CN107300714B - 一种放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法，根据碘在取样滤盒中的吸附规律，使用标准面源校准探测器对取样滤盒不同深度处探测，然后通过将取样滤盒正反向放置各测量一次，即可获得探测器对取样滤盒中吸附的碘的探测效率。本发明能为核电站等涉及到气态放射性碘监测的场所准确可靠地测量放射性碘活度浓度提供技术支持。本发明利用实验室校准测得的面源探测效率随面源在取样滤盒中深度的变化曲线和根据实验测得正向和反向放置取样滤盒时的探测器全能峰计数，本发明设计的方法能简单、快速地获得取样滤盒中碘的指数递减分布参数和探测器对碘的探测效率，且该方法量值可以溯源到国家计量标准。

Description

一种放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法

技术领域

本发明具体涉及一种可溯源的放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法，属于核电站气态流出物监测技术领域。

背景技术

核电站日常运行中会产生放射性碘，为了保护工作人员和公众的生命和健康权利，核电站必须对气态流出物中的放射性碘活度浓度进行监测，保证其不超过国家标准规定的阈值。气态流出物中碘的存在形式主要有气态元素碘和甲基碘，一般采用内装浸渍一定试剂的活性炭滤盒来吸附收集这些碘，用NaI(Tl)探测器测量其活度，再根据流量计测得的流量值，可算出气态流出物中放射性碘的活度浓度。可见，为了能准确地获得放射性碘的活度浓度值，必须准确地校准探测器对取样滤盒吸附的碘的探测效率。

国内外都有大量文献证明，碘在取样滤盒中的分布规律为指数递减分布，即从入口端看，取样滤盒吸附的碘的量随深度的增加而指数递减。如下公式所示：

A(x)＝A₀e^-λx,0＜x＜L (1)

(1)式中，L为取样滤盒的深度，x＝0表示气体入口端，x＝L表示气体出口端，A(x)为深度为x处取样滤盒截面的浓度。然而以往采用标准滤盒源校准探测系统，标准滤盒源中碘或者分布均匀，或者只分布在取样滤盒的其中一个端面上；可见标准滤盒源不能准确地校准该系统。

碘在取样滤盒中的指数衰减分布参数会因相对湿度、气流温度、气流面速度、放置时间等很多参数的变化而变化。因此为了准确地进行探测效率校准，必须知道该分布参数。传统获取该参数的方法是，通过控制变量并做大量的实测实验，得出分布参数随其他参数变化的拟合公式。这种方法的一个缺点是前期需要做大量的实验来得到拟合公式，另外一个缺点是这些影响参数的测量误差为传递到最终的测量误差，此外如果存在某一个或几个在实验过程中被忽视的影响参数，拟合公式法会带来不可估量的误差。

即使知道了这个分布参数，要制备出与被测样品中碘分布规律相同的标准滤盒源几乎不可能。这也是一般采用碘均匀分布的标准滤盒源进行效率校准的原因之一。

发明内容

本发明旨在简单、准确地确定放射性碘在活性炭取样滤盒中的分布参数，并对探测系统进行可溯源的效率校准，为核电站等涉及到气态放射性碘监测的场所准确可靠地测量放射性碘活度浓度提供技术支持。

本发明所述的方法包括如下步骤：

用标准面源测得探测器对取样滤盒中不同深度处面源的探测效率，并拟合出取样滤盒正向和反向放置时的探测效率曲线η₁(x)和η₂(x)。实验测得取样滤盒正向和反向放置时未修正的探测器全能峰计数为A₁和A₂。根据(1)式，可得归一化的放射性碘在取样滤盒中分布的概率密度函数：

那么对正向和方向测量，分别有

(3)和(4)式中，A_T为取样滤盒中碘的总活度。这两个式子中共有两个未知数，分布参数λ和总活度A_T。而其中(3)式中定义的η即为想要获得的实际测量时的探测效率。通过两式相除，得到只含有一个未知数λ的方程：

R定义为正反向全能峰计数比，可事先根据探测效率曲线η₁(x)和η₂(x)，画出分布参数λ和探测效率η随R变化的曲线，实际应用时，可直接由测量得到的正反向计数比R，查找曲线中对应的点，获得分布参数λ和探测效率η。

