CN107076860A - 放射性材料测定 - Google Patents

Abstract

一种测定潜在放射性材料的方法，包括从场地(200)上的材料块中选择多个样本。在步骤序列(104，106，108，110，112)中，在所述场地(200)执行基于多个样本中的每个样本(212)的总计数的活性测量，并且将所述活性测量与一个或更多个活性阈值进行比较，以便对所述放射性材料进行分类以进行处置。所述(一个或更多个)阈值和/或活性测量基于假定参数集。在进一步的步骤(114)中，从所述多个样本中的每y个样本选择样本x，其中x<y，并且在相同场地(200)执行对从样本x发射的放射线的光谱测量。在进一步的步骤(116)中，在所述y个样本离开所述场地(200)以进行处置之前，自动确定所述光谱测量是否确证所述假定参数集。

Description

放射性材料测定

技术领域

本申请总体上涉及材料测定，并且具体地涉及测定潜在放射性材料的有效且可靠的方法。

背景技术

基于核的技术、特别是核能生成的出现，在废料管理方面造成了新的挑战。面对化石燃料供应的减少和对碳排放的环境关切，可望增加核能源的使用以试图满足不断增长的人口的能源需求。因此，有效且可靠的放射性废料管理是非常重要的。

放射性废料管理的重要部分是测定或监测，即评估材料的放射性，以便可以适当地处理所述材料。例如，对于在反应堆场地的污染区域的修复，需要土壤样本的表征特性以将土地分离成干净区域和污染区域。作为另一示例，场地停止使用后进行处置的放射性废料需要测定以确保根据其放射性水平适当地处置所述放射性废料。尽管在使用过程中核场地上的大多数材料可能未受污染，但仍进行监测以确认材料何时在范围限制内，何时超出范围限制，并且出于再保证目的甚至可以对“干净”材料进行监测。

潜在放射性材料的产生不限于能量生成。例如，使用基于核的医疗技术导致医院产生一些放射性材料。然而，由于来自核能生成的相对大量的废料，放射性材料测定主要用于处理来自核能场地的材料和使这样的场地停止使用。

受污染的材料由于它们包含不同的放射性核素而在其放射性水平、发射类型(例如α、β、γ)以及它们的半衰期方面存在很大差异。放射性材料根据其危险等级进行分类，并且废料根据其分类加以处置。具有非常高的放射性水平的核废料能够是极其有害的，并且需要特殊措施来适当地处置该废料。这样的高水平废料(HLW)构成非常小百分比的放射性废料，并且因此将所有放射性废料当做HLW一样进行处置是不切实际的。

对于具有不同放射性水平的废料，甚至对于具有相对低放射性的废料，使用不同的处置或再循环方法。例如，可以将非常低水平废料(VLLW)处置在浅埋场地中，而低水平废料(LLW)则不能以这种方式进行处置。因此，能够区分不同类别的放射性废料(包括相对较低水平的放射性废料)是重要的。通常，挖掘的材料能够被分类为“干净的”并且能够被重新使用；然而，这仍然可能涉及监测以确保不存在污染。当发现污染时，需要量化放射性核素特定的活性以使得受控填埋废料管理操作者能够处置所述材料。

虽然希望通过更方便和更便宜的手段(例如，埋藏)来处置较低水平的废料，但重要的是确保更危险的放射性材料不会被无意中与较低水平的废料一样处理。例如，如果测定技术不足以准确地适当地评估放射性水平，则可能发生这种情况。如果没有从大量废料材料中取得足够的样本从而这些样本不能代表整个废料块，也可能发生这种情况。

因此，测定技术必须具有高精度，以确保任何给定的废料样本被正确地表征。然而，高精度测量能够需要很长时间才能完成，并且可能需要将样本带离场地以便分析。这限制了在任何给定时间段内能够被分析的样本数，但是测试较少的样本增加了样本的表征特性不是从其获取样本的材料的精确表示的风险。高精度测量还能够是非常昂贵的。额外的成本本身是不可取的，并且这还可能限制能够被测试的样本数，从而增大了废料被不正确地分类的可能性。

