特殊環境中氣載放射性物質的監測研究

摘要：本文對特殊環境下氣載放射性物質中β放射性氣體以及β放射性氣溶膠做以實驗，并根據后期的實驗結果進行分析，詳細探討兩者的測量結果，希望能為相關人士提供有效參考。

關鍵詞：特殊環境;放射性物質;氣體測量

中圖分類號：X837 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.105

Abstract：This paper，beta-radioactive gases and beta-radioactive aerosols in air-borne radioactive substances under special environment are tested，and their measurement results are analyzed according to the later experimental results.

Key words：Special environment;Radioactive material;Gas measurement

1 氣載放射性物質的檢測研究概述

核設施附近空氣中產生氣載放射性的是一種裂變和活化的物質，主要會以氣體或者氣溶膠的狀態存在于空氣中。其中放射性氣體內部多為惰性氣體，但是以氣溶膠狀態出現的活化產物就歸屬為一種放射性核素。此種物質在衰變期間會存有β放射性。放射性氣體以及放射性氣溶膠會一同出現在空氣中，但是在后期的測量環節，要想保證數據的科學性，需要將兩者分離，以便于確定氣體中所存有的放射性物質濃度。在進行實驗期間，經常會使用的方式是對所需要測試的氣體做過濾處理，將顆粒狀的放射性氣溶膠保存在濾紙以及實驗布中，經過檢驗測試處理的空氣和濾紙上的放射性數據，就會檢測出相對應的放射性氣體和氣溶膠濃度。β放射性氣體以及β放射性氣溶膠測量設施是在核電站建設環節中經常被使用的設備，工作人員在日常的工作中因為工作性質的原因，需要遠離核電站，所以對檢測放射性設備的靈敏程度要求低。但是也有極個別的狀況，在一些特殊的場合，會需要相對應的測量設施具備較強的靈活性，對測量區域要求高，此種需求往往存在于潛艇等裝備中。β放射性氣體的監管設施能夠適應潮濕的環境，γ射線強度較強，所以相對應的測算環境和設備要求多。β放射性氣溶膠由于需要測算出子體的平衡程度，但是此條件較難滿足，需要在特殊外部條件下，才會提升測量的精準程度。在測量期間，空氣的吸收劑量應當符合相對應的照射范圍，β放射性氣體的濃度值下限應當設定為1.85Bq/L中，測試的上限在1.85×105Bq/L范圍內，確保數據均能夠在有關的標準測量條件之下，促使空氣內部的天然放射性氣溶膠的濃度小于1×10-2Bq/L的狀態之內，設定β放射性氣溶膠的濃度下限不能低于7.4×10-3Bq/L中，上限保持在7.4×102Bq/L內[1]。

2 放射性氣體測量

在實驗的過程中，需要測試的零件應當使用塑料閃爍裝置，采用光電倍增管測量被檢測物體所發出的光，將其轉換成電信號之后，會經由放大效果處理，轉送到相對應的線路管理裝置中。塑料閃爍裝置有較多的優勢，較為明顯的是其容易被加工，綜合實驗的性能較為穩定，不會出現極端的數據狀況，耐輻照程度強，閃爍的減弱環節短，由于具備上述的特點，經常會被用于溫度高以及空氣濕度高的環境條件中。要想提升靈敏效果，工作人員需要加強閃爍裝置和放射性氣體兩者之間的接觸范圍，例如，可以將塑料閃爍裝置做成球形，有利于放射性氣體從球腔迅速的穿過。一旦球腔內部被抽空之后，需要工作人員加入85Kr的氣體源，以用作刻度測試，85Kr氣體源內部的活度應當采用專業的活度測量設備進行檢驗，經過嚴格的數據測量之后，會得出相對應標準的活度濃度。塑料閃爍會敏感的感應γ射線，因為在高強度的γ射線區域內采用此種設備，所以需要工作人員在此設備的外部增加12cm厚的鉛屏蔽裝置，以便于屏蔽外部環境中的γ射線，防止對測量數據產生干擾。經過系統的實驗測量之后，分析結果，空氣吸收劑量率會在高強度的照射環境狀況中，計數率能夠低于5cpm。一旦經過檢驗測量的空氣中存在的放射性濃度被測量為1.85Bq/L時，相對應的計數率就會在100cpm之間，時間會被控制在1min之內。經過上述的數據能夠得出γ射線以及統計漲落存在誤差數據概率較低。

在數據的測量和高計數率中會出現大量的漏計數狀況，工作人員需要思考其中的測量過程，盡可能減少相對應的失誤率。在早期的設計環節中，應當加強放大裝置的輸出脈沖寬度，并將其控制在合理的范圍數據內（脈沖高度1/2），利用高速信號裝置整理電路。大量的實驗數據顯示，只有在1.85×105Bq/L中，相對應的漏計數會在5%上下，此類漏計數據可以在后期的信息處理環節中被修正。信號處理電路能夠以單片機裝置為主體，與相對應的率表電路進行對比，具備時間常數會遵循計數率的改動而做以調整、漏計數自主改正以及電子線路自動檢驗等優勢[2]。