本发明能快速确定碘在取样滤盒中指数衰减的分布参数，更加准确校准地校准活性炭碘监测系统的探测效率，为准确监测放射性碘提供技术支持。

附图说明

图1为本发明中取样滤盒与探测器位置示意图。

图2为本发明中分布参数λ随正反向全能峰计数比R变化的曲线示意图。

图3为本发明中探测效率η随正反向全能峰计数比R变化的曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

利用实验室校准测得的面源探测效率随面源在取样滤盒中深度的变化曲线和根据实验测得正向和反向放置取样滤盒时的探测器全能峰计数，本发明设计的方法能简单、快速地获得取样滤盒中碘的指数递减分布参数和探测器对碘的探测效率，且该方法量值可以溯源到国家计量标准。

步骤一，准备一枚经过一级国家计量机构鉴定的标准面源，该源为多γ核素混合源，且能覆盖I-131主要发射的365keVγ射线能量。

步骤二，使用标准面源校准活性炭取样滤盒不同深度截面层的探测效率。具体做法：以取样滤盒深度为20mm为例，将一系列未使用的取样滤盒切割成两块，从取样滤盒的入口角度看，深度方向切割面的位置坐标分别为0mm、2mm、4mm、…、20mm。再将标准面源放置在切割面处，合上两个切割体，分别正向和反向放置在实际测量中的位置上，校准不同深度截面层的面源探测效率。由于所用的标准面源为混合源，能量范围覆盖I-131发射的能量为365keV的γ射线，可用三次样条插值法求得探测器对365keVγ射线的探测效率。

步骤三，根据前一步数据，拟合出探测器对发射能量为365keV、正向和反向放置的面源的探测效率随截面层深度的变化曲线，采用2次曲线拟合。其中取样滤盒正向放置时，探测效率曲线为

η₁(x)＝ax²+bx+c (6)

反向放置时，探测效率曲线为

η₂(x)＝dx²+ex+f (7)

(6)(7)两式中，a、b、c、d、e、f为拟合系数；x为截面层与入口端面的距离，即前面所述截面层的深度，取值范围为：0<x<L；L为取样滤盒的总深度。如图1所示，为取样滤盒与探测器位置示意图。

步骤四，根据(3)(4)(5)式，画出分布参数λ和探测效率η随正反向全能峰计数比R变化的曲线(如图2和图3所示)。

步骤五，现场实验测量时，将面源正向放置，测得未修正的探测器读数为A₁,再反向放置，测得未修正的探测器读数为A₂。并计算它们的比值：

然后查第4步得到的曲线，获得碘在取样滤盒中指数递减分布的分布参数λ和NaI(Tl)探测器测量取样滤盒中碘的探测效率η。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法，其特征在于：

所述方法包括如下步骤：

步骤一，用标准面源测得探测器对取样滤盒中不同深度处面源的探测效率；

步骤二，拟合出取样滤盒正向和反向放置时的探测效率曲线；

步骤三，根据所述探测效率曲线，画出分布参数和探测效率随正反向全能峰计数比变化的曲线；

步骤四，由测量得到的正反向全能峰计数比，查找所述曲线中对应的点，获得分布参数和探测效率；

所述正反向全能峰计数比为实验测得取样滤盒正向和反向放置时未修正的探测器全能峰计数的比值；

所述分布参数和探测效率分别为碘在取样滤盒中指数递减分布的分布参数和NaI(Tl)探测器测量取样滤盒中碘的探测效率。

2.如权利要求1所述的放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法，其特征在于：

所述标准面源为多γ核素混合源，且能覆盖I-131发射的365keVγ射线能量。

3.如权利要求1所述的放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法，其特征在于：

所述步骤一的具体方法包括如下步骤：

(1)设定取样滤盒深度为20mm，将一系列未使用的取样滤盒切割成两块，从取样滤盒的入口角度看，深度方向切割面的位置坐标分别为0mm、2mm、4mm、…、20mm，相邻两个位置的坐标相差2mm；

(2)将标准面源放置在切割面处，合上两个切割体，分别正向和反向将取样滤盒放置在实际测量中的位置上，校准不同深度截面层的面源探测效率；

(3)用三次样条插值法求得探测器对365keVγ射线的探测效率。

4.如权利要求1所述的放射性碘活性炭取样滤盒的探测效率校准方法，其特征在于：

所述步骤二的拟合方法如下：

取样滤盒正向放置时，探测效率曲线为：

η₁(x)＝ax²+bx+c

取样滤盒反向放置时，探测效率曲线为：

η₂(x)＝dx²+ex+f

上述两式中，a、b、c、d、e、f为拟合系数；x为取样滤盒的截面层与入口端面的距离，取值范围为：0<x<L，L为取样滤盒的总深度。

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