对于执行样本的快速分析(例如在10秒内)，诸如总伽马测量的实时测定方法是已知的。这允许在给定时间段内测量更大数量的样本。例如，Nuvia有限公司提供的伽马挖掘监测器(Gamma Excavation Monitor，GEM)能够一天测量至少300吨材料。如果放射性材料的类型(例如，其放射性核素指纹(fingerprint))预先是已知的，并且正被测定的材料基本上是均匀的，则这些方法能够是准确的。例如，通常使用数学建模代码预先校准总伽马系统。然而，在某些情况下，如果测量是基于关于放射性材料(包括土壤类型和密度)、检测器组件、计数几何、背景等的不适当或不正确的假设，则这些方法能够是不可靠的。例如，如果一些样本包含偏离假定指纹的放射性核素，则可能从基于总计数的活性测量获得对放射性水平的不正确评估。这可能导致废料材料的不正确分类和不适当处置。根据英国核工业规范，处置是指将废料放置在适当设施中而不打算取回。因此，最重要的是将废料正确分类以便处置。

土地修复项目是昂贵的举措；因此，至关重要的是，监测设备不具有过度减慢工作程序的不利影响。在对放射性核素特定的活性进行完全量化的同时仍然需要快速筛选材料。

发明内容

因此，本发明寻求提供改进的放射性废料测定方法。

根据本发明，提供了一种测定潜在放射性材料的方法，该方法包括：

从场地上的材料块中选择多个样本；

基于所述多个样本中的每个样本的总计数，在所述场地执行活性测量，以及将所述活性测量与一个或更多个活性阈值进行比较，以便对所述放射性材料进行分类以进行处置，其中所述一个或更多个阈值和/或活性测量基于假定参数集；

从所述多个样本中的每y个样本选择样本x，其中x<y；

在相同场地执行对从样本x发射的放射线的光谱测量；以及

在所述y个样本离开所述场地以进行处置之前，自动确定所述光谱测量是否确证所述假定参数集。

该方法允许基于总计数的快速活性测量，以便在材料测定过程中实现高的测试样本通过量。可能担心的是，当自身使用时，这样的快速测量可能是不可靠的，例如当测定可能不是均匀的大体积的潜在放射性材料时。然而，在相同场地除活性测量外提供光谱测量，以确证与每y个样本中的样本x相关的假定参数集提高了用于材料测定的整体技术的准确性。例如，如果所述假定参数集适合所有的样本，这些活性阈值和/或活性测量可能适当的用于正确地对废料进行分类，但在其他方面是不适当的。然后，至少对于每y个样本中的代表性样本x通常使用来自光谱测量的附加光谱数据来确证所述参数集允许以更大的确定性依赖所述活性测量值与(一个或更多个)阈值的比较结果。因此，本发明的方法结合了具有高的样本通过量同时提高测定过程的准确性和可靠性的系统的优点。

在相同场地上确证所述假定参数集的光谱测量的优点是，如果从样本x确定所述假定参数集不正确或不适合于所述材料块中的至少一些，则能够防止所述y个样本中的一个或更多个样本离开场地。特别地，本发明的方法包括将每个样本的活性与一个或更多个阈值进行比较。这种比较的结果用于表征每个样本以用于处置目的，例如将该样本分类为以下之一：非常低水平的废料(VLLW)或低水平的废料(LLW)。每个类别可能具有不同的处置要求。一些类别可以安全以立即离开场地，例如以供重复使用。其他类别可能需要保留在场地上，提供给处置专家以进行适当的处置或回收。本文对处置目的的任何参考将被理解为包括适当地回收材料。因此，在一些实施例中，分类包括确定每个样本是否安全离开所述场地。该方法可以进一步包括：当样本x的光谱测量未确证所述假定参数集时，防止所述y个样本离开所述场地(例如，至少直到它们已经被重新测试)。

另外，或可替代地，该方法可以任选地进一步包括：当针对所述样本x的光谱测量未确证所述假定参数集时，获得新参数集。该方法可以进一步包括：基于所述新参数集，使用一个或更多个新阈值继续所述多个样本的活性测量。

