本發(fā)明涉及放射性⁸⁵kr測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于核電廠氣態(tài)流出物中放射性⁸⁵kr測(cè)量的內(nèi)充氣探測(cè)器。

背景技術(shù)：

核能被看作是解決人類當(dāng)前及未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)能源危機(jī)最有希望的技術(shù)手段之一，核安全是核能事業(yè)健康發(fā)展的重要保障。對(duì)于核電廠日常運(yùn)行，流出物排放量監(jiān)測(cè)是保障核安全的重要措施。國(guó)家核安全監(jiān)管部門和核電廠運(yùn)營(yíng)單位歷來(lái)十分重視，采取了多種技術(shù)措施對(duì)流出物中的人工放射性核素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然而由于測(cè)量手段和測(cè)量?jī)x器發(fā)展水平的限制，核電廠正常運(yùn)行中⁸⁵kr的排放水平一直缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段。只能根據(jù)國(guó)家相關(guān)（gb6249-2011）規(guī)定，按探測(cè)限的二分之一取值進(jìn)行估計(jì)，結(jié)果造成核電廠惰性氣體排放量的過(guò)高統(tǒng)計(jì)，夸大了核電廠運(yùn)行期間氣態(tài)放射性流出物對(duì)周圍人員和環(huán)境的輻射影響。

目前國(guó)內(nèi)核電廠氣態(tài)流出物中惰性氣體排放活度測(cè)量，是基于現(xiàn)場(chǎng)氣體取樣實(shí)驗(yàn)室分析完成的。其過(guò)程是首先采用3l氣體鋼瓶進(jìn)行采樣，然后運(yùn)至放射性實(shí)驗(yàn)室中使用高純鍺γ譜儀上進(jìn)行離線測(cè)量。由于⁸⁵kr的γ分支比很低（僅為0.434%），高純鍺探測(cè)效率不高，加之天然本底對(duì)⁸⁵kr特征峰的干擾。使得這種測(cè)量方式能達(dá)到的探測(cè)限較高，約為50kbq/m³~100kbq/m³。實(shí)踐中，該方法僅在廢氣處理系統(tǒng)（teg）和安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ety）約定排放時(shí)可監(jiān)測(cè)到⁸⁵kr，而核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)（dvn）煙囪連續(xù)排放的⁸⁵kr含量一般低于探測(cè)下限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)⁸⁵kr的準(zhǔn)確定量分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)γ譜儀測(cè)量系統(tǒng)存在的探測(cè)限過(guò)高的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種通過(guò)探測(cè)β射線來(lái)降低探測(cè)限的內(nèi)充氣⁸⁵kr探測(cè)器。

本發(fā)明的測(cè)量⁸⁵kr的內(nèi)充氣探測(cè)器，包括閥門、屏蔽體、不銹鋼外殼、塑料閃爍體、光耦合劑、緊固接口、阻尼硅膠、光電倍增管、集成核電子學(xué)模塊，還包括進(jìn)樣與流洗通道、密閉樣品室、反射隔離膜，所述閥門安裝在進(jìn)樣與流洗通道上；所述密閉樣品室位于不銹鋼外殼和塑料閃爍體之間；所述反射隔離膜蒸鍍?cè)谒芰祥W爍體表面，將密閉樣品室和塑料閃爍體隔開；所述光電倍增管通過(guò)光耦合劑與塑料閃爍體耦合，其后端連接集成核電子學(xué)模塊；所述屏蔽體包裹在整個(gè)探測(cè)器的外層。

所述密閉樣品室形狀為圓臺(tái)形，進(jìn)樣一端小于測(cè)量一端，這樣既減小了探測(cè)器死體積，也利于測(cè)量完成后密閉樣品室的流洗。

所述不銹鋼外殼與塑料閃爍體通過(guò)粘合劑和機(jī)械壓合的形式密封連接，確保探測(cè)器在寬范圍的正負(fù)氣壓范圍內(nèi)能長(zhǎng)時(shí)間保持氣密性。

所述塑料閃爍體具有良好的機(jī)械加工性能，其厚度既要保證β射線能沉積全部能量，又要使探測(cè)器具有較低的本底，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果為3mm~8mm。

所述反射隔離膜為原子沉積法制備的致密金屬?gòu)?fù)合膜，從內(nèi)到外的鍍層材料分別為氧化鋁、鋁，膜層厚度合計(jì)為300nm~500nm。

所述屏蔽體采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，主屏蔽材料為5cm老鉛，鉛的內(nèi)層依次內(nèi)襯1mm的鎘、2-5mm的銅片及3mm的聚乙烯；鉛的外壁包裹不銹鋼，起支撐固定作用。

本發(fā)明公布的一種測(cè)量⁸⁵kr的內(nèi)充氣探測(cè)器，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將待測(cè)⁸⁵kr氣體引入探測(cè)器內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)分支比更大的β射線測(cè)量。并且，采用多種技術(shù)途徑降低本底水平，能將現(xiàn)行測(cè)量方法的⁸⁵kr探測(cè)下限降低約3個(gè)量級(jí)，有希望實(shí)現(xiàn)對(duì)dvn煙囪連續(xù)排放的⁸⁵kr含量的準(zhǔn)確測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合一個(gè)個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

