CN106291655B - 一种气载放射性监测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核辐射监测技术领域，提供一种气载放射性监测仪，包括气溶胶碘探测系统、放射性气体探测系统、取样系统，取样气体入口端分别与气溶胶碘探测系统和取样系统相连，气溶胶碘探测系统的出口分为两路，其中一管路与放射性气体探测系统相连，另一管路与取样气体出口端相连且该管路上设有手动截止阀，取样系统的出口与取样气体出口端相连。本发明灵敏度高、探测下限低、响应时间短，能更好地实现气载放射性物质的快速有效测量。

Description

一种气载放射性监测仪
技术领域
本发明涉及核辐射监测技术领域，具体涉及一种气载放射性监测仪，用于对环境中的气载放射性进行自动在线监测。
背景技术
在核设施的运行过程中会产生含有各种人工气载放射性物质，这些人工气载放射性物质泄漏到厂房内部的大气环境中可对核设施工作人员产生辐射伤害，泄漏到外部大气环境中时可对周边居民产生辐射伤害。对核设施的大气环境气载放射性物质含量进行实时监测，可保障核设施工作人员的辐射安全，确保涉核工艺的运行安全，因此核设施气载放射性监测设备的要求日益迫切。
现有的核设施气载放射性监测设备包括放射性气溶胶探测器、放射性碘探测器和放射性气体探测器、信号处理装置、取样及其它组件，设备测量的灵敏度低、探测下限高、响应时间长，不能很好的满足高危害的气载放射性物质的高灵敏度和快速响应的监测要求，对核设施的设备工艺安全和人员安全带来了隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术中的不足，提供一种气载放射性监测仪，其灵敏度高、探测下限低、响应时间短，能更好地实现气载放射性物质的快速有效测量。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种气载放射性监测仪，包括气溶胶碘探测系统、放射性气体探测系统、取样系统，取样气体入口端分别与气溶胶碘探测系统和取样系统相连，气溶胶碘探测系统的出口分为两路，其中一管路与放射性气体探测系统相连，另一管路与取样气体出口端相连且该管路上设有手动截止阀，取样系统的出口与取样气体出口端相连。
在上述技术方案中，所述气溶胶碘探测系统包括气溶胶碘探测器、气溶胶碘信号处理分析装置、气溶胶碘接线箱，所述气溶胶碘探测器的前端设有手动截止阀，后端设有质量流量计和手动截止阀，质量流量计与气溶胶碘接线箱相连，气溶胶碘探测器的前后端间设有压差计，压差计与气溶胶碘接线箱相连，气溶胶碘探测器与气溶胶碘信号处理分析装置相连，气溶胶碘信号处理分析装置与气溶胶碘接线箱相连，所述气溶胶碘接线箱与电气控制箱相连。
在上述技术方案中，所述气溶胶碘探测器包括LaBr3闪烁体、光电倍增管、分压前置放大电路、锥形有机玻璃、进气端盖、滤纸、活性炭滤盒、出气端盖，所述LaBr3闪烁体呈环形，LaBr3闪烁体与锥形有机玻璃固连，锥形有机玻璃与光电倍增管固连，光电倍增管的末端连接分压前置放大电路，所述进气端盖、滤纸、活性炭滤盒、出气端盖连接成一体，置于LaBr3闪烁体的环形内部。
使用高分辨能力的环型LaBr3闪烁体探测器进行放射性气溶胶和放射性碘的同时测量，滤纸和活性炭盒被环形闪烁体探测器包围，提高了探测器对滤纸上的气溶胶和活性炭盒中碘的探测效率。基于γ能谱测量方式按照能量不同区分放射性气溶胶（参考放射性核素137Cs）和放射性碘（参考放射性核素131I），实现了以往两种探测器（气溶胶探测器和碘探测器）才能实现的测量功能。
