CN105549065A - 一种人工放射性气溶胶源机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及辐射监测技术领域，提供一种人工放射性气溶胶探测装置的校准用源机，包括依次连通的高压气源、放射性雾化室、干燥室、饱和室、冷凝室和测量比对器。本发明装置可以人工产生指定核素类型如¹³⁷Cs或者²⁴¹Am和活度浓度的人工放射性气溶胶包括液态和固态，用来校准人工放射性气溶胶探测装置，提高其测量准确性。

Description

一种人工放射性气溶胶源机

技术领域

本发明涉及辐射监测技术领域，具体的说是一种人工放射性气溶胶探测装置的校准用源机。

背景技术

放射性气溶胶是一种危害很大的气载放射性物质，其悬浮在空气中，被人体吸入后可通过呼吸道粘膜或者肺泡进入血液随血液循环进入人体组织器官中，放射性气溶胶发出的α、β射线射程短，可对人体造成严重的内照射伤害。放射性气溶胶从来源上分为天然放射性气溶胶和人工放射性气溶胶。天然放射性气溶胶来自于土壤中的长寿命放射性核素的衰变产物（如氡钍子体）或者宇宙射线，人工放射性气溶胶来源于核设施的气体释放（正常或者事故）或者核武器爆炸。放射性气溶胶从物性上分为液态气溶胶和固态气溶胶，液态气溶胶中大部分成分为液态，固态气溶胶中大部分成分为固态。

放射性气溶胶探测装置利用辐射探测元件测量待测空气（核电站反应堆厂房内空气）中的放射性气溶胶活度浓度，一般结果单位为Bq/m³，显示待测的空气中放射性气溶胶含量。根据测量目的不同，分为不区分核素的总活度测量或者具有核素分辨能力的单核素测量。使用校准设备对放射性气溶胶探测装置的测量结果通过校准试验进行修正，是确保放射性气溶胶探测装置正确可靠运行的核心工作。

天然放射性气溶胶探测装置的校准可使用标准氡室进行，但目前人工放射性气溶胶探测装置校准试验仅能使用放置于取样滤纸位置的放射性α、β面源进行几何探测效率的校准修正，很多影响放射性气溶胶探测装置测量准确性的动态因素无法通过这种校准试验予以确认，比如气溶胶在滤纸上沉积的均匀性、滤纸对气溶胶的过滤效率、滤纸对α、β射线的自吸收效应、滤纸托盘对β射线的反散射效应等，这种动态因素都会一定程度上影响到放射性气溶胶的准确测量，却都不会通过固体α、β面源的几何探测效率校准得到修正，造成人工放射性气溶胶探测装置不能得到有效准确的校准，严重影响了其辐射测量功能的正常发挥。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种人工放射性气溶胶源机，该装置可以人工产生指定核素类型如¹³⁷Cs或者²⁴¹Am和活度浓度的人工放射性气溶胶包括液态和固态，用来校准人工放射性气溶胶探测装置，提高其测量准确性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种人工放射性气溶胶源机，包括依次连通的高压气源、放射性雾化室、干燥室、饱和室、冷凝室和测量比对器；高压气源提供可调节压力的高压高纯气体；放射性雾化室在气流通过放射性溶液时通过鼓泡产生雾化的放射性混合气体；干燥室对混合气体进行干燥除湿；产生携带放射性凝结核的干燥气体；饱和室中液态有机物质高温蒸发后混入气流中；冷凝室中温度骤降导致气流以放射性凝结核为核心发生冷凝，产生放射性气溶胶源项；测量比对器测量源项气体并和标准结果进行比对后计算给出产生的放射性气溶胶源项目的活度浓度。通过调节高压气源出气气压、雾化室放射性溶液中常规离子（作为凝结核）浓度、气体流量调节产生的固态气溶胶粒径，通过调节高压气源出气气压、雾化室放射性溶液中常规离子（作为凝结核）浓度、气体流量以及饱和室温度和冷凝室温度来调节产生的液态气溶胶粒径，通过调解雾化室中溶液的放射性离子浓度调解产生的放射性气溶胶活度浓度。

