CN102830418B - 利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法 - Google Patents
利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法，测量时将集氡罩扣在待测介质表面上，利用测氡仪的泵不断从外界泵入氡浓度近似为零的干净空气，测量集氡罩内的氡浓度变化规律就可以得到氡析出率。传统的静电收集法测氡仪都仅仅测量氡衰变的一个子体218Po来得到氡浓度的变化。然而对于低析出率介质，集氡罩内的氡浓度值偏低，仅仅测量218Po衰变发射的高能α粒子的计数，计数较少导致统计涨落较大。本发明同时测量一个较长时间周期内的218Po、214Po衰变发射的高能α粒子的计数，分别得到两个氡析出率值，然后求平均值，就可得到较准确的氡析出率。
Description
技术领域
本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法。
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和评价铀矿山退役治理是否合格的重要手段之一。累积法、开环式和活性炭吸附法是测量氡析出率的常用方法。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，由此得到氡析出率。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。累积法测量氡析出率需要考虑泄露和反扩散的影响，还要考虑218Po非平衡修正，计算较为复杂；开环方式测量氡析出率，不需要考虑泄露和反扩散的影响，计算简单，得到的介质表面氡析出率也与参考值也符合得较好。对于低析出率介质，会导致集氡罩内的氡浓度值偏低，统计涨落较大，甚至会使得集氡罩内的氡浓度值难以测量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法。
本发明的技术方案是：一种利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法，测量时将集氡罩扣在待测介质表面上，利用测氡仪的泵不断从外界泵入干净的空气，室外干净空气氡浓度近似为零。如果室外空气氡浓度过高，可以加一个活性炭吸附装置来吸附引入的空气中的氡，使室外空气氡浓度近似为零。氡析出率测量时特别要注意泵的流率，过高流率可能导致集氡罩内形成负压，会使氡析出率变大。
集氡罩中氡浓度的变化用式（1）描述:
（1）
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为泵的流率；λ为氡的衰变常数，λ为； 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。
对于比较致密的介质，在密闭良好的情况下，能够忽略泄露和反扩散的影响，因为泄露和反扩散效应比开环主动泄露小得多。
当，式（1）简化为：
（2）
令集氡罩内氡的初始浓度为零，解得：
（3）
扣上集氡罩后，用测氡仪测量一个较长周期的氡浓度，测量周期为20-90分钟，集氡罩内的氡浓度按式（3）变化。
当集氡罩的体积远远大于静电收集法测氡仪测量室的体积时，测氡仪的泵的流率较大，测氡仪测量室内的氡浓度与集氡罩内的氡浓度近似同步变化。
根据静电收集法测氡仪的原理，测量室内218Po浓度的变化规律为：
（4）
测氡仪测量室内与集氡罩内的氡浓度的初始值都为零，测量室内218Po浓度的初始值也为零。为218Po的半衰期。
将式（3）带入式（4）得到：
（5）
式（5）的解为：
（6）
根据氡衰变链得到在测量室内有：
(7)
(8)
、分别是214Pb、214Bi的浓度；、分别是214Pb、214Bi的衰变常数。214Bi衰变为214Po后，214Po半衰期只有164us，能够认为214Bi的浓度就是214Po的浓度。即：
（9）
初始测量时，214Pb、214Bi、214Po的浓度为零，式（6）、（7）、（9）解得：
（10）
（11）
当t=T，T为测量周期，式（6）变化为：
(12)
对式（5）在(0，T)区间积分得到：
(13)
根据静电收集法测氡仪的原理有：
（14）
是测氡仪在该测量周期的读数。
将式（14）带入式（13）得到：
(15)
式（12）减去式（15）得到：
（16）
解得：
(17)
当t=T，式（11）变化为：
(18)
对式（8）在(0，T)区间积分得到：
（19）
将式（10）带入式（19）得：
(20)
[0017] 静电收集法测氡仪根据218Po、214Po放射性衰变释放的α粒子的能量不同而分别计数。静电收集法测氡仪探测器对这两种不同能量的α粒子探测效率基本相同。设在测量周期T测量得到218Po、214Po衰变计数分别为n1、n2。
