一套废水放射性在线监控系统的效率刻度

摘要

从事与核相关的企业单位在生产运行时会伴有大量具有不同放射性水平的液态流出物的产生。为了尽早的发现异常以及减少污水的排放量，很多核设施都在废水排入贮存槽之前配套有连续监控系统。而监控系统的探测效率，是衡量系统性能的重要指标之一。国内外常用的效率刻度方法是使用标准溶液配制大体积放射性溶液进行实验效率刻度。该法虽然准确但也存在很多缺陷，如标准放射性溶液购买价格昂贵且审批手续复杂；实验刻度后的放射性废液必须经过专门的处理，增加了实验的成本；为了涵盖更广的能量范围，选取多种不同能量的放射性标准溶液，增加了实验的工作量，也延长了工作人员遭受的剂量照射时间等。基于蒙特卡罗方法的无源效率刻度法，使用计算机模拟光子与物质的相互作用，由于计算比较准确，因此近些年来受到了广泛应用。
　　本文针对新设计的一套在线监控系统建立了一套完整的无源效率刻度方法。由于厂家出于技术保密的原因，高纯锗探测器所给的结构和尺寸并不详尽。通过模拟高纯锗探头对轴向25cm、30cm、40cm处和边侧20cm处的点源全能峰效率，再与实验测量结果比较，不断调节晶体的半径、厚度和锗晶体外层铜支架厚度，最终获得了模拟计算的准确尺寸。结果表明：使用调整后的尺寸模拟计算的全能峰效率与实验效率在轴向方向的偏差在±5％以内，边侧方向在±6%以内。
　　使用调整后的高纯锗探头模拟尺寸，对整个监测单元进行了建模和计算，针对一些工业废水中常见的γ放射性核素，模拟计算出系统相应的探测效率并得到效率曲线。配制了一定比活度的60Co和57Co液体源进行实验效率刻度，发现实验测量结果和模拟计算结果的偏差在±10%以内，验证了使用蒙特卡罗模拟监控系统效率刻度方法的可行性和准确性。在实验条件不足的情况下，可以用模拟计算的方法替代实验完成系统的刻度，为后期在线监测系统对核素的分析识别及其活度浓度的计算奠定了基础，同时也对改进现有的水中放射性在线监测技术和我国辐射环境监测网的构建有重要的意义。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 课题研究内容

第二章 理论基础

2.1光子与物质的相互作用

2.2 蒙特卡罗方法

2.3 探测效率

第三章 建立高纯锗探测器的计算模型

3.1 器材设备

3.2 实验内容

3.3 点源全能峰效率的MC模拟计算

3.4实验效率和模拟计算效率的结果分析

第四章 在线监控系统的效率刻度

4.1 在线监控系统简介

4.2 在线监测系统的MC模拟效率刻度

4.3 在线监控系统效率刻度

4.4系统实验效率和模拟效率的比较

4.5水体中核素活度浓度的计算

第五章 结论及建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

研究生期间科研成果

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