在上述技术方案中，所述放射性气体探测系统包括放射性气体探测器、空气压缩泵、气体接线箱、气体信号处理分析装置，气溶胶碘探测系统的出口经空气压缩泵后与放射性气体探测器相连，空气压缩泵与电气控制箱相连，放射性气体探测器的前端设有压力计，压力计与电气控制箱相连，放射性气体探测器的后端设有质量流量计和减压阀，质量流量计与气体接线箱相连，所述放射性气体探测器与气体信号处理分析装置相连，气体信号处理分析装置与气体接线箱相连，气体接线箱与电气控制箱相连。
在上述技术方案中，所述放射性气体探测系统包括半圆柱形有机玻璃、塑料闪烁体、进气管口、分压前置放大电路、光电倍增管、锥形有机玻璃、出气管口，半圆柱形有机玻璃上设有进气管口和出气管口，半圆柱形有机玻璃的内壁上均匀附着塑料闪烁体，半圆柱形有机玻璃与锥形有机玻璃固连，锥形有机玻璃与光电倍增管固连，光电倍增管的末端连接分压前置放大电路，所述塑料闪烁体厚度约为0.2mm。
使用大面积超薄塑料闪烁体进行放射性气体的测量，半圆柱形（圆柱形沿轴向割开）有机玻璃围成的密封取样空间。半圆柱形有机玻璃内表面完全被超薄塑料闪烁体覆盖（加热变软后使用导光胶粘贴），对取样空间中的气体实现4π立体测量，提高了放射性气体探测效率；同时使用空气压缩泵将取样气体从大气常压进行压缩气压升高到1MPa后送到放射性气体探测器中进行测量，相当于样本放射性浓度提高了1个量级，进一步提高了探测效率，通过这些措施使得放射性气体的探测下限降低了1~2个数量级，从而实现了高灵敏度的放射性气体快速测量。
在上述技术方案中，所述气溶胶碘探测系统和放射性气体探测系统分别设置于铅屏蔽体内。
在上述技术方案中，所述取样系统包括手动调节阀、质量流量计、气体取样口、气溶胶碘取样器，气溶胶碘取样器的前端设有气体取样口和手动截止阀，气溶胶碘取样器的后端依次设有手动截止阀、气体取样口、质量流量计和手动调节阀。PIS取样器进行离线测量分析，可与在线结果进行对比分析。所述气体取样口可以用于取样环境中的气体供其他研究使用。
在上述技术方案中，所述取样气体出口端上依次设有手动调节阀、真空保护阀、抽气泵、气体取样口、手动截止阀、气体取样口、取样气体出口。所述抽气泵与与电气控制箱相连。所述气体取样口可以用于直接取样经过滤的惰性气体。
在上述技术方案中，所述气溶胶碘探测系统两端并联灰尘过滤系统，气溶胶碘探测系统和灰尘过滤系统互为冗余，所述灰尘过滤系统由依次连接的手动截止阀、灰尘滤盒、手动调节阀、手动截止阀组成。当气溶胶碘探测系统正常使用时，灰尘过滤系统中的手动截止阀关闭，灰尘过滤系统不投入使用，当气溶胶碘探测系统发生异常无法工作时，灰尘过滤系统中的手动截止阀打开，灰尘过滤系统投入使用，以保证连接在后面的放射性气体探测系统能够正常使用。
所述气体信号处理分析装置和气溶胶碘信号处理分析装置均包括信号放大单元、信号采样单元、信号处理单元、显示通讯单元、控制单元，同时包含两路485总线输出、两路模拟量信号输出及4路继电器信号输出。
所述电气控制箱实现对抽气泵的控制，具有三个档位。停止档使抽气泵停止运行；强制启动档使抽气泵强制启动；自动运行档能根据所监视参数变化对抽气泵启停进行自动化控制。电气控制箱可根据质量流量计实时测量和监控等效到标况的取样流量，随着取样进行滤纸上灰尘增多导致取样流量下降时自动增加抽气泵的供电电源功率，从而实现了连续取样监测工作中的流量稳定性，由于气溶胶碘探测器中的放射性气溶胶和碘测量都需要流量值作为重要转换参数进行测量值计算，因此取样流量的稳定性提高了放射性气溶胶和放射性碘测量的准确性。
