CN105353396B - 闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法 - Google Patents

闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法 Download PDF

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Abstract

一种闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法，它包括测量过程和计算过程。测量过程采用较短的时间间隔测量，既2‑10分钟测量一次，一直测量到集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值。计算过程对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线的初始部分数据进行分析，忽略有效衰变常数，采用简单的代数运算对现有的计算方法进行修正，就能够快速得到较准确的氡析出率。

Description

闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法
技术领域
本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种测量氡析出率的方法。
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和活性炭吸附法。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，具有重要的统计意义和参考价值，但当前使用累积法都是采用一个集氡罩收集介质析出的氡，然后利用测氡仪测量得到集氡罩内氡浓度的变化规律，对测量数据进行拟合同步得到有效衰变常数及氡析出率，数据拟合计算量较大。
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闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法。
本发明的技术方案是：一种闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法，对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线的初始部分数据进行分析，忽略有效衰变常数，采用简单的代数运算对现有的计算方法进行修正，就能够快速得到较准确的氡析出率；它包括测量过程和计算过程，其具体操作步骤如下：
一、测量过程：
将开口集氡罩的开口端扣在待测介质表面上，或将待测介质装入密闭集氡罩的收集室内，由于待测介质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入集氡罩收集室，导致集氡罩收集室内氡浓度变化，泵一直以恒定流速将集氡罩收集室内的氡泵入测氡仪的测量室，流速为0.5-15升/分钟，使得测氡仪测量室内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度平衡。
测量过程采用较短的时间间隔测量，既2-10分钟测量一次，一直测量到集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值。
二、计算过程：
由于泵的流率较大，测氡仪测量室内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度相等，测氡仪测量室内的氡浓度C（t）为：
(1)
(2)
J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩收集室的底面积，单位为cm2；V为集氡罩收集室与测氡仪测量室及管道的总空间体积，单位为cm3；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，集氡罩内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间；
式（1）～式（2）为现有的计算方法。
当时，式（1）能够简化为：
（3）
也就是氡浓度上升曲线的初期，能够认为集氡罩收集室内的氡浓度C（t）是线性上升的，即C(t)线性变化：
（4）
将式（4）代入式（1）得：
（5）
选取合适的测量时间为t1时，，且
（6）
k为一个比例常数，其取值为0.1-0.4之间；CS为集氡罩收集室内的饱和氡浓度。
将式（4）代入式（6）可得：
（7）
对式（5）在0到t1时间积分得：
（8）
为集氡罩收集室内的初始氡浓度即环境氡浓度，其值非常小，能够忽略，式（8）简化为
（9）
将式（7）代入式（9）可得：
（10）
即：
（11）
氡析出率由式（11）解得；
有效衰变常数的值由式（7）得到。
上述方法采用的测量装置由集氡罩、测氡仪及泵组成，集氡罩的出气口接头通过管道与测氡仪测量室的进气口连接，集氡罩的进气口接头通过管道与测氡仪测量室的出气口连接，泵安装在集氡罩的进气口与测氡仪测量室的出气口之间的管道上。
集氡罩包括开口集氡罩和密闭集氡罩。
开口集氡罩为一个底端开口的矩形容器，开口集氡罩的顶板上设有进气口接头和出气口接头。
密闭集氡罩包括一个底端开口的矩形容器及密封板，矩形容器的顶板上设有进气口接头和出气口接头，密封板与矩形容器的开口端采用螺钉连接，通过密封板将矩形容器的开口端封闭。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明采用对集氡罩内氡浓度上升曲线的初始部分数据进行分析，忽略有效衰变常数，通过简单的代数运算对现有的计算方法进行修正，就能够快速得到较准确的氡析出率。
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为采用开口集氡罩进行测量时的示意图；
附图2为采用密闭集氡罩进行测量时的示意图。
具体实施方式
实施例一、一种闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法，对开口集氡罩1收集室内氡浓度上升曲线的初始部分数据进行分析，忽略有效衰变常数，采用简单的代数运算对现有的计算方法进行修正，就能够快速得到较准确的氡析出率；它包括测量过程和计算过程，其具体操作步骤如下：
一、测量过程：
将开口集氡罩1的开口端扣在待测介质4表面上，由于待测介质4内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入开口集氡罩1收集室，导致开口集氡罩1收集室内氡浓度变化，泵3一直以恒定流速将开口集氡罩1收集室内的氡泵入测氡仪2的测量室，流速为0.5-15升/分钟，使得测氡仪2测量室内的氡浓度与开口集氡罩1收集室内的氡浓度平衡。
测量过程采用较短的时间间隔测量，既2-10分钟测量一次，一直测量到开口集氡罩1收集室内的氡浓度趋于恒定值。
二、计算过程：
由于泵3的流率较大，测氡仪2测量室内的氡浓度与开口集氡罩1收集室内的氡浓度相等，测氡仪2测量室内的氡浓度C（t）为：
(1)
(2)
J为被测介质表面氡析出率；S为开口集氡罩1收集室的底面积，单位为cm2；V为开口集氡罩1收集室与测氡仪2测量室及管道的总空间体积，单位为cm3；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，开口集氡罩1收集室内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间；
式（1）～式（2）为现有的计算方法。
当时，式（1）可以简化为：
（3）
也就是氡浓度上升曲线的初期，能够认为开口集氡罩1收集室内的氡浓度C（t）是线性上升的，即C(t)线性变化：
（4）
将式（4）代入式（1）得：
（5）
选取合适的测量时间为t1时，，且
（6）
k为一个比例常数，其取值为0.1-0.4之间；CS为开口集氡罩1收集室内的饱和氡浓度。
将式（4）代入式（6）可得：
（7）
对式（5）在0到t1时间积分得：
（8）
为开口集氡罩1收集室内的初始氡浓度即环境氡浓度，其值非常小，能够忽略，式（8）简化为
（9）
将式（7）代入式（9）可得：
（10）
即：
（11）
氡析出率由式（11）解得；
有效衰变常数的值由式（7）得到。
上述方法采用的测量装置由开口集氡罩1测氡仪2及泵3组成，开口集氡罩1的出气口接头1-1通过管道与测氡仪2测量室的进气口连接，开口集氡罩1的进气口接头1-2通过管道与测氡仪2测量室的出气口连接，泵3安装在开口集氡罩1的进气口接头1-2与测氡仪2测量室的出气口之间的管道上。
开口集氡罩1为一个底端开口的矩形容器，开口集氡罩1的顶板上设有进气口接头1-2和出气口接头1-1。
实施例二、一种闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法，对密闭集氡罩5收集室内氡浓度上升曲线的初始部分数据进行分析，忽略有效衰变常数，采用简单的代数运算对现有的计算方法进行修正，就能够快速得到较准确的氡析出率；它包括测量过程和计算过程，其具体操作步骤如下：
一、测量过程：
将待测介质6装入密闭集氡罩5的收集室内，由于待测介质6内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入密闭集氡罩5收集室，导致密闭集氡罩5收集室内氡浓度变化，泵3一直以恒定流速将密闭集氡罩5收集室内的氡泵入测氡仪2的测量室，流速为0.5-15升/分钟，使得测氡仪2测量室内的氡浓度与密闭集氡罩5收集室内的氡浓度平衡。
测量过程采用较短的时间间隔测量，既2-10分钟测量一次，一直测量到密闭集氡罩5收集室内的氡浓度趋于恒定值。
二、计算过程：
由于泵3的流率较大，测氡仪2测量室内的氡浓度与密闭集氡罩5收集室内的氡浓度相等，测氡仪2测量室内的氡浓度C（t）为：
(1)
(2)
J为被测介质表面氡析出率；S为密闭集氡罩5收集室的底面积，单位为cm2；V为密闭集氡罩5收集室与测氡仪2测量室及管道的总空间体积，单位为cm3；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，密闭集氡罩5收集室内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间；
式（1）～式（2）为现有的计算方法。
当时，式（1）可以简化为：
（3）
也就是氡浓度上升曲线的初期，能够认为密闭集氡罩5收集室内的氡浓度C（t）是线性上升的，即C(t)线性变化：
（4）
将式（4）代入式（1）得：
（5）
选取合适的测量时间为t1时，，且
（6）
k为一个比例常数，其取值为0.1-0.4之间；CS为密闭集氡罩5收集室内的饱和氡浓度。
将式（4）代入式（6）可得：
（7）
对式（5）在0到t1时间积分得：
（8）
为密闭集氡罩5收集室内的初始氡浓度即环境氡浓度，其值非常小，能够忽略，式（8）简化为
（9）
将式（7）代入式（9）可得：
（10）
即：
（11）
氡析出率由式（11）解得；
有效衰变常数的值可以由式（7）得到。
上述方法采用的测量装置由密闭集氡罩5、测氡仪2及泵3组成，密闭集氡罩5的出气口接头5-1-1通过管道与测氡仪2测量室的进气口连接，密闭集氡罩5的进气口接头5-1-2通过管道与测氡仪2测量室的出气口连接，泵3安装在密闭集氡罩5的进气口接头5-1-2与测氡仪2测量室的出气口之间的管道上。
密闭集氡罩5包括一个底端开口的矩形容器5-1及密封板5-2，矩形容器5-1的顶板上设有进气口接头5-1-2和出气口接头5-1-1，密封板5-2与矩形容器5-1的开口端采用螺钉连接，通过密封板5-2将矩形容器5-1的开口端封闭。