再依据式（14）有：
（21）
将式（21）带入式（20）：
（22）
式（18）减去式（22）得到：
（23）
根据式（17）、（23）能求得两个氡析出率，再求两个氡析出率的平均值，就得到较准确的氡析出率。
当T较大时，，的值都非常小，式（17）、（23）简化为：
（24）
（25）
依据式（24）和（25）就能利用一个较长测量周期的测量值求得两个氡析出率，再求两个氡析出率的平均值，就能得到较准确的氡析出率。
利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的装置由集氡罩、流量计、测氡仪、气泵组成，集氡罩扣在待测介质的表面上。集氡罩的出气口通过管道与气泵连接，气泵通过管道与测氡仪的进气口连接，测氡仪的出气口通过管道与流量计连接。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明同时测量一个较长时间周期内的218Po、214Po衰变发射的高能a粒子的计数，分别得到两个氡析出率值，然后求平均值，就可得到较准确的氡析出率，提高了测量精度。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率装置示意图, 图中P1为进气方向，P2为集氡罩的出气方向，P3为测氡仪的出气方向，P4为流量计4的出气方向。
具体实施方式
一种利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法，测量时将集氡罩扣在待测介质表面上，利用测氡仪的泵不断从外界泵入干净的空气，室外干净空气氡浓度近似为零。如果室外空气氡浓度过高，可以加一个活性炭吸附装置来吸附引入的空气中的氡，使室外空气氡浓度近似为零。氡析出率测量时特别要注意泵的流率，过高流率可能导致集氡罩内形成负压，会使氡析出率变大。集氡罩中氡浓度的变化用式（1）描述:
（1）
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为泵的流率；λ为氡的衰变常数，λ为； 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。
对于比较致密的介质，在密闭良好的情况下，能够忽略泄露和反扩散的影响，因为泄露和反扩散效应比开环主动泄露小得多。
当，式（1）简化为：
（2）
令集氡罩内氡的初始浓度为零，解得：
（3）
扣上集氡罩后，用测氡仪测量一个较长周期的氡浓度，测量周期为20-90分钟，集氡罩内的氡浓度按式（3）变化。
当集氡罩的体积远远大于静电收集法测氡仪测量室的体积时，测氡仪的泵的流率较大，测氡仪测量室内的氡浓度与集氡罩内的氡浓度近似同步变化。
根据静电收集法测氡仪的原理，测量室内218Po浓度的变化规律为：
（4）
测氡仪测量室内与集氡罩内的氡浓度的初始值都为零，测量室内218Po浓度的初始值也为零。为218Po的半衰期。
将式（3）带入式（4）得到：
（5）
式（5）的解为：
（6）
根据氡衰变链得到在测量室内有：
(7)
(8)
、分别是214Pb、214Bi的浓度；、分别是214Pb、214Bi的衰变常数。214Bi衰变为214Po后，214Po半衰期只有164us，能够认为214Bi的浓度就是214Po的浓度。即：
（9）
初始测量时，214Pb、214Bi、214Po的浓度为零，式（6）、（7）、（9）解得：
（10）
（11）
当t=T，T为测量周期，式（6）变化为：
(12)
对式（5）在(0，T)区间积分得到：
(13)
根据静电收集法测氡仪的原理有：
（14）
是测氡仪在该测量周期的读数。
将式（14）带入式（13）得到：
(15)
式（12）减去式（15）得到：
（16）
解得：
(17)
当t=T，式（11）变化为：
(18)
对式（8）在(0，T)区间积分得到：
（19）
将式（10）带入式（19）得：
(20)
静电收集法测氡仪根据218Po、214Po放射性衰变释放的α粒子的能量不同而分别计数。静电收集法测氡仪探测器对这两种不同能量的α粒子探测效率基本相同。设在测量周期T测量得到218Po、214Po衰变计数分别为n1、n2。
再依据式（14）有：
（21）
将式（21）带入式（20）：
（22）
式（18）减去式（22）得到：
（23）
根据式（17）、（23）能求得两个氡析出率，再求两个氡析出率的平均值，就得到较准确的氡析出率。
当T较大时，，的值都非常小，式（17）、（23）简化为：
（24）
（25）
依据式（24）和（25）就能利用一个较长测量周期的测量值求得两个氡析出率，再求两个氡析出率的平均值，就能得到较准确的氡析出率。