本发明集气载放射性探测（气溶胶、碘、气体）、取样、数据处理、泵控、稳流等功能为一体，集成度高、占用空间少；能根据所设定参数自动运行，自动化程度高、人工干预少；可实时在线测量，数据及时有效；含有PIS取样器，可在实验室环境对结果进行进一步分析。
附图说明
图1 是本发明气载放射性监测仪的工作原理图。
其中：1．取样气体入口，2.手动截止阀，3．气溶胶碘探测器，4．气溶胶碘信号处理分析装置，5．气溶胶碘接线箱，6．压差计，7．灰尘滤盒，8．放射性气体探测器，9．空气压缩泵，10．压力计，11．气体接线箱，12．气体信号处理分析装置，13．减压阀；14．电气控制箱，15．手动调节阀，16．质量流量计，17．气体取样口，18．气溶胶碘取样器，19．真空保护阀，20．抽气泵，21．取样气体出口。
图2 是本发明中气溶胶碘探测器的结构示意图。
图3是本发明中气溶胶碘探测器的LaBr3闪烁体部分的结构示意图。
其中：22．LaBr3闪烁体，23．光电倍增管，24．分压前置放大电路，25．锥形有机玻璃，26．进气端盖，27．滤纸，28．活性炭滤盒，29．出气端盖。
图4是本发明中放射性气体探测器的结构示意图。
其中：30．半圆柱有机玻璃，31．塑料闪烁体，32．铅屏蔽体，33．进气管口，34．分压前置放大电路，35．光电倍增管，36．锥形有机玻璃，37．出气管口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
如图1、2、3、4所示，本实施例中抽气泵20提供取样动力，气体由取样气体入口1进入监测仪后首先进入气溶胶碘探测器3中。
取样气体通过气溶胶碘探测器3 中进气端盖26后其中的放射性气溶胶被滤纸27过滤下来，接着取样气体中的放射性碘被活性炭滤盒28过滤下来，之后气体通过出气端盖29离开气溶胶碘探测器3。滤纸27中的放射性气溶胶和活性炭滤盒28中的放射性碘发射的γ射线以高的探测效率被LaBr3闪烁体22探测到并转化为光信号后通过锥形有机玻璃25到达光电倍增管23的光阴极，然后光信号转化为电信号并倍增后在分压前置放大电路24中进一步放大滤波，之后信号发送给气溶胶碘信号处理分析装置4进行信号的处理分析，并通过气溶胶碘接线箱5对外发送放射性气溶胶碘测量结果。压差计6实时测量放射性气溶胶碘探测器两端气路的压差。
取样气体从气溶胶碘探测器3出来后分成2路，其中一路直接从放射性气体探测器8的旁路通过，另一路通过空气压缩泵9进行压缩压力由0.1MPa升高到1MPa后进入放射性气体探测器8中，放射性气体探测器8使用铅屏蔽体32进行环境γ影响剔除，气体进入放射性气体探测器8后其中的放射性气体发射的β射线被塑料闪烁体31探测到转化为光信号，光信号通过半圆柱形有机玻璃30传送给锥形有机玻璃36并进一步达到光电倍增管35，然后光信号转化为电信号并倍增后达到分压前置放大电路34进行信号的放大和滤波。之后信号发送给气体信号处理分析装置12进行信号的处理分析，并通过气体接线箱11对外发送放射性气体测量结果。压力计10实时测量放射性气体探测器进气端的大气压力，为测量结果的压力修正提供参考数据。
取样气体从放射性气体探测器8出来经过减压阀13后压力恢复到常压，由抽气泵20通过取样气体出口21排出设备。真空保护阀19在取样气体出口端管路发生堵塞时自动打开以保护抽气泵。电气控制箱14控制空气压缩泵9进行空气压缩，并实时监测气溶胶碘探测器3后端的质量流量计的测量信号，根据取样流量的变化实时调整抽气泵20的供电功率，以保持流量稳定。
