CN104237925B - 一种中子管内氚活度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中子管内氚活度测量装置，属于辐射防护与环境保护领域。本发明的测量装置是基于电离室测氚原理，采用电离法模式，将中子管作为一个电离室，对中子管不锈钢外壳施加饱和的工作电压，通过收集极收集氚在中子管内衰变时放出的β粒子产生的电离电荷。所述测量装置是有屏蔽箱、绝缘层、保护环、绝缘子、收集极、高压电极、绝缘支架、滑轨、滑块及其它连接件构成。本发明的测量装置既能保证中子管的完整性，又可在短时间内进行中子管内氚活度测量，保证了工作人员的辐射安全，有效解决了中子管内氚活度的测量问题。
Description
技术领域
本发明属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种用于中子管内氚活度测量装置。适用于中子管内氚活度的测量。
背景技术
氚是氢的唯一放射性同位素，氚衰变发出的β射线最大能量为18.6keV，其平均能量为5.65keV。氚可能对包容材料产生腐蚀，或造成材料性能的退化（脆裂、老化）。而且，氚还能够经过吸入、食入和经完好皮肤渗入进入人体，被人体组织吸收并使之受到内照射危害，由于其放射性危害和它在环境中的特性，在辐射防护监测中，氚的监测日益受到重视。
中子管内的氚靶经过多次氘离子轰击或长期存放时氚自然衰变形成的氦-3释放，导致靶上的氚化钛层疏松、开裂，产生许多含氚粉尘。随着氘离子轰击次数或贮存时间的增加，中子管内真空度降低，含氚粉尘大大增加，中子管失效。由于失效的中子管内存在含氚粉尘，氚靶内残留不同程度的氚，在进行中子管的解体时，管内的氚泄漏会造成设备、场所及环境的污染，因此，在中子管解体前进行内部氚浓度测量显得极为重要。
目前，在中子管解体前没有相关的仪器设备或方法可以对中子管内部的氚浓度进行测量，这就造成了在中子管解体前无法获知管内的氚浓度，也就无法对其采取任何措施进行处理，一旦中子管内的氚浓度太高时，解体后不仅给氚净化增加去污难度，而且也会对环境和人员造成辐射危害。
发明内容
为了解决中子管解体前内部氚活度的测量问题，避免中子管解体过程中的氚泄漏，造成设备、场所及环境的污染。本发明提供一种中子管内氚活度测量装置，本发明基于电离室测氚原理通过对中子管不锈钢外壳施加工作电压，将测量放射性活度的方式转换成测量中子管内饱和电流的方法，实现中子管内氚活度的测量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种中子管内氚活度测量装置，其特点是，所述的测量装置包括屏蔽箱、保护环、高压电极、绝缘层、收集极、绝缘支架Ⅰ、绝缘支架Ⅱ、滑轨，其连接关系是，屏蔽箱上固定设置有电缆接头Ⅰ、电缆接头Ⅱ、限位开关；在屏蔽箱的内壁通过螺钉固定设置有绝缘层；在屏蔽箱中固定设置有金属支架、相互平行的滑轨支架Ⅰ和滑轨支架Ⅱ；所述滑轨通过螺钉与滑轨支架Ⅰ、滑轨支架Ⅱ分别固定连接；所述滑轨上设置有滑块，滑块上端设置有凹槽，绝缘支架Ⅱ安装在滑块凹槽内，高压电极通过螺钉固定在绝缘支架Ⅱ上；绝缘支架Ⅰ通过螺钉固定在金属支架上，保护环通过螺纹固定在绝缘支架Ⅰ上，绝缘子通过螺纹固定在保护环内，收集极通过螺纹螺帽固定在绝缘子中心，所述收集极与保护环通过绝缘子绝缘；中子管安装高压电极内，收集极与中子管同轴心设置，通过移动滑块使收集极与中子管的中心电极连接；所述电缆接头Ⅰ通过信号电缆分别与收集极和保护环连接，电缆接头Ⅱ通过高压电缆线与限位开关、高压电极串联连接，