3 放射性氣溶膠測量

濾紙過濾是一種較為常見的濃縮取樣方式，在此過程中，需要工作人員注意的環節是應當把控天然放射行氣溶膠的濾紙截留過程。由于天然放射性氣溶膠會存在于空氣當中，所以在早期的測量環節中，工作人員需要去掉天然放射性氣溶膠所帶來的干擾。天然放射性氣溶膠內部的成分主要為氡子體，其半衰期會普遍存在于164μs-26.8min，大約的濃度會處于10-3-5×10-2Bq/L中，其中是由212Pb以及212Bi所構成的，大約的半衰期為10.6h以及1.1h，濃度大約為3×10-5-1.7×10-3Bq/L。因為我國室內和室外的氡子體存在差值，以至于需要進行測量的裝置探測應當設定在下限值，以便于可以和室外的天然放射性氣溶膠濃度相吻合。要想減少天然放射性氣溶膠對后期測量數據的干擾，需要利用α/β測算的方式。但是在大多數的環境中，由于天然放射性的氣溶膠子體難以保證自身的平衡狀況，以至于上述比值經常在測量過程中趨于一種不穩定的狀態。在此環節中，人工放射性氣溶膠的濃度一旦降低，就會導致設備上顯示的數據趨于一種浮動的狀態，以至于在后期的天然放射性的氣溶膠子體中不能減少需要測量的下限。因為人工放射性的氣溶膠在本質上是一種存在時間較長的物質，天然的放射性氣溶膠半衰期持續時間不長，以至于此測量裝置會采用延時計算的方式減少天然放射性氣溶膠自身限制性對后期數據的干預性。在前期的設定環節中，無論是測量道還是需要延遲的測量道，均能夠及時的計算空氣中存在的氣溶膠濃度，有效采用延時衰變的方式降低天然放射性氣溶膠對后期數據值所帶來的干擾。

放射性氣溶膠內部存在一些核素，在后期的衰變環節中釋放出β以及γ射線，在一定的條件下，還會釋放出α射線，所以需要利用高強度的β/γ效率能夠將聯三苯閃爍裝置作為探測媒介，之后在相對應的探頭位置上裝置一層鋁箔，此種放置方式可以減少α粒子進入到閃爍體的概率，但是對β粒子的阻隔效果較差。工作人員需采用光電倍增管裝置將光信號轉變為電信號，從而對其進行放大處理。因為在測試中所選用的聯三苯閃爍裝置不會對γ射線有過多的敏感性，所以此實驗無需對γ射線做以屏蔽處理。在后期的取樣和測量期間，應當保證及時道探頭裝置以及延遲道探頭裝置與濾紙存在兩毫米的差距。取樣氣體中會存有放射性的氣溶膠殘留在濾紙上，在實驗時，會先被人工放射性氣溶膠所檢測出，及時道探頭裝置經過計算之后，被傳送到延遲道探頭中，因為時間的延長會促使濾紙上面殘留少量的天然放射性氣溶膠，并且會由于時間的延長，存在的程度會有所減少，但是對人工放射性氣溶膠的干預性不強。濾紙上方的移動速度能夠自動判斷計數率，并根據其變化進行適當的修正，此類設施中會存在三種不同的濾紙移動速度，可以設定為低速、中速以及高速三種狀態，分別為5cm/h/、50cm/h、500cm/h，三種速率之間存在較為穩定的差距，以至于相對應的測量值也會存在一定值的關聯。在后期的人工處理環節中，信號處理電路中會參考相對應的漏計數值的干預，將放大裝置內部對外輸出脈沖寬度設定為固定值，利用高速信號裝置的處理，能夠保持漏計數據固定在自動修正的環境下，經過多種實驗數據分析之后，工作人員能夠測定漏計數對后期的數值影響較少[3]。

4 結論

經過上述的分析，可以明確的得出在特殊環境的影響下，氣載放射性物質的測量數據，有利于為后期的實驗做理論基礎。

參考文獻

[1]Viviane P.Romani，Vilásia G.Martins，Julie M. Goddard. Radical scavenging polyethylene films as antioxidant active packaging materials[J].Food Control，2020，109.

[2]Luyang Lyu，Li Xiao，Juntao Lu，Lin Zhuang. Manganese carbonate as active material in potassium carbonate electrolyte[J].Chemical Physics Letters，2020，738（1）.

[3]Di Hu，Yuyang Li，Jinlin Mei，Gang Wang etc. High-dispersed Ni-Mo-S active phases within hierarchical pore materials by introducing the cationic protective shell during the impregnation process for hydrodesulfurization[J].Fuel，2020，263.

[4]周喆，王賀南，石雪壵.嚴重事故下氣載放射性排放控制研究[J].中國核電，2018，11（03）：417-421.

收稿日期：2020-02-22

作者簡介：朱維韜（1990-），男，漢族，本科學歷，中級工程師，研究方向為輻射防護與環境保護，流出物監測。