基于总计数在与活性测量相同的场地执行光谱测量的另一个优点是，如果发现所述假定参数集不适合于一些或全部材料块，则该方法可以允许立即采取步骤来控制所述y个样本的移动。因此，在优选实施例中，在执行所述光谱测量之后立即执行自动确定所述光谱测量是否确证所述假定参数集的步骤。这可以有助于进一步减少延迟；如果确证被更快地检查，则可以在所述假定参数集未被确证的情况下更快地采取行动。例如，如果所述假设参数集未被确证，则可以立即通知操作者，并且这可以立即触发指令以停止场地上的测定和/或防止材料离开场地。在推荐测定之前，可以指示测试实验室执行进一步的测试以获得新参数集。相应地，可以获得新参数集并且尽可能快地重新开始操作。这提供了显着的优点，因为放射性测定程序能够是非常时间敏感的。在诸如土地修复项目的项目中，有必要测试大量的材料。这是确保没有材料被不正确地表征并且被不适当地处置。因此，材料需要被尽可能快地处理以避免不可接受的长的项目时标。任何延迟(例如等待样本被带离场地以用于高分辨率分析、以及等待将分析结果发送回场地)显著地减慢测定过程。

如果花费长时间来确定正在使用的参数集是不适当的，则还可能浪费时间，因为使用不适当的参数集来分类的那些样本可能需要进行重新测试。相比之下，本方法能够非常快地识别不适当的参数集，并且因此需要重新测试的样本的数量可以小得多。这允许与偶尔的光谱测量并行地继续活性测量的快速通过量，而不冒需要重复大量的测试的风险。优选地，所述活性测量和所述光谱测量是同时执行的。然而，在光谱测量期间可以停止活性测量是可能的。

如本文所使用的，确证在某些测试或比较标准内具有“支持”或“与…一致”的含义。例如，测试或比较标准可以指定光谱数据的应当测试用于与假定参数集的对应部分的一致性的某些部分。接下来，对于被认为确证假设参数集的光谱数据，可以不执行完全分析和比较。特别地，为建立确证执行测试的程度可以对应于能够对光谱数据自动进行的分析的程度。假定参数集的完全分析或验证可能需要由人执行分析。

在一组优选的实施例中，所述假定参数集包括一个或更多个放射性核素指纹。放射性核素指纹是材料的预期放射性核素混合的表示，并且常常用于表征放射性材料。例如，可能存在于材料中的放射性核素的综合列表以及对总活性的相对贡献通常称为指纹。放射性核素指纹可包括材料的放射性核素比率，该放射性核素比率可以用于从总计数或计数率推断样本的放射性，例如，使用所测量的计数率与材料的活性(Bq)或比活性(Bq/g)之间的线性相关性。放射性核素指纹的应用能够基于总活性评估简化材料的分类。指纹可以包括伽马辐射源和非伽马辐射源二者。当然，这种相关或分类的准确性取决于首先应用的适当的(一个或更多个)放射性核素指纹。

在许多情况下，为了在数据的某些部分内的一致性而检查光谱数据可以足以识别不适当的参数集(其只根据活性测量是不明显的)。例如，在所述假定参数集包括指纹的情况下，这可以通过检查与指纹中的一个或更多个放射性核素有关的光谱数据(例如，存在指示这些放射性核素的存在的峰值)来确证。检查以便确证、而不是执行指纹的完全光谱评估使得能够自动执行检查，其中立即返回结果，即检查不需要人类操作者的不间断关注。

优选地，光谱测量涉及放射性核素定量或评估，例如高分辨率伽马光谱(HRGS)分析。光谱测量优选地评估每个选定的样本x的放射性核素指纹。虽然阿尔法光谱法是可能的，但是伽玛光谱法更常用并且能够测量宽范围的伽马发射放射性核素，例如包括Eu-152、Mn-54、Eu-154、Eu-155、Co-60、Ba-133、Cs-134、Cs-137、Na-22、Am-241、以及天然铀和钍衰变链。

如以上所讨论的，自动确定光谱测量是否确证所述假定参数集可以包括将来自光谱测量的部分数据与所述假定参数集进行比较。在所述假定参数集包括放射性核素指纹的实施例中，该方法可以包括：确定与所述假定指纹相关联的一个或更多个预期放射性核素峰值是否存在于所述光谱测量中，其中如果所述一个或更多个预期峰值全部存在于所述光谱测量中，则所述假定指纹被确证。

自动确定步骤的优点是，机器不会变得无趣或失去注意力。然而，有时具有由人执行的光谱测量的完全(或更完整)的分析可能是有利的。在一些情况下，光谱数据可以与自动确定步骤的测试标准内的假定参数集一致(并且因此确证该假定参数集)，但是所述假定参数集可能仍被发现不适当。例如，可以自动确定出假定指纹所预期的放射性核素峰值都存在，但是这不会识别指示指纹中的缺陷的额外的意外峰值的存在。

相应地，该方法可以进一步包括：由人执行以确定针对所述样本x的光谱测量是否验证所述假定参数集的非自动步骤。所述非自动步骤可以在场外进行，例如以使得现场不需要经过培训的评估者。在使用这一非自动步骤的情况下等等，在所述光谱测量中获得的光谱数据被传输到现场外以供例如实时地、并且优选是在同一天进行审查。远程的人类评估者可以将所发送的数据用于所述非自动步骤。

如本文所使用的，验证具有在合理的确定性水平内确定假定参数集是适当的或正确的含义。例如，可以执行对光谱数据的完全分析以确定其是否与所述假定参数集完全一致。应当理解，可以验证光谱数据和所述假定参数集的正常测量不确定性，其本身可以已经从测试数据导出。还应当理解，虽然验证可以理想地涉及以可获得的最大确定性水平确定参数集的适用性，但在实践中，验证可能受到诸如可用时间和资源的约束。优选地，相比于确定所述假定参数集是否由光谱数据确证的步骤，验证所述假定参数集提供了参数集是适当或正确的更高水平的确定性。

在所述假定参数集包括放射性核素指纹的实施例中，所述非自动步骤可以包括：确定在所述光谱测量中是否存在指示未包括在所述假定放射性核素指纹中的一个或更多个放射性核素的存在的任何峰值，其中如果在所述光谱测量中不存在不与包括在所述假定指纹中的放射性核素相关的峰值，则验证所述假定指纹。

在包括非自动步骤的实施例中，优选地，该方法包括当针对所述样本x的非自动步骤未验证所述假定参数集时，防止所述y个样本离开所述场地。这确保了被不正确地表征的、并且因此可能离开场地不安全的任何样本保留在一旦已经确定新参数集就能够对它们进行正确地分类的场地。相应地，该方法可以进一步包括：当针对所述样本x的非自动步骤未验证所述假定参数集时，获得新参数集。然而，应当理解，此进一步的步骤可以与该方法的其余部分分开进行。例如，重采指纹可能需要合适的取样，随后是光谱测量和/或放射化学评估。

在土壤修复项目中每天(例如，在一天结束时)发生从场地移除样本是常见的。因此，优选地每天至少执行一次所述非自动步骤。例如，所述非自动步骤每一天可以在经分类的样本被允许离开场地之前不久进行。所述非自动步骤甚至可以在经分类的样本在场地内移动之前执行，因为这可以另外冒其他材料或场地工人受到污染的风险。

如以上所讨论的，存在许多需要测定潜在放射性材料的情形。然而，本发明的方法在需要测定大量材料时是特别有利的。这种情形通常出现在处理土地修复或场地停止使用。因此，在优选的实施例中，潜在的放射性材料是土壤。

活性测量可以基于任何合适的总计数，例如包括阿尔法、贝塔和/或伽马辐射源。然而，在优选的实施例中，活性测量是基于总伽马计数。因此，活性测量可以通过适当校准的总伽马检测器(如CsI检测器)来执行。检测器可以使用数学建模代码来校准。

使用有意被相关放射性核素污染的材料块来校准总放射性计数器可能是困难且浪费的。因此，该方法优选地包括使用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟，以例如基于假定指纹来确定总计数和比活性之间的关系。例如，活性测量可以基于蒙特卡罗N-粒子传输代码(MCNP)。应当理解，活性测量可以测量以下中的一者或更多者：活性浓度、比活性或总活性。

