CN103472474A - 分体式水体放射性γ核素测量系统 - Google Patents

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何建华
曾志
马豪
苏健
李奕良
余雯
门武
程建平
陈立奇
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Abstract

分体式水体放射性γ核素测量系统，涉及辐射监测设备。设有水样采集单元、探测器单元、屏蔽单元、内胆单元、数据处理单元和数据存储通讯单元；所述水样采集单元的水样出口接探测器单元的水样进口，探测器单元设于屏蔽单元内，屏蔽单元设于内胆单元内，接探测器单元的水样出口接排水管，探测器单元的实时水样放射性核素信号输出端通过数据线接数据处理单元的输入端，经数据处理单元进行核素识别与定量分析的结果由数据处理单元的输出端接数据存储通讯单元的输入端，数据存储通讯单元的输出端输出信号传送至数据管理中心。实现了水体环境放射性核素的快速定量监测，提升了系统的测量效率和核素分辨效果，有效提高了监测的时效性。

Description

分体式水体放射性γ核素测量系统
技术领域
本发明涉及辐射监测设备，尤其涉及分体式水体放射性γ核素测量系统。
背景技术
应急辐射监测是核应急准备和响应中的必不可少的应急响应行动之一，其作用在于为辐射事故的探查、评价以及事故控制缓解行动和紧急辐射防护行动的决策提供依据。目前，我国是世界上核能利用发展最快的国家，目前的核电站已有6座运行和3座在建。根据2009年提出的核电中长期规划修改意见，至2020年我国核电运行装机容量为7000万千瓦。我国大部分核电站位于东部沿海地区，核电厂进入临近海域的放射性的快速监测与评价方法是海洋管理部门、当地政府、公众、核电厂业主及相关研究人员密切关注的问题。
2011年3月11日，日本东北部发生里氏9.0级大地震和强烈海啸，进而引发的福岛核电站放射性物质泄露事故引发全球关注。核事故发生后，放射性物质大量释放到环境中，对环境生态安全和公众健康产生了影响，并通过海洋、大气等途径向全球扩散。如何快速评估放射性物质在海洋中的扩散和运移过程成为核应急情况和平时海洋环境监测工作的重要内容。建立海洋环境放射性快速检测方法，研制快速监测装置在福岛核危机的背景下就显得尤为重要和迫切。
水体放射性环境监测采用的方法分为两种方法：水下就地γ能谱测量方法和实验室样品分析。其中，实验室样品分析方法是核电站液体流出物常规监测方法。由于海洋中放射性核素含量比较少，通常需要大量采集当地海水，并通过放射化学前期处理富集样品，最后用低本底伽玛谱仪进行测量。由于需要样品数量大、采样比较困难，此方法采样频次一般都不高。例如我国环境保护行业标准《辐射环境监测技术规范》（HJ/T61-2001）规定压水堆核电站每半年在排放口附近海域采集海水样品1次进行伽玛核素分析。但在事故情况下，比如2011年3月福岛核电站事故的情况下，靠实验室样品分析方法很难实时监测到放射性流出物在海洋中的泄露。因此，一些发达国家（如德国、希腊、英国、俄罗斯等）采用水下就地γ能谱测量方法建设了海洋放射性环境监测网络，使用碘化钠等闪烁探测器研究海洋或其它水体中的放射性核素，但由于这些探测器存在分比率较低等问题，无法有效识别海水环境中的多数的人工放射性核素，特别是能量范围相近的核素。
随着我国核能与核技术利用的快速发展，研究能快速定量分析监测海洋环境放射性核素的方法和技术，已经成为我国环境监测中特别是核应急情况下的迫切需求，具有非常重要的意义。
苏耿华等（苏耿华，曾志，程建平，等.海水就地测量探测器探测效率的Monte Carlo研究.核电子学与探测技术，2010，30（4）：451-455）报道了海水就地测量探测器探测效率的Monte Carlo研究。
发明目的
本发明的目的在于针对目前相关技术存在的分别率低、核素识别困难、环境本底影响大的问题，提供一种可实现环境水体放射性核素的快速定量监测，提升系统的测量效率和核素分辨效果，有效降低环境放射性本底对测量结果影响的分体式水体放射性γ核素测量系统。
本发明设有水样采集单元、探测器单元、屏蔽单元、内胆单元、数据处理单元和数据存储通讯单元；
所述水样采集单元的水样出口接探测器单元的水样进口，探测器单元设于屏蔽单元内，屏蔽单元设于内胆单元内，接探测器单元的水样出口接排水管，探测器单元的实时水样放射性核素信号输出端通过数据线接数据处理单元的输入端，经数据处理单元进行核素识别与定量分析的结果由数据处理单元的输出端接数据存储通讯单元的输入端，数据存储通讯单元的输出端输出信号传送至数据管理中心。
所述水样采集单元可采用扬程泵或潜水泵等。
所述探测器单元可采用至少2个探测器组成，所述探测器可选自溴化镧探测器、硅探测器、锗探测器、碲锌镉探测器等中的至少一种。
所述屏蔽单元可采用铅屏蔽单元，屏蔽单元可采用圆形、方形或其他任意形状，具有可拆卸功能。
所述内胆单元可采用PVC、玻璃钢或其它低放射性高强度材料制成。
所述数据处理单元主要对探测器生成信号进行放大、甄别、成形，并自动对信号进行能谱分析及核素识别，同时可实现自动稳谱功能。
所述数据存储通讯单元可利用3G/CDMA/GSM/GPRS/无线电/卫星通信以及USB/RS232/Ethernet等无线、有线方式实现测量数据的存储以及与远程终端的通讯和数据传输，并向监测装置供电。
本发明实现了水体环境放射性核素的快速定量监测，提升了系统的测量效率和核素分辨效果，有效提高了监测的时效性。
附图说明
图1为本发明实施例的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明实施例设有水样采集单元1、探测器单元2、屏蔽单元3、内胆单元4、数据处理单元5和数据存储通讯单元6。所述水样采集单元1的水样出口接探测器单元2的水样进口，探测器单元2设于屏蔽单元3内，屏蔽单元3设于内胆单元4内，接探测器单元2的水样出口接排水管7，探测器单元2的实时水样放射性核素信号输出端通过数据线8接数据处理单元5的输入端，经数据处理单元5进行核素识别与定量分析的结果由数据处理单元5的输出端接数据存储通讯单元6的输入端，数据存储通讯单元6的输出端输出信号传送至数据管理中心（在图1中未画出）。
所述水样采集单元1采用扬程泵或潜水泵等。
所述探测器单元2采用至少2个探测器组成，所述探测器可选自溴化镧探测器、硅探测器、锗探测器、碲锌镉探测器等中的至少一种。
所述屏蔽单元3可采用铅屏蔽单元，屏蔽单元可采用圆形、方形或其他任意形状，具有可拆卸功能。
所述内胆单元4可采用PVC、玻璃钢或其它低放射性高强度材料制成。
所述数据处理单元5主要对探测器生成信号进行放大、甄别、成形，并自动对信号进行能谱分析及核素识别，同时可实现自动稳谱功能。
所述数据存储通讯单元6可利用3G/CDMA/GSM/GPRS/无线电/卫星通信以及USB/RS232/Ethernet等无线、有线方式实现测量数据的存储以及与远程终端的通讯和数据传输，并向监测装置供电。
水样进入内胆单元按一定规律循环后排出，在此期间探测器单元实时探测内胆中水样中的放射性核素，并将信号传送至数据处理单元，进行核素识别与定量分析，然后再将分析结果通过数据存储通讯单元传送至数据管理中心。
根据本发明的实施例，分体式水体放射性γ核素测量系统可以依托大型浮标和船基等水上移动或固定平台进行。
根据本发明实施例的测量流程如下：
水样经过采水单元进入内胆单元后，按一定方式在内胆中循环一定的时间后排出，在这段时间内，探测器单元对内胆中的水样进行实时探测，并将信号传输至数据处理分析单元，在经过核素识别后进行定量分析，并获得核素活度浓度信息，之后再通过数据存储与传输系统将测量结果传输至岸基数据处理中心。
其中，探测器单元具有自动稳谱功能，可有效补偿探测器受到所处环境温度、湿度、震动等可能因素的影响造成的漂移。每个探测器产生的脉冲信号经过单独的放大、甄别和成型电路，统一传送到多道能谱分析单元。
屏蔽单元具有可拆卸功能，便于系统的整体移动与安装。在屏蔽模式下，探测器单元可有效剔除环境对系统本底的贡献，在提高系统探测效率的同时，可有效降低系统本底。
数据处理单元在进行核素分析时，具备自动寻峰功能，可结合核数据库给出全能峰对应的核素信息。在进行活度浓度测量时，需要对测量装置的效率进行刻度。根据本发明的实施例，本发明在结合标准刻度源的基础上，采取基于蒙特卡洛方法、数值计算方法等可用方法的虚拟效率刻度技术，实现测量装置的效率刻度。