一種測(cè)量⁸⁵kr的內(nèi)充氣探測(cè)器實(shí)施例：

參見圖1，本發(fā)明的測(cè)量⁸⁵kr的內(nèi)充氣探測(cè)器，包括氣體處理模塊1、閥門2、進(jìn)樣與流洗通道3、屏蔽體4、不銹鋼外殼5、密閉樣品室6、反射隔離膜7、塑料閃爍體8、光耦合劑9、緊固接口10、阻尼硅膠11、光電倍增管12、集成核電子學(xué)模塊13、pc終端14。

所述氣體處理模塊1通過(guò)閥門2與進(jìn)樣與流洗通道3相連，其功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)⁸⁵kr氣體的取樣、富集與轉(zhuǎn)移；所述閥門2安裝在進(jìn)樣與流洗通道3上，氣體轉(zhuǎn)移過(guò)程中閥門打開，轉(zhuǎn)移完成后閥門關(guān)閉；所述密閉樣品室6位于不銹鋼外殼5和塑料閃爍體8之間；所述反射隔離膜6蒸鍍?cè)谒芰祥W爍體8表面，將密閉樣品室6和塑料閃爍體8隔開；所述光電倍增管12通過(guò)光耦合劑9與塑料閃爍體8耦合，其后端連接集成核電子學(xué)模塊13，如ortec公司生產(chǎn)的digi-base；所述集成核電子學(xué)模塊13通過(guò)usb線或網(wǎng)線與pc終端14連接，pc終端14安裝有測(cè)量控制軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程的控制與數(shù)據(jù)處理；所述屏蔽體4包裹在整個(gè)探測(cè)器的外層。

測(cè)量前必須對(duì)探測(cè)器的探測(cè)效率進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的方法可以采用相對(duì)效率法。首先通過(guò)反應(yīng)堆輻照或其他方式獲取⁸⁵kr原料氣，采用已知端效應(yīng)的正比計(jì)數(shù)管測(cè)量輻照氣體比活度，取一定體積標(biāo)定氣體充入探測(cè)器，通過(guò)測(cè)量?jī)粲?jì)數(shù)計(jì)算出探測(cè)效率。

探測(cè)器一次測(cè)量過(guò)程是：氣體處理模塊1收集一定量含⁸⁵kr待測(cè)樣品氣體，通過(guò)處理后充入探測(cè)器密閉樣品室6。⁸⁵kr衰變時(shí)放出的β射線穿過(guò)反射隔離膜7在塑料閃爍體8沉積能量，并引起閃爍體發(fā)光。閃爍光通過(guò)光耦合劑9進(jìn)入光電倍增管12，在其中引發(fā)電子倍增，形成電脈沖信號(hào)。電脈沖信號(hào)在集成核電子學(xué)模塊13內(nèi)放大成形，并被其中的多道分析器記錄。計(jì)數(shù)信息通過(guò)usb線傳輸至pc終端14，通過(guò)與本底的對(duì)比分析即可獲取⁸⁵kr總的比活度信息。測(cè)量完成后，通過(guò)真空泵將樣品室5內(nèi)氣體壓力抽至100pa，接著通入氦氣至1atm，然后再次將氣壓抽至100pa，如此反復(fù)多次，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品室的流洗，為下次測(cè)量做好準(zhǔn)備。

由上可知，實(shí)施本發(fā)明，具有以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種用于核電廠氣態(tài)流出物中放射性⁸⁵kr測(cè)量的內(nèi)充氣閃爍體探測(cè)器。一方面，通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使探測(cè)器在寬范圍的正負(fù)壓范圍內(nèi)能保持良好的氣密性，可滿足長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量需求。另一方面，采用機(jī)械性能良好的塑料閃爍體，并對(duì)其厚度進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，既確保對(duì)β射線的完全搜集，又使探測(cè)器具有很低的本底水平。此外，采用氣相沉積法蒸鍍的致密金屬?gòu)?fù)合膜，不但能有效提高閃爍光的收集效率，又能顯著減小探測(cè)器的記憶效應(yīng)，確保多次重復(fù)測(cè)量的一致性。本發(fā)明描述的探測(cè)器與其它內(nèi)充氣氣體探測(cè)器（如正比計(jì)數(shù)管、氣體電離室等）相比，對(duì)充入氣體樣品成分變化不敏感，不需要特別復(fù)雜的氣路流程去除o2、h2o等負(fù)電性氣體；與內(nèi)充氣液閃探測(cè)器相比，不需要在低溫（液氮）條件下轉(zhuǎn)移⁸⁵kr氣體。一種測(cè)量⁸⁵kr的內(nèi)充氣探測(cè)器針對(duì)性解決了當(dāng)前核電廠流出物中⁸⁵kr活度定量分析的難題，具有加工成本低，體積小，探測(cè)效率高，皮實(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)其應(yīng)用可產(chǎn)生很高的科學(xué)及商業(yè)價(jià)值。