利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的装置由集氡罩2、流量计3、测氡仪4、气泵5组成，集氡罩2扣在待测介质1的表面上。集氡罩2的出气口通过管道与气泵5连接，气泵5通过管道与测氡仪4的进气口连接，测氡仪4的出气口通过管道与流量计3连接。
Claims (1)
1.一种利用218Po、214Po总计数开环式测量氡析出率的方法，测量时将集氡罩扣在待测介质表面上，利用测氡仪的泵不断从外界泵入干净的空气，室外干净空气氡浓度近似为零；如果室外空气氡浓度过高，加一个活性炭吸附装置来吸附引入的空气中的氡，使室外空气氡浓度近似为零，氡析出率测量时特别要注意泵的流率，过高流率能导致集氡罩内形成负压，会使氡析出率变大；
集氡罩中氡浓度的变化用式（1）描述:
（1）
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为泵的流率；λ为氡的衰变常数，λ为； 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；
对于比较致密的介质，在密闭良好的情况下，能够忽略泄露和反扩散的影响，因为泄露和反扩散效应比开环主动泄露小得多；
当，式（1）简化为：
（2）
令集氡罩内氡的初始浓度为零，解得：
（3）
扣上集氡罩后，用测氡仪测量一个较长周期的氡浓度，测量周期为20-90分钟，集氡罩内的氡浓度按式（3）变化；
当集氡罩的体积远远大于静电收集法测氡仪测量室的体积时，测氡仪的泵的流率较大，测氡仪测量室内的氡浓度与集氡罩内的氡浓度近似同步变化；
根据静电收集法测氡仪的原理，测量室内218Po浓度的变化规律为：
（4）
为218Po的浓度；
测氡仪测量室内与集氡罩内的氡浓度的初始值都为零，测量室内218Po浓度的初始值也为零；为218Po的半衰期；
将式（3）带入式（4）得到：
（5）
式（5）的解为：
（6）
其特征是：根据氡衰变链得到在测量室内有：
(7)
(8)
、分别是214Pb、214Bi的浓度；、分别是214Pb、214Bi的衰变常数；214Bi衰变为214Po后，214Po半衰期只有164us，能够认为214Bi的浓度就是214Po的浓度；即：
（9）
为214Po的浓度；
初始测量时，214Pb、214Bi、214Po的浓度为零，式（6）、（7）、（9）解得：
（10）
（11）
当t=T，T为测量周期，式（6）变化为：
(12)
对式（5）在(0，T)区间积分得到：
(13)
根据静电收集法测氡仪的原理有：
（14）
是测氡仪在该测量周期的读数；
将式（14）带入式（13）得到：
(15)
式（12）减去式（15）得到：
（16）
解得：
(17)
当t=T，式（11）变化为：
(18)
对式（8）在(0，T)区间积分得到：
（19）
将式（10）带入式（19）得：
(20)
静电收集法测氡仪根据218Po、214Po放射性衰变释放的α粒子的能量不同而分别计数；静电收集法测氡仪探测器对这两种不同能量的α粒子探测效率基本相同；设在测量周期T测量得到218Po、214Po衰变计数分别为n1、n2；
再依据式（14）有：
（21）
将式（21）带入式（20）：
（22）
式（18）减去式（22）得到：
（23）
根据式（17）、（23）能求得两个氡析出率，再求两个氡析出率的平均值，就得到较准确的氡析出率；
当T较大时，，的值都非常小，式（17）、（23）简化为：
（24）
（25）
依据式（24）和（25）就能利用一个较长测量周期的测量值求得两个氡析出率，再求两个氡析出率的平均值，就能得到较准确的氡析出率。
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| C06 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yuan Hongzhi Inventor after: Tan Yanliang Inventor before: Tan Yanliang Inventor before: Yuan Hongzhi |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: TAN YANLIANG YUAN HONGZHI TO: YUAN HONGZHI TAN YANLIANG |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141210 Termination date: 20200830 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |