基于正比计数长度补偿法的放射性气体活度绝对测量——以85Kr为例建立测量装置

摘要

在核能、核技术被人类日益广泛应用的今天，核安全越来越受到社会和公众的广泛关注。为了有效监测核电运行安全性，预警周边可能存在的核事件影响，对放射性物质的采样监测是主要手段之一。而在众多的放射性核素产物中，放射性惰性气体（如85Kr、133Xe）的测量受到越来越多的关注。对放射性惰性气体的测量，实质上就是对放射性气体的活度（或活度浓度）进行测量。现阶段，使用的放射性惰性气体采样和监测设备主要采用高纯锗γ谱仪相对测量方法，这类测量方法的结果精度受到限制，且难溯源至上级标准实验室。因此，为了在源头上实现放射性惰性气体活度的高精确测量，并形成我国的自主研发标准，本研究工作在此背景下，于中国计量科学研究院电离辐射所活度实验室，设计并初步建立了一套基于内充气正比计数管的放射性惰性气体活度浓度绝对测量装置，并以惰性气体 85Kr 为目标核素对测量装置进行了系统的测试。本毕业论文开展的主要研究工作如下：　　首先，根据放射性气体的性质以及气体探测器的工作原理，设计并搭建了一套基于流气式内充气正比计数管与长度补偿法的气体活度绝对测量装置。该装置主要包括探测器、循环气路、真空系统和数据收集系统四个部分。针对此系统的循环气路研制了用于混合气体的金属循环泵和混气室。　　其次，通过对放射性气体活度绝对测量装置整体的气密性、探测器的体积、数据采集系统的死时间，以及装置的本底与探测限等一系列的性能测试，来完善装置的搭建，并为放射性气体活度浓度测量实验奠定基础。　　最后，通过实验及分析得知影响实测计数率的影响因素，通常包括：电子学阈值、工作电压、工作气体、环境条件等方面；以此相对应开展阈值外推实验、坪曲线测试、测量时间长短实验、重复性实验以及稳定性实验等，并定量分析计算得出影响因子和其不确定度。　　通过实验结果分析得到本文所搭建的装置能够有效的测定放射性气体的活度浓度。其中利用三坐标法测得正比计数管体积相对偏差更小；闭管的工作模式比流气的工作模式更稳定；利用影响因子修正计数率后，得到的放射性活度浓度是在不确定度范围内相等的。

目录

声明

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源

1.4 研究内容

1.5 主要成果

2 放射性惰性气体活度测量基本理论

2.1 85Kr的性质

2.2 放射性惰性气体测量原理及方法

3 基于正比计数长度补偿法的气体活度绝对测量装置的设计

3.1气体活度绝对测量装置设计

3.2 探测器的选择与设计

3.3 混气室与循环泵的研制

4 放射性惰性气体绝对测量装置的搭建及性能测试

4.1 真空系统

4.2 数据采集系统

4.3 装置的搭建

4.4 正比计数管的体积与长度测量实验

4.5 气密性检测试验

4.6 死时间测量及修正

4.7 本底与探测限测试

5 85Kr活度浓度测量实验及影响因子研究

5.1 85Kr的活度浓度测量实验准备

5.2 坪曲线的测试

5.3 测量时间测试

5.4 阈值外推实验

5.5 85Kr活度的测量

5.6 稳定性实验

5.7 重复性实验

5.8 不确定度的评定

5.9 小结

6 结论

6.1 主要成果与结论

6.2 问题与展望

致谢

在攻读学位期间取得的科研成果

参考文献

附录A 水密度表

附录B 正比计数管研制照片