活性测量优选比光谱测量快，例如对于每个样本耗时小于30秒，优选地大约10秒或更少。相比较而言，光谱测量可以耗时大约5-15分钟。

x和y的值可以采用满足不等式x<y的任何适合值。y的值可以在20和80之间，例如在40和60之间，例如约50。x的值优选为1，但是x可以取其他值。可以从样本y中根据模式、或随机地选择(一个或更多个)样本x。例如，样本x可以是每y个样本中的第m个样本，其中1≤m≤y。

这些样本可以是可应用测定过程的任何适当材料，例如土壤、混凝土、砖等。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例的方式描述优选实施例，在附图中：

图1是示出本发明的方法的实施例的流程图；以及

图2描绘了用于实现图1所示的实施例的机器和装置。

具体实施方式

图1是示出本发明的方法的实施例的流程图。在该实施例中，使用用于活性测量的总伽马检测器和用于光谱测量的高分辨率伽马光谱仪(HRGS)来测定核废料材料。将从总伽马计数推导出的活性与阈值进行比较以将样本分类以便处置。基于样本的假定放射性核素指纹计算活性和/或阈值。

使用HRGS分析每50个样本中的一个样本。HRGS评估所述样本的实际指纹。与HRGS通信的现场处理器处理为所述样本获得的数据以确定其是否确证所述假定指纹。

如果假定指纹被确证，则这指示根据假定指纹计算出的阈值比较是适当的，并且因此材料的分类是正确的。如果假定指纹没有被确证，则这指示这些阈值可能不适当，并且废料的分类可能是不正确的。在这种情况下，发出警报以防止任何先前表征的样本离开场地。为了继续监视，可以获得新指纹，例如通过对所选择的样本在场外进行附加测试。所述新指纹用于重新校准总伽马检测器并且计算新阈值，并且重新开始所述测定过程。根据需要可以使用总伽马检测器来重新测试先前测试的样本。

过程开始于步骤100，其中总伽马检测器和高分辨率伽马光谱仪(HRGS)被初始化。该步骤通常在项目开始时，或者在项目在中断之后恢复(例如在项目每一天开始时)时发生。初始化步骤100包括校准总伽马检测器并且设置用于假定放射性核素指纹的阈值。使用了两个阈值：较低的阈值指示样本应当被归类为非常低水平的废料(VLLW)，并且较高的阈值指示样本应当归类为低水平的废料(LLW)或更高水平的废料。

这种校准是必要的，因为总伽马检测器直接仅确定总伽马计数而不是样本的比活性，比活性是评估污染水平和表征材料以便处置所需要的。比活性和总伽马计数之间的关系取决于放射性核素指纹，即样本中的放射性核素比率。由于总伽马检测器仅确定总伽马计数而不是放射性核素指纹，所以必须假定或以其他方式确定指纹，并且然后给总伽马检测器提供相应的阈值，以使得样本能够被分类。对于分类指定的活性阈值可以被转换为对应的总计数阈值。

通过对所选择的样本执行高精度测量(通常在场外)来确定所述假定指纹。然而，作为替代方案，可以基于关于材料块和场地的信息来假定指纹。例如，指纹可以从场地的历史推断，例如在场地发生的核操作的性质。

通过蒙特卡罗过程，使用指纹来确定用于该特定指纹的总伽马计数和比活性之间的关系。蒙特卡罗计算还使用与总伽马检测器和样本材料容器的物理安排相关的参数。例如，这些参数包括在活性测量期间盛装样本的挖掘机铲斗的尺寸、形状、材料和厚度。对应于某些活性水平的阈值是根据该关系来确定的并且被提供给总伽马检测器。

在初始化和校准之后，该方法进行到步骤102，该步骤开始对50个样本进行计数，从这些样本中选择一个样本用于HRGS分析。在步骤102，计数器被设置为1。本实施例的计数器包括作为形成总伽马检测器的一部分的数据处理器上的软件包的一部分提供的计算机程序。每次执行测量时，计数器自动递增。当计数器达到50时，程序产生通知以提醒操作者该样本应当被发送用于HRGS分析。然而，在其他实施例中，可以使用替代计数器，例如由操作者手动递增的基于计算机的计数器、或者诸如由操作者维护的简单记账单的非基于计算机的计数器。自动计数器可以是优选的，因为这可以帮助避免计数错误。