在上述技术方案中，所述高压气源由依次连接的高压气瓶、第一压力表、减压阀、第二压力表、三通调节阀、微尘过滤器、流量计组成；其中，高压气瓶提供作为放射性气溶胶载体的高纯气体如氮气，纯度大于99.9%，减压阀用来调节出气的压力，减压阀前第一压力表显示气瓶内气压，减压阀后第二压力表显示出气压力，三通调节阀用来在压力一定时调节进入放射性雾化室的出气流量。

在上述技术方案中，所述放射性雾化室由雾化喷嘴、雾化箱、铅屏蔽、放射性溶液、放射性计数器、液位开关、显示报警器组成，所述雾化箱内部容器中存放放射性溶液，雾化喷嘴位于放射性溶液内，雾化喷嘴的进气口与高压气源连通，所述雾化箱的外部设有铅屏蔽，雾化箱容器内设有液位开关，雾化箱外部铅屏蔽内设有放射性计数器，放射性计数器与显示报警器相连；其中，雾化喷嘴采用多个亚毫米级的小孔喷出气流；雾化箱外部使用5cm的铅屏蔽外部环境γ放射性影响，放射性计数器测量并监控容器中的放射性物质含量，显示报警器实时显示放射性计数器测量放射性计数，当容器内溶液过少或放射性计数率计数过低时，发出报警信号。

在上述技术方案中，所述干燥室由干燥箱、湿度计、干燥器组成，所述干燥箱内设有干燥器，干燥箱的进气口和出气口均设置湿度计；其中，干燥箱作为整体容器密封气路，湿度计测量显示干燥前后的气流湿度水平，干燥器采用蜂巢状，圆柱型结构，表面附着硅胶，可以对气流进行高效除湿。

在上述技术方案中，所述饱和室由电加热器、加热保温箱、有机溶液和温度开关组成，所述有机溶液设于加热保温箱内，加热保温箱内紧贴有机溶液设置电加热器，电加热器与温度开关相连，所述温度开关自带温度传感器，可以实时测量饱和室内部溶液温度，温度开关控制电加热器加热液态有机溶液，外部的加热保温箱中含多层玻璃纤维棉隔层，可以有效保温。

在上述技术方案中，所述冷凝室由冷凝器、冷凝液、冷凝管和冷凝保温箱组成，所述冷凝液设于冷凝保温箱内，冷凝液包裹冷凝管，所述冷凝器设于冷凝液内；其中，冷凝器采用半导体制冷技术按照设定的低温值对冷凝液进行电气制冷，气流在冷凝管中以凝结核为中心发生冷凝，外部的冷凝保温箱中含多层玻璃纤维棉隔层，可以有效保温。

在上述技术方案中，所述测量比对器分为两个支路，一路由依次连接的第一流量计、取样器、流量调节阀、多层回收盒、废气排气口组成，所述取样器的取样滤纸正对气溶胶探测器，所述取样器和气溶胶探测器置于5cm厚铅室内，气溶胶探测器与信号处理器相连，测量比对器的另一路由第二流量计和气溶胶源项出口组成；其中，取样器进行气溶胶取样，气溶胶探测器正对取样器中的取样滤纸，测量滤纸中过滤的气溶胶发射的射线，流量计测量取样累积流量，气溶胶探测器的测量信号传送给信号处理器结合已存储的标准值进行比对计算出源项中放射性气溶胶活度浓度,流量计调节2个支路的流量,多层回收盒中含有多层高效气溶胶滤膜，可在设备气路末端对气体中残余的微量放射性气溶胶进行过滤吸附后再对外排放，实现无放射性污染的环保化作业。

本发明研制了一种人工放射性气溶胶探测装置的动态校准装置，实现了人工放射性气溶胶探测装置模拟真实测量过程的动态化仿真校准。以前的静态校准技术仅能使用放射性α、β面源进行几何探测效率校准，导致诸多动态因素无法检验确认，严重影响校准准确度的不利局面，本发明可很好的提高人工放射性气溶胶探测装置校准的准确性和可靠性，有利于更好的发挥人工放射性气溶胶探测装置在气载放射性测量、核安全相关工艺检测和人员防护方面的重要作用。

