RTM-11型小物品污染監測儀性能探究與優化改進

杜瑞

福清核電有限公司 福建福清 350300

為保護電站工作人員及周圍居民免受/少受輻射照射，核電站對工作區域進行分區管理，控制區邊界污染測量設備的性能影響著核電站對放射性物質的控制，直接影響著核電站周邊輻射安全。

福清核電站選用RTM-11對出輻射控制區物品進行污染監測。本文通過理論分析計算，探究RTM-11探測性能不足之處，通過優化改進，保證對出輻射控制區物品的污染監測受控[1]。

1 表面污染限值

GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》規定“出輻射控制區物品β水平控制4Bq/cm2，面積取100cm2”。由于監督區與非限制區邊界未布置表面污染監測設備，為避免出現放射性物質在非限制區不受控擴散，監督區β水平控制在0．4Bq/cm2。

2 RTM-11技能參數介紹

RTM-11設備具體參數如下：

探測器：2個350×400mm2塑料閃爍體探測器，位于測量腔室兩側。探測器外有5mm鉛屏蔽；

本底計數：1104-1195cps；

本底測量時間：10s；

測量時間：10s；

表面刻度效率（Co-60）：33%。

3 RTM-11性能探究

MDA是污染監測設備重要指標，通過理論計算出RTM-11MDA，與控制區邊界污染控制標準作比較，探究RTM-11是否能達到污染管控效果[2]。

3.1 特征污染核素

壓水堆核電站一回路源項包括Co-58、Co-60、Cs-137等，根據各核電源項報告，Co-58、Co-60占比90%。Co-58半衰期10．71天，Co-60為4．17年，選取Co-60為特征核素。

圖1 Co-60衰變綱圖

3.2 探測下限

其中，K1-α：誤報警率（常數）；K1-β：探測安全限（常數）；Rb：本底計數率；tb：本底測量時間；t：測量時間；eff：探測效率。在95%的置信區間下（K1-α=K1-β=1．645），RTM-11的探測限為【148．14，154．13Bq】。

3.3 性能探究

Co-60經過一次β衰變和兩次γ衰變，最終形成Ni-60。根據計算，RTM-11探測限【74．07,77．065Bq】,高于核電站控制標準（40Bq），達不到邊界污染控制的功能。

3.4 性能優化分析

MDA與儀器的本底測量時間tb、測量時間t和探測效率eff成反比，與儀器本底成正比。

（1）延長本底測量時間。RTM-11設定的tb為10s，若設定為100s，其他參數保持不變，RTM-11的探測限【109．87，114．30Bq】，下降25．84%。延長tb可以降低探測限，但并不能讓設備達到核電站的污染控制水平[3]。

（2）延長測量時間．RTM-11設定的t為10s，若設定為100s，其他參數保持不變，探測限下降25．84%。由于RTM-11作為邊界控制組成部分，延長t會降低控制區退出效率，大修期間會造成擁堵。參考其他核電經驗，測量時間均為10s。因此不建議提高測量時間。

（3）提高探測效率eff．eff與探測器類型、放射性物質相對探測器張角和探測器面積大小有關。提高儀器的eff能降低設備的探測下限。

（4）降低儀器的本底計數．當其他參數不變時，本底計數降低10倍，RTM-11探測限為【46．85，47．84Bq】，探測限下降68．38%。降低本底計數，能有效降低儀器探測限。

3.5 優化建議

降低RTM-11探測限有效方法包括：降低儀器本底、提高儀器探測效率。

（1）增加測量腔室屏蔽面數以及屏蔽厚度降低儀器的本底計數。屏蔽厚度與屏蔽效果成正比，增加屏蔽厚度，有效降低本底計數率，進而降低儀器的探測限。例如我們現場使用的RTM690型監測儀，測量腔室四周布置有10cm鉛屏蔽，探測器（300mm×170mm），本底計數為57．31-70．10cps。RTM690探測器面積為RTM-11的50%左右，但本底計數為RTM-11的6%。

（2）更換探測器類型提高探測效率。β射線電離能力大于γ射線，β探測器探測效率高于γ探測器，可以考慮使用β塑料閃爍體探測器替換γ探測器，提高儀器探測效率，進而降低儀器的探測下限。

4 結語

通過理論計算，RTM-11性能不滿足出控制區物品表面污染控制。優化建議是基于理論基礎，使其能承擔邊界放射性物質控制的功能，保證核電站廠區的輻射安全。