本实施例气载放射性监测仪测量灵敏度高、探测下限好、响应速度快，设备结构紧凑、操作方便、工作高效、自动化程度高，设备组件都采用模块化设计，易维护保养，可对核设施大气环境气载放射性物质含量进行快速、准确的测量。

Claims (5)

1.一种气载放射性监测仪，其特征在于：包括气溶胶碘探测系统、放射性气体探测系统、取样系统，取样气体入口端分别与气溶胶碘探测系统和取样系统相连，气溶胶碘探测系统的出口分为两路，其中一管路与放射性气体探测系统相连，另一管路与取样气体出口端相连且该管路上设有手动截止阀，取样系统的出口与取样气体出口端相连；所述气溶胶碘探测系统包括气溶胶碘探测器、气溶胶碘信号处理分析装置、气溶胶碘接线箱，所述气溶胶碘探测器的前端设有手动截止阀，后端设有质量流量计和手动截止阀，质量流量计与气溶胶碘接线箱相连，气溶胶碘探测器的前后端间设有压差计，压差计与气溶胶碘接线箱相连，气溶胶碘探测器与气溶胶碘信号处理分析装置相连，气溶胶碘信号处理分析装置与气溶胶碘接线箱相连，所述气溶胶碘接线箱与电气控制箱相连；所述气溶胶碘探测器包括LaBr3闪烁体、光电倍增管、分压前置放大电路、锥形有机玻璃、进气端盖、滤纸、活性炭滤盒、出气端盖，所述LaBr3闪烁体呈环形，LaBr3闪烁体与锥形有机玻璃固连，锥形有机玻璃与光电倍增管固连，光电倍增管的末端连接分压前置放大电路，所述进气端盖、滤纸、活性炭滤盒、出气端盖连接成一体，置于LaBr3闪烁体的环形内部；所述放射性气体探测系统包括放射性气体探测器、空气压缩泵、气体接线箱、气体信号处理分析装置，气溶胶碘探测系统的出口经空气压缩泵后与放射性气体探测器相连，空气压缩泵与电气控制箱相连，放射性气体探测器的前端设有压力计，压力计与电气控制箱相连，放射性气体探测器的后端设有质量流量计和减压阀，质量流量计与气体接线箱相连，所述放射性气体探测器与气体信号处理分析装置相连，气体信号处理分析装置与气体接线箱相连，气体接线箱与电气控制箱相连；所述放射性气体探测器包括半圆柱形有机玻璃、塑料闪烁体、进气管口、分压前置放大电路、光电倍增管、锥形有机玻璃、出气管口，半圆柱形有机玻璃上设有进气管口和出气管口，半圆柱形有机玻璃的内壁上均匀附着塑料闪烁体，半圆柱形有机玻璃与锥形有机玻璃固连，锥形有机玻璃与光电倍增管固连，光电倍增管的末端连接分压前置放大电路，所述塑料闪烁体厚度为0.2mm。
2.根据权利要求1所述的气载放射性监测仪，其特征在于：所述气溶胶碘探测系统和放射性气体探测系统分别设置于铅屏蔽体内。
3.根据权利要求1所述的气载放射性监测仪，其特征在于：所述取样系统包括手动调节阀、质量流量计、气体取样口、气溶胶碘取样器，气溶胶碘取样器的前端设有气体取样口和手动截止阀，气溶胶碘取样器的后端依次设有手动截止阀、气体取样口、质量流量计和手动调节阀。
4.根据权利要求1所述的气载放射性监测仪，其特征在于：所述取样气体出口端上依次设有手动调节阀、真空保护阀、抽气泵、气体取样口、手动截止阀、气体取样口、取样气体出口，所述抽气泵与与电气控制箱相连。
5.根据权利要求1所述的气载放射性监测仪，其特征在于：所述气溶胶碘探测系统两端并联灰尘过滤系统，气溶胶碘探测系统和灰尘过滤系统互为冗余，所述灰尘过滤系统由依次连接的手动截止阀、灰尘滤盒、手动调节阀、手动截止阀组成。
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