CN101782655A - 开环式测量氡析出率的方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

一种开环式测量氡析出率的方法及测量装置，开环式测量氡析出率的方法包括测量过程和计算方法，测量时将集氡罩扣在待测介质表面上后，连通电磁三通阀的AB端，开启恒流泵不断从外界吸入干净的空气，当抽气达到给定的参考平衡时间后，连通电磁三通阀的AC端，然后抽气使测量室内氡浓度和集氡罩内的氡浓度一致时，关闭恒流泵和电磁三通阀，并开启测量，得到平衡氡浓度C，再由可求得氡析出率J。本发明提供的测量装置由集氡罩、采样恒流泵、高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器、干燥器、电磁三通阀及测量模块组成，测量模块包括测量室、半导体探测器、二次仪表、前置放大器及高压模块。

Description

开环式测量氡析出率的方法及测量装置

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测量装置。

背景技术

氡析出率是指在单位时间内穿过单位面积的介质表面析出到空气中的氡的活度。测量介质表面的氡析出率是评价天然辐射水平、判断建筑材料氡是否达标和评价铀矿山退役治理是否合格的重要手段之一。测量氡析出率的常用方法有累积法和活性炭吸附法。其中活性炭吸附法需要较长的测量时间，不能很快得到测量结果；累积法就是在射气介质的表面扣一个集氡罩，周边用不透气的材料密封，被测介质表面析出的氡被集氡罩收集，罩内氡浓度随时间延长而增加，通过测量罩内氡浓度的变化可计算得到氡析出率。虽然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，但该方法不仅要考虑泄露和反扩散的影响，还要考虑²¹⁸Po非平衡修正，因此计算较为复杂。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用开环方式测量介质表面氡析出率的方法及测量装置。

本发明的技术方案是：开环式测量氡析出率的方法，它包括测量过程和计算方法。

A、开环方式测量氡析出率的过程：将集氡罩扣在待测介质表面上，连通电磁三通阀AB端，开启恒流泵不断从外界吸入干净的空气，当抽气达到给定的参考平衡时间后，连通电磁三通阀AC端，然后抽气使测量室内氡浓度和集氡罩内的氡浓度一致时关闭恒流泵和电磁三通阀，并开启测量，得到平衡氡浓度C。一般来说，室外空气氡浓度为几个Bq/m³，可近似为零。

B、计算方法：

集氡罩中氡浓度的变化可用式(1)描述：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}-\mathrm{LC}}{V}-(\mathrm{\λ}+R)C=\frac{\mathrm{JS}}{V}-(\frac{L}{V}+\mathrm{\λ}+R)C---\left(1\right)$

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩空间体积；L为泵的流量；λ为氡的衰变常数(2.1×10^-6s^-1)；C为集氡罩内积累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。

通常为10^-2～10^-3s^-1，λ和R相对于而言非常小，故式(1)可简化为：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}}{V}-\frac{L}{V}C---\left(2\right)$

令集氡罩内氡的初始浓度为零，解得：

$C\left(t\right)=\frac{\mathrm{JS}}{L}-\frac{\mathrm{JS}}{L}{e}^{-\frac{L}{V}t}---\left(3\right)$

当t足够大时，式(3)可简化为：

$C=\frac{\mathrm{JS}}{L}---\left(4\right)$

即： $J=\frac{\mathrm{CL}}{S}---\left(5\right)$

本发明采用高灵敏的静电收集法测量氡浓度。在不同介质、不同抽气流率的情况下集氡罩内达到氡平衡的时间不同，在本发明中将采用同一流率，对不同介质将通过实验给出保守估计的参考平衡时间，因此在实际测量中在等于或大于参考平衡时间点测得的氡浓度就是式(5)中的C。

这样由式(5)就可计算得到氡析出率J。

本发明还提供了一种开环式测量氡析出率的测量装置，该测量装置由集氡罩、采样恒流泵、高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器、干燥器、电磁三通阀及测量模块组成。测量模块包括测量室、半导体探测器、二次仪表、前置放大器及高压模块。

在集氡罩上设有出气管接头和进气管接头，出气管接头通过管道与电磁三通阀的A端连接，电磁三通阀的C端通过管道与干燥器连接，干燥器的另一端通过管道与高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器连接，高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器的另一端通过管道与测量室连接，电磁三通阀的B端通过管道与采样恒流泵连接，测量室通过管道与采样恒流泵连接，测量室内的半导体探测器通过前置放大器与二次仪表连接，高压模块连接测量室的室壁，使得测量室的室壁和半导体探测器之间形成一个方向朝半导体探测器的电场。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

利用开环方式测量氡析出率，泄露和反扩散的影响可以忽略，计算简单，测量得到的介质表面氡析出率与实际值一致性好，而且测量时间短，易实现自动化。

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为本发明提供的测量装置结构示意图测量过程图，图中的箭头方向表示测量过程的进气和出气方向。

具体实施方式

一种开环式测量氡析出率的方法，它包括测量过程和计算方法。

A、开环方式测量氡析出率的过程：将集氡罩1扣在待测介质表面7上，连通电磁三通阀2的AB端，开启恒流泵5不断从外界吸入干净的空气，当抽气达到给定的参考平衡时间后，连通电磁三通阀2的AC端，然后抽气使测量室6-2内氡浓度和集氡罩1内的氡浓度一致时关闭恒流泵5和电磁三通阀2，并开启测量，得到平衡氡浓度C。一般来说，室外空气氡浓度为几个Bq/m³，可近似为零。

