敏度——【1~10Bq/m3】量级氡浓度监测（海、湖边→陆地）氡浓度的相对测定九种主要方法电离电流法【电离室法、静电计法】闪烁室【卢卡斯Lucas室】法静电场法活性炭吸附法双滤膜相对法气球法径迹蚀刻法α卡法及改进的α卡

3、法α能谱法2021/8/2572021/8/258氡浓度的相对测定方法的共同特点在应用于氡浓度测定之前必须对所用仪器、装置或设备，用已知浓度的标准氡进行刻度（或标定）获得测量示值与氡浓度间的转换系数，俗称k值测量结果与约定标准值进行比较的相对测量方法2021/8/259绝对法（直接法）氡浓度测量方法与仪器该类仪器经二十几年的不断发展,已经形成系列商品仪器被市场接受。2021/8/25101直接测氡浓度方法的产生背景双滤膜测氡法是在1960年前后提出由于缺少可以根据出口滤膜的计数准确计算被测气体中氡浓度的方程式，较长时间被用

4、作测氡浓度的相对方法。1969年托马斯（Thomas）推导出了托马斯双滤膜绝对测氡公式经实验验证成立。双滤膜测氡法成为氡浓度的绝对测量方法。该方法的测量结果不受氡与其子体放射性平衡程度的影响及无须刻度2双滤膜直接测氡浓度原理2021/8/25112.1子体过滤与RaA子体的产生2021/8/2512样气穿过入口滤膜A，样气中的氡钍射气子体基本上被入口滤膜滤净。从该时刻开始，氡以T1/2＝3.82d的半衰期衰变而产生RaA子体。由于样气通过衰变室的渡越时间远小于RaA子体的半衰期（3.05min）。因此可以认为，在样气由入口滤

5、膜A至出口滤膜C之间的渡越过程中，由RaA衰变出的RaB子体原子数极少，忽略不计。即，在样气渡越中，只考虑由氡衰变出的RaA子体核。对RaB子体的忽略进入测量误差2.2渡越过程中氡浓度的变化样气通过入口滤膜的渡越过程中，氡浓度随时间是变化的。估算表明在渡越时间为1/3min量级时，氡的浓度减小仅为十万分之四。即，从进入衰变室至穿过出口滤膜的时间间隔内，完全有理由认为在采样过程中，衰变室内氡的浓度是不变的。2021/8/25132.3出口滤膜对RaA子体的收集样气在透过入口滤膜之后，在渡越过程中产生的RaA子体，以气溶胶的形式

6、存在。到达出口滤膜时被收集于出口滤膜上。2021/8/25142.4对出口滤膜上α发射体的探测在“滤膜测量位”上测出“C”的计数X。据X，由托马斯公式直接依据仪器的结构与运行各参数值得到被测样气的氡含量。2021/8/25153托马斯氡浓度直接测定公式托马斯氡浓度直接测定公式实验的低速采样、直管式衰变室、测氡灵敏度较低等特点，当将其扩展到需要较高灵敏度的环境氡浓度（＜10Bq/m3量级）测定时，部分原被忽略的参数的影响已不可忽略。观察到明显的负值系统偏差。需加以修正。CRn—氡浓度；X－粒子的计数；E－（4）探测效率

7、；V－衰变室的容积L；Z－衰变修正因数；Ff－扩散修正因子；—过滤效率；—自吸收；S—能谱修正系数；Ω—探头几何修正因数；G—重力沉降损失修正系数。2021/8/25163托马斯氡浓度直接测定公式参数2021/8/25173.1探测效率EE为探头对采样滤膜源的探测效率，习惯上称作4探测效率。3.2衰变修正因数Z样气穿过入口滤膜A进入衰变室B后，至结束对出口滤膜上α粒子发射的测量过程中，存在4个动态过程：1—氡不断地衰变出RaA子体等；2—出口滤膜C不断收集RaA子体，并在滤膜上衰变成RaB、RaC子体等；3—停止采样

8、后，RaA子体向C上的沉积过程终止，但在C上的RaA等子体以RaA为母体的级联衰变继续进行；4—测量α计数过程中，级联衰变继续进行。衰变修正因数Z是考虑上述四个动态过程，以氡浓度为准进行修正的因数。托马斯据级联衰变方程组计算得出了变修正因数Z值。]3.3扩散修正因子Ff2021/8/251