附图说明

图1为本发明人工放射性气溶胶源机的示意图。

其中：1.高压气源，2.高压气瓶，3.压力表，4.减压阀，5.三通调节阀，6.微尘过滤器，7.流量计，8.放射性雾化室，9.雾化喷嘴，10.铅屏蔽,11.放射性溶液，12.显示报警器，13.放射性计数器，14.液位开关，15.干燥室，16.湿度计，17.蜂巢干燥器，18.饱和室，19.温度开关，20.加热保温箱，21.电加热器，22.温度传感器，23.有机溶液,24.冷凝室，25.冷凝液，26.半导体制冷器，27.冷凝管,28.冷凝保温箱，29.测量比对器，30.信号处理器，31.铅室，32.气溶胶探测器，33.取样器，34.流量调节阀,35.多层回收盒。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实施例提供一种人工放射性气溶胶源机，可产生用来校准放射性气溶胶探测装置的气态人工放射性气溶胶。该设备主要由以下几部分组成：高压气源1，放射性雾化室8，干燥室15，饱和室18，冷凝室24，测量对比器29。其中：

所述高压气源1由依次连接的高压气瓶2、第一压力表、减压阀4、第二压力表、三通调节阀5、微尘过滤器6、流量计7组成。

所述放射性雾化室8由雾化喷嘴9、雾化箱、铅屏蔽10、放射性溶液11、放射性计数器13、液位开关14、显示报警器12组成，所述雾化箱内盛有放射性溶液11，雾化喷嘴9位于放射性溶液11内，雾化喷嘴9的进气口与高压气源1连通，所述雾化箱的外部设有铅屏蔽10，雾化箱内设有液位开关14，雾化箱外部铅屏蔽10内设有放射性计数器13，放射性计数器13与显示报警器12相连。

所述干燥室15由干燥箱、湿度计16、蜂巢干燥器17组成，所述干燥箱内设有蜂巢干燥器17，干燥箱的进气口和出气口均设置湿度计16。

所述饱和室18由电加热器21、加热保温箱20、有机溶液23和温度开关19组成，所述有机溶液23设于加热保温箱20内，加热保温箱20内紧贴有机溶液设置电加热器21，电加热器21与温度开关19相连，所述温度开关19自带温度传感器22。

所述冷凝室24由半导体制冷器26、冷凝液25、冷凝管27和冷凝保温箱28组成，所述冷凝液25设于冷凝保温箱28内，冷凝液25包裹冷凝管27，所述半导体制冷器26设于冷凝液25内。

所述测量比对器29分为两个支路，一路由依次连接的第一流量计、取样器33、流量调节阀34、多层回收盒35、废气排气口组成，所述取样器33的取样滤纸正对气溶胶探测器32，所述取样器33和气溶胶探测器32置于铅室31内，气溶胶探测器32与信号处理器30相连，测量比对器的另一路由第二流量计和气溶胶源项出口组成。

