CN107783175A - 一种利用固体点源校准液态流出物监测仪的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用固体点源校准液态流出物监测仪的方法及装置。所述装置包括一个紧固圈和三条刻度尺；第一条刻度尺固定在紧固圈上；第二条刻度尺与第一条刻度尺垂直连接，且可以通过调节第一条刻度尺的螺纹来调整第二条刻度尺在第一条刻度尺上的坐标；第三条刻度尺又通过一个滑尺与第二条刻度尺垂直相连，也能相对第二条刻度尺移动，且在其末端可以安装固体点源；将紧固圈安装在与监测仪测量的管道材质和内外径都相同的管道的一端，使得紧固圈与管道同心。本发明借助数值积分的手段，最终达到获得监测仪对液态体源的某一能量γ射线的探测效率的目的。此方法避免了利用液体源校准所带来的不便，整个过程中只需要对固体γ点源进行测量。
Description
技术领域
本发明涉及辐射监测中的监测仪探头效率校准技术领域，是一种准确可靠地确定非介入式的液态流出物连续在线监测仪的探测效率的方法。
背景技术
为满足环境监管部门上报数据准确可靠的要求，核设施液态流出物监测数据的准确性就必须得到保证，也就是要对监测仪进行校准。国内在液态流出物监测仪校准方面所做工作比较少，大部分厂家都不做定期的校准，有些厂家会做检验源的定期检验，通过观察监测仪探头对检验源的效率的变化来判断此探头的探测效率有没有较大变化，如果还在允许的变化范围内就长期使用生产厂家给出的灵敏度数据。因此急需寻找一种有效地液态流出物监测仪的校准技术，并应用于现场。
发明内容
本发明旨在寻找一种利用固体点源来校准液态流出物监测仪的方法。
本发明使用的是固体γ点源，并借助数值积分的手段，最终达到获得监测仪对液体源的某一能量γ射线的探测效率的目的。此方法避免了利用液体源校准所带来的不便，整个过程中只需要对固体γ点源进行测量。另外此固体γ点源的活度可溯源到国家相关标准。
当用直接模拟来获得探测效率时，实验环境以及探头尺寸不精确等会带来较大的误差，因此我们采用了直接摆点测量样品空间各点的探测效率，然后通过内插得到其更小的尺寸范围内的探测效率，再对样品空间进行积分求和，以得到监测仪探头对整个样品空间范围的探测效率，这就是数值积分法。
以下公式(1)可以理解为，假设将样品空间内的体积分为许多小体积源dV，如果监测仪探头对处小体积源的探测效率数据已知，那么这些效率数据的加权平均值就是监测仪探头对整个取样罐样品的探测效率εt(E)，其中任意一个小体积源的权重为它所占的体积分数。这就是数值积分法的原理。
实际工作中，利用标准点源，通过实验摆点测量可以得到监测仪探头对位于空间各栅格点的点源的探测效率，再通过样条插值，得到监测仪探头对更细的栅格点位置处点源(近似小体积源)的效率数据，然后使用数值积分，得到监测仪探头对体积样品的探测效率。
因为摆点测量实验是在空气中进行的，所以得到样品探测效率曲线还要考虑样品的自吸收，因此需要借助蒙特卡罗方法进行自吸收修正。其中自吸收修正因子：
式中：
εair,MC(V)为空气介质的样品(介质为1标准大气压的空气)探测效率蒙特卡罗模拟值；
εmatrix,MC(V)为实际的样品(介质为密度为1g/cm3的水体)探测效率蒙特卡罗模拟值。
数值积分法有效地避免了外部环境和监测仪探头结构不精确对结果的影响。进行数值积分法需要注意一些问题，第一，由于摆点的密度需要足够密集才能够保证摆点的代表性，这就导致了工作量的增加，在现场实验时间不充足的情况下很难达到高密集度的需求，因此需要综合考虑栅格点的选取方案；第二，内插和数值积分是会引入一定不确定度的。
附图说明
图1为本发明利用固体点源校准液态流出物监测仪的装置的正面结构示意图。
图2为本发明利用固体点源校准液态流出物监测仪的装置的侧面结构示意图。
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。
如图1所示，本发明具体操作时，数值积分法的第一步就是确定固体γ点源的摆放位置，在这里本发明设计了一套可用于管道内定位固体点源的定位装置。定位装置由一个紧固圈和三条刻度尺组成，其中，第一条刻度尺固定在紧固圈上；第二条刻度尺与第一条刻度尺垂直连接，且可以通过调节第一条刻度尺的螺纹来调整第二条刻度尺在第一条刻度尺上的坐标；第三条刻度尺又通过一个滑尺与第二条刻度尺垂直相连，也能相对第二条刻度尺移动，且在其末端可以安装固体点源；将紧固圈安装在与监测仪测量的管道材质和内外径都相同的管道的一端，使得紧固圈与管道同心，再通过调整三条刻度尺的示数寻找到管道的中心轴。这样就能在管道内建立一个直角坐标系，实现位置的确定。定位装置的工程图可见图1、2。
当然，摆点测量过程中涉及到栅格点的选取的问题：栅格点不能太稀疏，这样才能保证所选取点对于小体积内探测效率的代表性；栅格点也不能太密集，这样会增加工作量，特别是入射角度较大的点，要达到统计涨落的要求需要很长的测量时间。实验中可根据所选取的点源的活度以及入射角度大处的点的探测效率来确定栅格点的选取方案。
本发明已用于国内某核电站的液态流出物管道外非介入式在线连续监测仪的校准工作。实验中使用了137Cs固体点源和60Co固体点源，最终结果与用标准液体源做校准的结果进行比较，发现其相对偏差在4％以内，另外对这一方法进行了不确定度的评估，其不确定度好于5％(k＝2)。结果表明数值积分法是一种准确可靠的现场校准方法，在时间充足的条件下能很好地完成校准工作。
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 (7)
1.一种利用固体点源校准液态流出物监测仪的装置，其特征在于：
所述装置包括一个紧固圈和三条刻度尺；
其中，第一条刻度尺固定在紧固圈上；第二条刻度尺与第一条刻度尺垂直连接，且可以通过调节第一条刻度尺的螺纹来调整第二条刻度尺在第一条刻度尺上的坐标；第三条刻度尺又通过一个滑尺与第二条刻度尺垂直相连，也能相对第二条刻度尺移动，且在其末端可以安装固体点源；将紧固圈安装在与监测仪测量的管道材质和内外径都相同的管道的一端，使得紧固圈与管道同心，再通过调整三条刻度尺的示数寻找到管道的中心轴。
2.一种使用如权利要求1所述装置的利用固体点源校准液态流出物监测仪的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)利用标准点源，通过摆点测量得到监测仪探头对位于空间各栅格点的点源的探测效率；
(2)通过样条插值，得到监测仪探头对更细的栅格点位置处点源的探测效率；
(3)对样品空间进行数值积分求和，以得到监测仪探头对整个样品空间范围的探测效率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述数值积分的方法为：
<mrow>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mi>t</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>E</mi>
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<mo>-</mo>
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<mo>(</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，dV为样品空间内的体积分成的许多小体积源，为监测仪探头对处小体积源的探测效率，的加权平均值就是监测仪探头对整个取样罐样品的探测效率εt(E)，其中任意一个小体积源的权重为它所占的体积分数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述方法进一步包括：通过蒙特卡罗方法对步骤(1)得到的样品探测效率曲线进行自吸收修正，其中自吸收修正因子：
<mrow>
<msub>
<mi>f</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>t</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mi>m</mi>
<mi>a</mi>
<mi>t</mi>
<mi>r</mi>
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<mo>,</mo>
<mi>M</mi>
<mi>C</mi>
</mrow>
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</mrow>
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<mi>&epsiv;</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>i</mi>
<mi>r</mi>
<mo>,</mo>
<mi>M</mi>
<mi>C</mi>
</mrow>
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<mo>(</mo>
<mi>V</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中：
εair,MC(V)为空气介质的样品探测效率蒙特卡罗模拟值；
εmatrix,MC(V)为实际的样品探测效率蒙特卡罗模拟值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述空气介质的样为介质为1标准大气压的空气。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述实际的样品为介质为密度为1g/cm3的水体。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述步骤(2)中的栅格点根据所选取的点源的活度以及入射角度大处的点的探测效率来确定。
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