Claims (1)

1.一种闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法，对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线的初始部分数据进行分析，忽略有效衰变常数，采用简单的代数运算对现有的计算方法进行修正，就能够快速得到较准确的氡析出率；它包括测量过程和计算过程，其具体操作步骤如下：
一、测量过程：
将开口集氡罩的开口端扣在待测介质表面上，或将待测介质装入密闭集氡罩的收集室内，由于待测介质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入集氡罩收集室，导致集氡罩收集室内氡浓度变化，泵一直以恒定流速将集氡罩收集室内的氡泵入测氡仪的测量室，流速为0.5-15升/分钟，使得测氡仪测量室内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度平衡；
测量过程采用较短的时间间隔测量，即 2-10分钟测量一次，一直测量到集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值；
二、计算过程：
由于泵的流率较大，测氡仪测量室内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度相等，测氡仪测量室内的氡浓度C（t）为：
(1)
(2)
J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩收集室的底面积，单位为cm2；V为集氡罩收集室与测氡仪测量室及管道的总空间体积，单位为cm3；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，集氡罩内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间；
其特征是：
当时，式（1）能够简化为：
（3）
也就是氡浓度上升曲线的初期，能够认为集氡罩收集室内的氡浓度C（t）是线性上升的，即C(t)线性变化：
（4）
将式（4）代入式（1）得：
（5）
选取合适的测量时间为t1时，，且
（6）
k为一个比例常数，其取值为0.1；CS为集氡罩收集室内的饱和氡浓度；
将式（4）代入式（6）可得：
（7）
对式（5）在0到t1时间积分得：
（8）
为集氡罩收集室内的初始氡浓度即环境氡浓度，其值非常小，能够忽略，式（8）简化为
（9）
将式（7）代入式（9）可得：
（10）
即：
（11）
氡析出率由式（11）解得；
有效衰变常数的值由式（7）得到。
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