B、计算方法：

集氡罩1中氡浓度的变化可用式(1)描述：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}-\mathrm{LC}}{V}-(\mathrm{\λ}+R)C=\frac{\mathrm{JS}}{V}-(\frac{L}{V}+\mathrm{\λ}+R)C---\left(1\right)$

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩1的底面积；V为集氡罩1空间体积；L为恒流泵5的流量；λ为氡的衰变常数(2.1×10^-6s^-1)；C为集氡罩1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。

通常为10^-2～10^-3s^-1，λ和R相对于

而言非常小，故式(1)可简化为：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}}{V}-\frac{L}{V}C---\left(2\right)$

令集氡罩1内氡的初始浓度为零，解得：

$C\left(t\right)=\frac{\mathrm{JS}}{L}-\frac{\mathrm{JS}}{L}{e}^{-\frac{L}{V}t}---\left(3\right)$

当t足够大时，式(3)可简化为：

$C=\frac{\mathrm{JS}}{L}---\left(4\right)$

即： $J=\frac{\mathrm{CL}}{S}---\left(5\right)$

本发明采用高灵敏的静电收集法测量氡浓度。在不同介质、不同抽气流率的情况下集氡罩1内达到氡平衡的时间不同，在本发明中将采用同一流率，对不同介质将通过实验给出保守估计的参考平衡时间，因此在实际测量中在等于或大于参考平衡时间点测得的氡浓度就是式(5)中的C。

这样由式(5)就可计算得到氡析出率J。

本发明还提供了一种开环式测量氡析出率的测量装置，该测量装置由集氡罩1、采样恒流泵5、高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器4、干燥器3、电磁三通阀2及测量模块6组成。测量模块6包括测量室6-2、半导体探测器6-1、二次仪表6-3、前置放大器6-4及高压模块6-5。

在集氡罩1上设有出气管接头1-1和进气管接头1-2，出气管接头1-1通过管道与电磁三通阀2的A端连接，电磁三通阀2的C端通过管道与干燥器3连接，干燥器3的另一端通过管道与高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器4连接，高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器4的另一端通过管道与测量室6-2连接，电磁三通阀2的B端通过管道与采样恒流泵5连接，测量室6-2通过管道与采样恒流泵5连接，测量室6-2内的探头6-1通过前置放大器6-4与二次仪表6-3连接，高压模块6-5连接测量室6-2的室壁，使得测量室6-2的室壁和半导体探测器6-1之间形成一个方向朝半导体探测器6-1的电场。

Claims (2)

1.一种开环式测量氡析出率的方法，其特征是：它包括测量过程和计算方法，

A、开环方式测量氡析出率的过程：将集氡罩扣在待测介质表面上，连通电磁三通阀AB端，开启恒流泵不断从外界吸入干净的空气，当抽气达到给定的参考平衡时间后，连通电磁三通阀AC端，然后抽气使测量室内氡浓度和集氡罩内的氡浓度一致时关闭恒流泵和电磁三通阀，并开启测量，得到平衡氡浓度C；

B、计算方法：

集氡罩中氡浓度的变化可用式(1)描述：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}-\mathrm{LC}}{V}-(\mathrm{\λ}+R)C=\frac{\mathrm{JS}}{V}-(\frac{L}{V}+\mathrm{\λ}+R)C---\left(1\right)$

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩空间体积；L为泵的流量；λ为氡的衰变常数(2.1×10^-6s^-1)；C为集氡罩内积累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；

通常为10^-2～10³s^-1，λ和R相对于

而言非常小，故式(1)可简化为：

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{JS}}{V}-\frac{L}{V}C---\left(2\right)$

令集氡罩内氡的初始浓度为零，解得：

$C\left(t\right)=\frac{\mathrm{JS}}{L}-\frac{\mathrm{JS}}{L}{e}^{-\frac{L}{V}t}---\left(3\right)$

当t足够大时，式(3)可简化为：

$C=\frac{\mathrm{JS}}{L}---\left(4\right)$

即： $J=\frac{\mathrm{CL}}{S}---\left(5\right)$

本发明采用高灵敏的静电收集法测量氡浓度，在不同介质、不同抽气流率的情况下集氡罩内达到氡平衡的时间不同，在本发明中将采用同一流率，对不同介质将通过实验给出保守估计的参考平衡时间，因此在实际测量中在等于或大于参考平衡时间点测得的氡浓度就是式(5)中的C，这样由式(5)就可计算得到氡析出率J。

2.一种开环式测量氡析出率的测量装置，其特征是：该测量装置由集氡罩、采样恒流泵、高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器、干燥器、电磁三通阀及测量模块组成，测量模块包括测量室、半导体探测器、二次仪表、前置放大器及高压模块；

在集氡罩上设有出气管接头和进气管接头，出气管接头通过管道与电磁三通阀的A端连接，电磁三通阀的C端通过管道与干燥器连接，干燥器的另一端通过管道与高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器连接，高效²²²Rn、²²⁰Rn子体过滤器的另一端通过管道与测量室连接，电磁三通阀的B端通过管道与采样恒流泵连接，测量室通过管道与采样恒流泵连接，测量室内的半导体探测器通过前置放大器与二次仪表连接，高压模块连接测量室的室壁，使得测量室的室壁和半导体探测器之间形成一个方向朝半导体探测器的电场。

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