所述的绝缘支架Ⅰ、绝缘支架Ⅱ、绝缘层、绝缘子、滑轨支架Ⅰ、滑轨支架Ⅱ、金属支架均采用聚四氟乙烯材料制成。
所述的屏蔽箱、收集极、螺钉Ⅰ、螺钉Ⅱ、螺钉Ⅲ、螺钉Ⅳ、滑块、滑轨均采用不锈钢材料制成。
所述的高压电极采用黄铜材料制成。
本发明的一种中子管内氚活度测量装置，将废旧中子管当作一个电离室，对中子管不锈钢外壳施加饱和的工作电压，通过收集极收集氚在中子管内产生的电离电荷，将测量放射性活度的方式转换成测量中子管内饱和电流的方法，解决了中子管内氚活度的测量问题。
本发明的一种中子管内氚活度测量装置，采用电离室法弥补了目前在中子管解体前无法准确测量中子管内氚活度的问题，不仅能够在短时间内快速测量中子管内的氚活度，而且能够在测量时不用切割中子管，实现中子管的无损测量，为相关场所工作人员的辐射安全提供了有力的保障。
附图说明
图1为本发明的中子管内氚活度测量装置的主视图；
图2为本发明的中子管内氚活度测量装置的俯视图；
图中，1.电缆接头 2.屏蔽箱 3.绝缘支架Ⅰ 4.保护环 5.绝缘支架Ⅱ 6.高压电极 7.中子管 8.绝缘层 9.收集极 10.绝缘子 11.限位开关 12.电缆接头Ⅱ13.螺钉Ⅰ 14 .螺钉Ⅱ 15.螺钉Ⅲ 16.螺钉Ⅳ 17.滑轨支架Ⅰ 18.滑块 19.滑轨支架Ⅱ 20.滑轨 21.金属支架。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
图1为本发明的中子管内氚活度测量装置的主视图，图2为本发明的中子管内氚活度测量装置的俯视图。在图1、图2中，本发明的一种中子管内氚活度测量装置，包括屏蔽箱2、保护环4、高压电极6、绝缘层8、收集极9、绝缘支架Ⅰ3、绝缘支架Ⅱ5、滑轨20，其连接关系是，屏蔽箱2上固定设置有电缆接头Ⅱ12、电缆接头Ⅰ1、限位开关11；在屏蔽箱2的内壁通过螺钉固定设置有绝缘层8；在屏蔽箱2中固定设置有金属支架21、相互平行的滑轨支架Ⅰ17和滑轨支架Ⅱ19；所述滑轨20通过螺钉与滑轨支架Ⅰ17、滑轨支架Ⅱ19分别固定连接；所述滑轨20上设置有滑块18，滑块18上端设置有凹槽，绝缘支架Ⅱ5安装在滑块18凹槽内，高压电极6通过螺钉固定在绝缘支架Ⅱ5上；绝缘支架Ⅰ3通过螺钉固定在金属支架21）上，保护环4通过螺纹固定在绝缘支架Ⅰ3上，绝缘子10通过螺纹固定在保护环4内，收集极9通过螺纹螺帽固定在绝缘子10中心，所述收集极9与保护环4通过绝缘子10绝缘；中子管7安装高压电极6内，收集极9与中子管同轴心设置；所述电缆接头Ⅱ12通过高压电缆线与限位开关11、高压电极6串联连接，电缆接头Ⅰ1通过信号电缆分别与收集极9和保护环4连接。
所述的绝缘支架Ⅰ3、绝缘支架Ⅱ5、绝缘层8、绝缘子10、滑轨支架Ⅰ17、滑轨支架Ⅱ19、金属支架21均采用聚四氟乙烯材料制成。
所述的屏蔽箱2、收集极9、螺钉Ⅰ13、螺钉Ⅱ14、螺钉Ⅲ15、螺钉Ⅳ16、滑块18、滑轨2均采用不锈钢材料制成。
所述的高压电极6采用黄铜材料制成。