设备工作原理如下：高压气瓶2输出的高纯高压气体经过减压阀4后压力减小到设定压力值，经过三通调节阀5后流量调节到需求值并进入放射性雾化室8；在雾化室中气流由雾化喷嘴9喷出后上升过程中带走放射性溶液11中的离子和水，液位开关14监控雾化室中的液位水平，放射性计数器13测量放射性溶液11中的剩余放射性强度，显示报警器12显示放射性计数器13的测量结果并在低液位时发出报警；气流由放射性雾化室8进入干燥室15中，表面涂覆硅胶的蜂巢干燥器17吸收气流中的水蒸气，湿度计16测量除湿前后气流的湿度值，放射性物质和其他离子形成了凝结核并随干燥后的气流进入饱和室18中；饱和室18中自带温度传感器测头的温度开关19控制电加热器21加热有机溶液23并形成有机饱和蒸汽，带凝结核的气流混合有机饱和蒸汽后进入到后端的冷凝室24中；冷凝室24中半导体冷凝器26保持冷凝液25始终处在设定的低温下，混合气体通过冷凝液包裹的冷凝管27中，气体温度骤降并以凝结核为中心发生冷凝，最终产生放射性气溶胶，通过调节气体流量、放射性雾化室8中放射性溶液常规离子浓度和放射性离子浓度、饱和室18的加热温度和冷凝室24的冷凝温度就可以实现放射性气溶胶的粒径和活度浓度的控制：如增大进气流量，可使得产生的放射性气溶胶的粒径变小；增加放射性雾化室8中溶液的常规离子浓度，可使得产生的固态放射性气溶胶的粒径变大；增加放射性雾化室8中放射性离子浓度，可使得产生的放射性气溶胶的活度浓度变大；升高饱和室18的加热温度，可使得产生的液态放射性气溶胶粒径增大；降低冷凝室24的冷凝温度，可使得产生的放射性气溶胶粒径变大。产生的放射性气溶胶最后进入到测量比对器29中分成两路，一路直接输出作为放射性气溶胶源项，提供给待校准的放射性气溶胶探测装置最为标准源项，另一路进入气溶胶取样器中，取样器33中的滤纸过滤放射性气溶胶，富集的气溶胶发射的射线由正对取样器33的气溶胶探测器32测量产生的信号送到信号处理器30中分析并和标准值比对，同时结合流量计测量的累积流量计算出产生的作为气态放射性源项使用放射性气溶胶的活度浓度。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种人工放射性气溶胶源机，其特征是：包括依次连通的高压气源、放射性雾化室、干燥室、饱和室、冷凝室和测量比对器；所述高压气源由依次连接的高压气瓶、第一压力表、减压阀、第二压力表、三通调节阀、微尘过滤器、流量计组成；所述放射性雾化室由雾化喷嘴、雾化箱、铅屏蔽、放射性溶液、放射性计数器、液位开关、显示报警器组成，所述雾化箱内盛有放射性溶液，雾化喷嘴位于放射性溶液内，雾化喷嘴的进气口与高压气源连通，所述雾化箱的外部设有铅屏蔽，雾化箱内设有液位开关，雾化箱外部铅屏蔽内设有放射性计数器，放射性计数器与显示报警器相连；所述干燥室由干燥箱、湿度计、干燥器组成，所述干燥箱内设有干燥器，干燥箱的进气口和出气口均设置湿度计；所述饱和室由电加热器、加热保温箱、有机溶液和温度开关组成，所述有机溶液设于加热保温箱内，加热保温箱内紧贴有机溶液设置电加热器，电加热器与温度开关相连，所述温度开关自带温度传感器；所述冷凝室由冷凝器、冷凝液、冷凝管和冷凝保温箱组成，所述冷凝液设于冷凝保温箱内，冷凝液包裹冷凝管，所述冷凝器设于冷凝液内；所述测量比对器分为两个支路，一路由依次连接的第一流量计、取样器、流量调节阀、多层回收盒、废气排气口组成，所述取样器的取样滤纸正对气溶胶探测器，所述取样器和气溶胶探测器置于铅室内，气溶胶探测器与信号处理器相连，测量比对器的另一路由第二流量计和气溶胶源项出口组成。

2.根据权利要求1所述的人工放射性气溶胶源机，其特征是：所述放射性雾化室内的雾化喷嘴均布若干个亚毫米级的小孔。

3.根据权利要求1所述的人工放射性气溶胶源机，其特征是：所述干燥室内的干燥器采用蜂巢状，圆柱型结构，表面附着硅胶。

4.根据权利要求1所述的人工放射性气溶胶源机，其特征是：所述饱和室内的加热保温箱中含多层玻璃纤维棉隔层。

5.根据权利要求1所述的人工放射性气溶胶源机，其特征是：所述冷凝室内的冷凝器为半导体制冷器。

6.根据权利要求1所述的人工放射性气溶胶源机，其特征是：所述冷凝室内冷凝保温箱中含多层玻璃纤维棉隔层。