由于针对每个样本重复本方法，步骤104提供了对是否存在任何待处理的材料的检查。该方法可以继续，直到指定用于处理的所有材料都已被取样、测试并且被释放或表征以便处置。在这种情况下，该方法进行到步骤106。如果指定要测试的所有材料(例如，对于某一天或对于整个项目)已经被处理，则该方法可以临时或永久地停止。

在步骤106，选择第n个样本进行总伽马计数测量。将该样本移动到总伽马检测器，在那里执行测量。

在步骤108，确定总伽马计数或活性是否超过为总伽马检测器设置的阈值。如果总伽马计数超过对应于LLW的阈值，则总伽马检测器通过显示红光向操作者指示这一点。否则，如果总伽马计数超过对应于VLLW的阈值，则显示琥珀色光。否则，显示绿光，指示样本是“干净的”并且能够被重新使用。这些阈值可以被设置为对应于任何合适的比活性值，这取决于土地修复项目或其他废料测定项目的性质。在这种情况下，最初使用守恒值，但是每月调整这些值，例如，如果确定太多样本事实上在安全地被指定为“干净”并重新使用时被处理成VLLW，则可以使这些阈值增大。

如果在步骤108，总伽马检测器显示绿光，则该方法进行到步骤110，在该步骤中确定样本计数是否已经达到50。如果样本计数尚未达到50，则该方法前进到步骤112，在该步骤中样本计数器递增加1。然后该方法返回到步骤104，并且如果适当的话，在其之后到步骤106，在该步骤中对于总伽马计数选择下一个样本。

如果在步骤110确定计数器已经达到50，则在步骤114将样本从总伽马检测器传送到HRGS以进行高分辨率分析。所述分析确定所述样本的实际指纹，其包括每个放射性核素峰值的比活性。与步骤114(以及如果适用的话，还与随后的步骤116、118或120)同时，该方法返回到步骤102，在该步骤中样本计数器被重置为1。然后该方法执行步骤104和106，即新样本的总伽马计数测量，而对于来自先前样本集的第50个样本执行HRGS测量。这使得该方法更有效，因为在执行HRGS测量的同时总伽马检测器不保持非激活。

在步骤116处，确定使用HRGS测量的指纹是否确证所述假定指纹。HRGS处理器包括特定伽马库，该特定伽马库包含基于假定指纹被认为在样本中的特定伽马辐射源上的信息。所述特定伽马库列出了预期在样本指纹中观察到的伽马发射峰值。如果实际上观察到了预期的所有峰值，则认为HRGS数据确证了假定指纹。如果任一峰值缺失，则假定指纹不被确证。表1中示出了使用HRGS光谱测量获得的示例性指纹。

表1

如果假定指纹被确证，则这指示这些阈值是适当的，并且总伽马检测器已经将样本正确地分类为具有低于VLLW污染阈值的比活性。方法然后进行到步骤118，在该步骤中样本被指定为“干净的”并且适于被释放以便重新使用。如以上所讨论的，该方法开始用于新样本的步骤102、104和106，这些步骤在步骤114开始并且与步骤114-120同时执行。在步骤118之后，该方法继续已经在步骤102-106开始的总伽马计数测量。

在HRGS测量中获得的数据被实时传输到场外计算机。在每天结束之前，在从场地移除任何样本之前，数据由专家操作者审查以验证所述假定指纹。专家检查测量的指纹，例如以确定是否存在假定指纹中不存在的任何附加峰值。由人类操作者执行的这种附加检查能够识别假定指纹中可能未被自动检查识别的缺陷，例如，自动检查可以识别在指纹中预期的丢失峰值，但人检查可以识别与假定指纹不一致的附加峰值。这提供了能够依赖于基于总伽马计数测量的材料分类的附加置信度水平的益处。如果存在额外的峰值，则能够防止样本离开场地。因此，可以例如通过进一步测试获得新指纹。可以使用新指纹重新开始所述测定过程。来自先前测定的样本可以被重新测试。