本发明的中子管内氚活度测量装置在进行中子管内氚活度测量时主要包括以下几部分内容：
①. 氚在中子管内引起的饱和电流I0的理论计算
记中子管内气体中氚浓度为C（Bq/m3），在饱和工作电压条件下，中子管收集到的饱和电流I0的计算公式如下：
(1)
式中：
E－为氚的β射线的平均能量，单位eV，取5.65keV；
e－为电子电荷，单位1.6×10-19C；
－为气体的平均电离功，即在气体中每产生一对离子所需要的平均能量，单位eV，对应于氦气该值为41.9eV/离子对；
在工作时，在高压电极上加高压，使中子管工作在饱和区，通过弱电流测量仪测量中子管收集到的饱和电流信号。
②. 将有关氚的系数代入公式（1）中，取A为1Bq，则通过计算可以得到：
（2）
③. 中子管内的氚活度计算
在测得中子管内收集到的饱和电流后，管内氚活度可用公式（3）计算：
式中：
A—为废旧中子管内放射性氚的活度，Bq；
I—为测量废旧中子管内的饱和电流（次级带电粒子数），A；
Ib—为测量仪的本底电流，A；
η—由公式（2）电流比活度系数，A/Bq。
本发明不限于该实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (4)
1.一种中子管内氚活度测量装置，其特征在于：所述的测量装置包括屏蔽箱（2）、保护环（4）、高压电极（6）、绝缘层（8）、收集极（9）、绝缘支架Ⅰ（3）、绝缘支架Ⅱ（5）、滑轨（20），其连接关系是，屏蔽箱（2）上固定设置有电缆接头Ⅱ（12）、电缆接头Ⅰ（1）、限位开关（11）；在屏蔽箱（2）的内壁通过螺钉固定设置有绝缘层（8）；在屏蔽箱（2）中固定设置有金属支架（21）、相互平行的滑轨支架Ⅰ（17）和滑轨支架Ⅱ（19）；所述滑轨（20）通过螺钉与滑轨支架Ⅰ（17）、滑轨支架Ⅱ（19）分别固定连接；所述滑轨（20）上设置有滑块（18），滑块（18）上端设置有凹槽，绝缘支架Ⅱ（5）安装在滑块（18）凹槽内，高压电极（6）通过螺钉固定在绝缘支架Ⅱ（5）上；绝缘支架Ⅰ（3）通过螺钉固定在金属支架（21）上，保护环（4）通过螺纹固定在绝缘支架Ⅰ（3）上，绝缘子（10）通过螺纹固定在保护环（4）内，收集极（9）通过螺纹螺帽固定在绝缘子（10）中心，所述收集极（9）与保护环（4）通过绝缘子（10）绝缘；中子管（7）安装高压电极（6）内，收集极（9）与中子管同轴心设置；所述电缆接头Ⅰ（1）通过信号电缆与收集极（9）和保护环（4）连接，电缆接头Ⅱ（12）通过高压电缆线与限位开关（11）、高压电极（6）串联连接。
2.根据权利要求1所述的中子管内氚活度测量装置，其特征在于：所述的绝缘支架Ⅰ（3）、绝缘支架Ⅱ（5）、绝缘层（8）、绝缘子（10）、滑轨支架Ⅰ（17）、滑轨支架Ⅱ（19）、金属支架（21）均采用聚四氟乙烯材料制成。
3.根据权利要求1所述的中子管内氚活度测量装置，其特征在于：所述的屏蔽箱（2）、收集极（9）、螺钉Ⅰ（13）、螺钉Ⅱ（14）、螺钉Ⅲ（15）、螺钉Ⅳ（16）、滑块（18）、滑轨（20）均采用不锈钢材料制成。
4.根据权利要求1所述的中子管内氚活度测量装置，其特征在于：所述的高压电极（6）采用黄铜材料制成。
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