Claims (7)

1.分体式水体放射性γ核素测量系统，其特征在于设有水样采集单元、探测器单元、屏蔽单元、内胆单元、数据处理单元和数据存储通讯单元；
所述水样采集单元的水样出口接探测器单元的水样进口，探测器单元设于屏蔽单元内，屏蔽单元设于内胆单元内，接探测器单元的水样出口接排水管，探测器单元的实时水样放射性核素信号输出端通过数据线接数据处理单元的输入端，经数据处理单元进行核素识别与定量分析的结果由数据处理单元的输出端接数据存储通讯单元的输入端，数据存储通讯单元的输出端输出信号传送至数据管理中心。
2.如权利要求1所述分体式水体放射性γ核素测量系统，其特征在于所述水样采集单元采用扬程泵或潜水泵。
3.如权利要求1所述分体式水体放射性γ核素测量系统，其特征在于所述探测器单元采用至少2个探测器组成。
4.如权利要求3所述分体式水体放射性γ核素测量系统，其特征在于所述探测器选自锗探测器、溴化镧探测器、硅探测器、碲锌镉探测器中的至少一种。
5.如权利要求1所述分体式水体放射性γ核素测量系统，其特征在于所述屏蔽单元采用铅屏蔽单元。
6.如权利要求1所述分体式水体放射性γ核素测量系统，其特征在于所述屏蔽单元采用圆形屏蔽单元或方形屏蔽单元。
7.如权利要求1所述分体式水体放射性γ核素测量系统，其特征在于所述内胆单元采用PVC内胆单元、玻璃钢内胆单元或其它低放射性高强度材料内胆单元。
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