CN101644700A - 测量介质表面氡析出率的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种测量介质表面氡析出率的方法及装置，测量方法包括测量过程和计算过程。测量时将积氡室扣在待测介质表面上，再将一个密封的测量室与积氡室连接形成一个回路，当收集一定时间T－5分钟后，开启抽气泵用小于3L/min的小流率将积氡室与测量室内的氡混合5分钟，此时测量室内的氡浓度即为T时刻积氡室的氡浓度，接着再以T≥10min为一个周期反复测量，这样可测量得到一组等时间间隔的积氡室内氡浓度数据；再根据理论公式可以求出被测介质表面的氡析出率。测量装置由积氡室、抽气泵、测量室、二次仪表和干燥管组成，抽气泵的一端通过管道与积氡室连接，抽气泵的另一端通过管道与测量室连接，干燥管的一端通过管道与积氡室连接，干燥管的另一端通过管道与测量室连接，二次仪表与测量室相连。

Description

测量介质表面氡析出率的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种测量介质表面氡析出率的方法及装置。

背景技术

空气环境中氡主要来自于介质表面的析出，测量介质表面氡析出率的主要方法有：累积法，活性炭吸附法。活性炭吸附法是利用活性炭对析出氡的吸附，通过对吸附在活性炭中的氡衰变产生的γ谱进行测量求出氡析出率，该方法测量时间长、不易实现自动化；累积法主要是用于测量一段时间内的平均氡析出率。当前使用累积法测量介质表面氡析出率都没有考虑氡在析出后的浓度累积造成泄漏和反扩散的影响，也没有考虑环境氡和钍射气(包括环境中的和介质表面析出的)的干扰，得到的测量结果误差较大。使用累积法的静电收集式氡析出率仪以其简便迅速、可即时测量给出结果得到了较广泛的应用，但不仅也存在上述缺点，而且难以消除湿度的影响。

发明内容

本发明目的是公开一种能够消除泄漏、反扩散、环境氡和钍射气干扰的准确测量介质表面氡析出率的方法。

本发明还公开了一种测量介质表面氡析出率的装置，通过该测量装置来测量介质表面氡的析出率。

本发明的技术方案包括测量过程和计算过程：

一、测量过程

将积氡室扣在待测介质表面上，由于介质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入积氡室，积氡室内的氡因泄漏和反扩散而逸出，上述因素导致积氡室内氡浓度变化。将一个密封的测量室与收集室连接形成一个回路，当收集一定时间T-5分钟后，开启抽气泵用一小流率气体将积氡室与测量小室内的氡混合5分钟，此时测量室内的氡浓度即为T时刻积氡室的氡浓度，接着再以T为一个周期反复测量，从而实现了将动态测量转变为静态测量，这样可测量得到一组等时间间隔的积氡室内氡浓度数据。

二、计算过程

将积氡室扣在待测介质表面上，考虑泄漏和反扩散，消除环境氡及钍射气的干扰后，积氡室内氡浓度变化可用式(1)描述：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}}{V}-\mathrm{\λC}-\mathrm{RC}---\left(1\right)$

为单位时间析出到积氡室中的氡引起氡浓度的变化；J为被测介质表面氡析出率；S为积氡室的底面积；V为总体积；λC为积氡室内氡的衰变引起的氡浓度变化；RC为积氡室内氡的泄漏和反扩散引起的氡浓度变化；λ为氡的衰变常数(2.1×10^-6s^-1)；C为积氡室内积累t时刻的氡浓度；R为氡的泄漏和反扩散率；t为集氡的时间。

令λ_e＝λ+R；令环境氡浓度为C₀，即t＝0时，积氡室内氡的浓度为C₀。式(1)的解为：

$C\left(t\right)=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t})+C_0{e}^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t}---\left(2\right)$

进行时间间隔为T的连续测量，则相邻两次测量积氡室中氡浓度有如下关系：

$C_n=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t})+C_{n-1}{e}^{-{\mathrm{\λ}}_{t}t}---\left(3\right)$

令 $A=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}T}),$ $B=e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}T},$ 则有：

C_n＝A+BC_n-1            (4)

为了提高测量精度，可多次测量，用最小二乘法来计算A和B，最后求出λ_e和J。

一种测量介质表面氡析出率的装置，它包括一个扣在待测介质表面上的积氡室、一个抽气泵、一个测量室、一个二次仪表和一个干燥管。抽气泵的一端通过管道与积氡室连接，抽气泵的另一端通过管道与测量室连接。干燥管的一端通过管道与积氡室连接，干燥管的另一端通过管道与测量室连接。二次仪表与测量室相连。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、采用局部静态法收集测量介质表面析出的氡；

2、采用双室法测量不同时刻积氡室内的氡浓度；

3、采用等时间间隔法消除泄露和反扩散的影响以及环境氡和介质表面钍射气干扰；

4、采用静电收集法提高测量氡浓度的灵敏度，双室间加干燥管消除湿度影响；

5、装置简单、操作方便，适合现场实时测量，满足了氡析出率快速测量的需要。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明提供的实验装置示意图，图中的箭头方向为气流方向；

附图2为等时间间隔测量示意图。

具体实施方式

一种测量介质表面氡析出率的方法，它包括测量过程和计算过程：

一、测量过程

将积氡室扣在待测介质表面上，由于介质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入积氡室，积氡室内的氡因泄漏和反扩散而逸出，上述因素导致积氡室内氡浓度变化。将一个密封的测量室与积氡室连接形成一个回路，当收集一定时间T-5分钟后，开启抽气泵用一小流率气体将积氡室与测量室内的氡混合5分钟，此时测量小室内的氡浓度即为T时刻积氡室的氡浓度，从而实现了将动态测量转变为静态测量，接着再以T≥10min为一个周期反复测量，这样可测量得到一组等时间间隔的积氡室内氡浓度数据。

二、计算过程

将积氡室扣在待测介质表面上，考虑泄漏和反扩散，消除环境本低及钍射气的干扰后，积氡室内氡浓度变化可用式(1)描述：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}}{V}-\mathrm{\λC}-\mathrm{RC}---\left(1\right)$

为单位时间析出到积氡室中的氡引起氡浓度的变化；J为被测介质表面氡析出率；S为积氡室的底面积；V为总体积；λC为积氡室内氡的衰变引起的氡浓度变化；RC为积氡室内氡的泄漏和反扩散引起的氡浓度变化；λ为氡的衰变常数(2.1×10^-6s^-1)；C为积氡室内积累t时刻的氡浓度；R为氡的泄漏和反扩散率；t为集氡的时间。

令λ_e＝λ+R；令环境氡浓度为C₀，即t＝0时，积氡室内氡的浓度为C₀。式(1)的解为：

$C\left(t\right)=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t})+C_0{e}^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t}---\left(2\right)$

进行时间间隔为T的连续测量，则相邻两次测量积氡室中氡浓度有如下关系：

$C_n=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t})+C_{n-1}{e}^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t}---\left(3\right)$

令 $A=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}T}),$ $B=e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}T},$ 则有：

C_n＝A+BC_n-1       (4)

为了提高测量精度，可多次测量，用最小二乘法来计算A和B，最后求出λ_e和J。

一种测量介质表面氡析出率的装置，它包括一个扣在待测介质表面上的积氡室1、一个抽气泵5、一个测量室3、一个二次仪表4和一个干燥管2。其中，测量室体积小于等于积氡室体积的五分之一。抽气泵5的一端通过管道与积氡室1连接，抽气泵5的另一端通过管道与测量室3连接。干燥管的一端通过管道与积氡室1连接，干燥管2的另一端通过管道与测量室3连接，二次仪表与测量室相连。

Claims (2)

1、一种测量介质表面氡析出率的方法，其特征是：它包括测量过程和计算过程：

一、测量过程

将积氡室扣在待测介质表面上，由于介质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入积氡室，积氡室内的氡因泄漏和反扩散而逸出，上述因素导致积氡室内氡浓度变化，再将一个密封的测量室与积氡室连接形成一个回路，当收集一定时间T-5分钟后，开启抽气泵用小于3L/min的小流率将积氡室与测量小室内的氡混合5分钟，此时测量室内的氡浓度即为T时刻积氡室的氡浓度，接着再以T≥10min为一个周期反复测量，这样可测量得到一组等时间间隔的积氡室内氡浓度数据；

采用双室法测量不同时刻积氡室内的氡浓度，从而实现了将动态测量转变为静态测量，并且双室间加干燥管消除湿度对静电收集灵敏测氡方法的影响，同时采用等时间间隔法消除泄露和反扩散的影响以及环境氡和介质表面钍射气干扰；

二、计算过程

将积氡室扣在待测介质表面上，考虑泄漏和反扩散，消除环境本低及钍射气的干扰后，积氡室内氡浓度变化可用式(1)描述：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}}{V}-\mathrm{\λC}-\mathrm{RC}---\left(1\right)$

为单位时间析出到积氡室中的氡引起氡浓度的变化；J为被测介质表面氡析出率；S为积氡室的底面积；V为总体积；λC为积氡室内氡的衰变引起的氡浓度变化；RC为积氡室内氡的泄漏和反扩散引起的氡浓度变化；λ为氡的衰变常数(2.1×10^-6s^-1)；C为积氡室内积累t时刻的氡浓度；R为氡的泄漏和反扩散率；t为集氡的时间；

令λ_e＝λ+R；令环境氡浓度为C₀，即t＝0时，积氡室内氡的浓度为C₀，式(1)的解为：

$C\left(t\right)=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t})+C_0{e}^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t}---\left(2\right)$

进行时间间隔为T的连续测量，则相邻两次测量积氡室中氡浓度有如下关系：

$C_n\left(t\right)=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t})+C_{n-1}{e}^{-{\mathrm{\λ}}_{e}t}---\left(3\right)$

令 $A=\frac{\mathrm{JS}}{{\mathrm{\λ}}_{e}V}(1-e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}T}),$ $B=e^{-{\mathrm{\λ}}_{e}T},$ 则有：

C_n＝A+BC_n-1                          (4)

为了提高测量精度，可多次测量，用最小二乘法来计算A和B，最后求出λ_e和J。

2、一种测量介质表面氡析出率的装置，其特征是：它由一个扣在待测介质表面上的积氡室、一个抽气泵、一个测量室、一个二次仪表和一个干燥管组成，抽气泵的一端通过管道与积氡室连接，抽气泵的另一端通过管道与测量室连接，干燥管的一端通过管道与积氡室连接，干燥管的另一端通过管道与测量室连接，二次仪表与测量室相连。

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