如果假定指纹未被确证，则方法进行到步骤120。在步骤120，停止测定过程。可以在场外实验室对所选择的样本进行进一步的测试，以获得新指纹。新指纹用于计算总伽马检测器的新阈值。

在假定指纹被确定为不适当时，这意味着自指纹最后通过HRGS测量确证以来执行的总伽马计数测量可能是不可靠的。因此，最后50个样本被指定用于重新测试。如以上所讨论的，该方法已经开始用于新样本的步骤102、104和106，这些步骤在步骤114开始且与步骤114-120同时执行。这些新样本也被指定用于重新测试。该方法可以在步骤102处使用指纹重新开始，以这50个样本中重新选择的一个样本进行到步骤104和106，以进行活性测量。

如果在步骤108处确定样本的总伽马计数指示比活性高于VLLW或LLW污染阈值，则将样本传送到HRGS，在步骤122处，HRGS确定该样本的比活性和放射性核素指纹并表征该样本以进行适当的处置。

然后，在步骤124处，确定样本计数是否已经达到50。如果样本计数已经达到50，则该方法返回到步骤102，该步骤将计数器复位到1并且然后前进到步骤104。因为该样本是第50个样本，可以包括附加步骤(未示出)，其中执行自动检查以确定指纹是否确证所述假定指纹，并且如果需要的话，停止测定。如果计数还没有达到50，则该方法在步骤126处使计数器递增，并且然后返回到步骤104，维持该样本计数。

图2示出了被指定用于土地修复的场地200，例如在附近的核能发电厂停止使用后。场地200上是执行本发明的材料测定方法的机器和装置202的集合。

已经挖掘指定用于修复的土地的区域204，以便获得用于测试、表征特性以及随后适当地释放以便重新使用或处置的样本。挖掘机206包括铲斗210，具有挖掘机臂(armdigger)208，已经挖掘了土地区域204。挖掘机206已经从挖掘区域204移除样本212以便用总伽马检测器214进行测试。一旦样本212已经被收集在铲斗210中，样本就被放置在总伽马检测器214的顶部上。总伽马检测器214配备有坚固的壳体216，以确保当挖掘机206将其朝向总伽马检测器214降低时，铲斗210不会对总伽马检测器214造成损坏。

在大约10秒之后，总计伽马检测器214通过彩色灯218指示样本212是否具有超过LLW或VLLW污染阈值的比活性。(等效彩色灯也被提供在总伽马检测器214的侧面上，其对于挖掘机206的操作者220是可见的)。总伽马检测器214保持其已经测试的样本的数量的计数。

如以上参考图1所描述的，基于蒙特卡罗模拟，从假定指纹和与铲斗210有关的参数推断比活性。

如果总伽马检测器214确定样本超过VLLW污染阈值，则样本212被放置在袋222中。袋222具有1m³的尺寸。然后将袋222无延迟地传送到用于高分辨率伽马光谱测量的高分辨率伽马光谱仪(HRGS)224。HRGS 224用于表征样本212以确定其比活性和放射性核素指纹，并且根据其表征特性指定该样本进行处置。

如果样本212被总伽马检测器214确定为具有低于VLLW污染阈值的比活性，并且如果样本计数尚未达到50，则样本212被放置在袋222中并移动到用于被总伽马检测器214确定为未受污染的样本的临时存储区域226。计数器递增并且选择新样本。

然而，如果样本212是第50个样本，则将其放置在袋222中并且将其传送到用于高分辨率伽马光谱分析的HRGS 224。对于1m³袋的示例，分析通常耗时约5-15分钟。HRGS 224评估样本的指纹。HRGS自动确定所测量的指纹是否确证假定指纹，VLLW和LLW阈值是根据所述假定指纹计算出的。

如果假定指纹被确证，则这指示总伽马检测器214的阈值是适当的，并且样本212因此低于先前确定的VLLW污染阈值。如果是这种情况，样本212以及存储在样本区域226中的被确定为低于污染阈值的先前样本被指定为“干净的”以便释放和再利用。

