低本底氚濃度測(cè)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(yīng)堆還是輕水反應(yīng)堆中都會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的氚。此外核裂變反應(yīng)堆、放射性同位素生產(chǎn)堆、核潛艇動(dòng)力堆以及正在研究的核聚變堆等核設(shè)施也向環(huán)境中釋放氚。根據(jù)《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(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期,以及我國于2006年參加國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)計(jì)劃等都為我國氚相關(guān)技術(shù)的研究提供了很好的發(fā)展機(jī)遇。氚的監(jiān)測(cè)與控制,

2、以及安全防護(hù)與環(huán)境影響正在成為一個(gè)專門的研究領(lǐng)域。
　　 國外開展氚技術(shù)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(cè)量方法,測(cè)出了重水樣品中氚的含量,現(xiàn)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(cè)儀一般都實(shí)現(xiàn)了低本底,寬量程自動(dòng)切換,數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄,儲(chǔ)存等功能,但其價(jià)格一般都比較昂貴。我國上世紀(jì)70年代末開始開展

3、氚監(jiān)測(cè)技術(shù)研究,近年來隨著我國核技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)不斷追蹤國外氚監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展,完善國內(nèi)氚污染監(jiān)測(cè)儀器,取得了一定的成果,如:中國輻射防護(hù)研究院研制的TAM系列空氣中氚監(jiān)測(cè)儀,但這些儀器和國外相比,在探測(cè)下限、測(cè)量精度和探測(cè)效率方面還有差距。
　　 因此,本文在科技部科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)《基于RBF算法的低本底核輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)與設(shè)備研究(編號(hào):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(cè)量儀》項(xiàng)目的共同支持下,開展低本底氚濃度測(cè)量儀的研制,主要完成了以下幾方面的工作:
　　 (1)選擇正比計(jì)數(shù)器、設(shè)計(jì)抽真空裝置為了更加準(zhǔn)確地測(cè)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(jì)數(shù)器內(nèi)部加工成密封的測(cè)量室,并設(shè)計(jì)加工配套的抽真空裝置。在測(cè)量前用真空泵將測(cè)量室抽成真空,再向測(cè)量室中充入樣品氣體和P101氣體(90％氬氣+10％甲烷)進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)可以在高溫下對(duì)正比計(jì)數(shù)器進(jìn)行清洗,減少氚的記憶效應(yīng)。
　

5、　 (2)完成信號(hào)的獲取、處理功能前置放大器緊隨探測(cè)器之后,其功能是將探測(cè)器采集到的微弱電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。其中在硬件設(shè)計(jì)中,信號(hào)的低噪和濾波處理是主要關(guān)注的問題。
　　 信號(hào)獲取、處理電路主要完成將前置放大電路獲得的微小信號(hào)放大,然后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行濾波、上下閾值甄別、過峰檢測(cè)等處理,并對(duì)處于上下閾值之間的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。信號(hào)的合理放大、篩選和甄別是本部分設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)傳輸部分主要是將處理后的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙的方式傳輸?shù)絇D

6、A。
　　 (3)完成基于PDA的譜數(shù)據(jù)處理與顯示軟件開展譜分析方法研究,并開發(fā)一套實(shí)時(shí)、高效的集傳輸、處理、實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)為一體的控制軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和譜線的處理與顯示。譜線處理與顯示主要包括對(duì)原始譜數(shù)據(jù)的平滑濾波處理及譜線顯示,能量刻度,峰漂的校正,自動(dòng)尋峰,峰面積計(jì)算、核素識(shí)別等功能,可對(duì)未知核素的β能譜定位與分布做出可靠準(zhǔn)確的測(cè)量,為道寬設(shè)置提供依據(jù)。
　　 本文的創(chuàng)新與價(jià)值之處在于:
　　 (1)研

7、制一套低本底氚濃度測(cè)量儀,主要測(cè)量氚衰變產(chǎn)生的低能β,能夠滿足對(duì)采集的樣品氣體進(jìn)行低本底測(cè)量,探測(cè)下限:1Bq/L,最高測(cè)量濃度為:4×104Bq/L。
　　 (2)從放射性核素測(cè)量方法上調(diào)研并創(chuàng)新,開展高真空度下氚污染測(cè)量。將選擇的正比計(jì)數(shù)器內(nèi)部加工成密封的測(cè)量室,將測(cè)量室抽真空后,充入樣品氣體和P10氣體(90％氬氣+10％甲烷)進(jìn)行測(cè)量,大大降低了環(huán)境本底干擾,使得探測(cè)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(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)為一體的測(cè)量軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和譜線的顯示與處理。譜線處理與顯示主要包括對(duì)原始譜數(shù)據(jù)的平滑濾波處理及譜線顯示,能量刻度,峰漂的校正,自動(dòng)尋峰,峰面積計(jì)算、核素識(shí)別等功能。
　　 綜上所述,本論文從放射性核素測(cè)量方法開展高真空度下氚污染測(cè)量,開展譜分析方法研究,在PD