如果假定指纹未被确证，则这指示由总伽马检测器214进行的先前50个样本测量可能是不可靠的。因此，测定过程被暂时停止，并且可以例如在场外更详细地评估指纹。如果需要，可以通过在场外实验室测试样本来获得新指纹。新指纹用于给总伽马检测器214设置新阈值。样本212以及总伽马检测器214不可靠地认为是未受污染的样本返回到总伽马检测器214，以便用新指纹重新测试。

然后继续该方法，挖掘场地200的其他区域并从中选择样本。每个第50个样本被发送到HRGS装置224处进行附加测试，测试结果告知对样本进行处置、释放或重新测试。

本领域技术人员应当理解，仅描述了一种可能的实施例，并且在本发明的范围内许多变化和修改是可能的。例如，对于高分辨率测试，可以频率高于或低于每50个中1个地选择样本。场地的继续挖掘和另外50个样本的选择可以被延迟，直到所选择的样本的高分辨率测量完成。然而，优选的是，在预测指纹被确证的过程中，在先前选择的第50个样本正由HRGS测试的同时，开始接下来的50个样本的测试。如果指纹被发现是不适当的，这样的同时测量将节省时间，因为接下来的50个样本只需要重新启动，从而减少时间。

Claims (21)

1.一种测定潜在放射性材料的方法，包括：

从场地上的材料块中选择多个样本；

基于所述多个样本中的每个样本的总计数，在所述场地执行活性测量，以及将所述活性测量与一个或更多个活性阈值进行比较，以便对所述放射性材料进行分类以进行处置，其中所述一个或更多个阈值和/或活性测量基于假定参数集；

从所述多个样本中的每y个样本选择样本x，其中x<y；

在相同场地执行对从所述样本x发射的放射线的光谱测量；以及

在所述y个样本离开所述场地以进行处置之前，自动确定所述光谱测量是否确证所述假定参数集。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述活性测量和所述光谱测量同时执行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在执行所述光谱测量之后立即执行自动确定所述光谱测量是否确证所述假定参数集的步骤。

4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的方法，进一步包括：由人执行以确定针对所述样本x的所述光谱测量是否验证所述假定参数集的非自动步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非自动步骤是在场外进行的。

6.根据权利要求4或5所述的方法，进一步包括：当针对所述样本x的所述非自动步骤未验证所述假定参数集时，防止所述y个样本离开所述场地。

7.根据权利要求4、5或6所述的方法，进一步包括：当针对所述样本x的所述非自动步骤未验证所述假定参数集时，获得新参数集。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其中，每天至少执行一次所述非自动步骤。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在所述光谱测量中获得的光谱数据被传输到现场外以供例如实时地、尤其是在同一天进行审查。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，分类包括确定每个样本是否安全离开所述场地。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，进一步包括：当针对所述样本x的所述光谱测量未确证所述假定参数集时，防止所述y个样本离开所述场地。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，进一步包括：当针对所述样本x的所述光谱测量未确证所述假定参数集时，获得新参数集。

13.根据权利要求7或12所述的方法，包括：基于所述新参数集，使用一个或更多个新阈值继续所述多个样本的所述活性测量。

14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述活性测量基于总伽马计数。

15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，对于每个样本，所述活性测量耗时小于30秒。

16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述光谱测量包括：高分辨率伽玛光谱分析，即HGRS分析。

17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，对于每个样本，所述光谱测量耗时小于5-15分钟。

18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述假定参数集包括放射性核素指纹。

19.根据权利要求18所述的方法，其中自动确定包括：确定与所述指纹中包括的一个或更多个放射性核素相关联的一个或更多个预期峰值是否存在于所述光谱测量中，其中如果所述一个或更多个预期峰值都存在于光谱测量中，则确证所述指纹。

20.根据权利要求18或19所述的方法，进一步包括由人执行以验证所述假定指纹的非自动步骤，所述非自动步骤包括：确定在所述光谱测量中是否存在不与包括在所述指纹中的一个或更多个放射性核素相关联的任何峰值，其中如果在所述光谱测量中不存在未包括在所述指纹中的峰值，则验证所述指纹。

21.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述放射性材料是土壤。