CN107783176A - 一种利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法 - Google Patents

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唐智辉
谢文明
陈立
李秀川
薛峰
韦应靖
商洁
王勇
张庆利
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Abstract

本发明涉及一种利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法。本发明中，用标准液体源来校准液态流出物监测仪，即用已知活度的标准放射性溶液来校准测量系统的谱仪。标准液体源的形状、尺寸、容器材质、核素与实际使用的样品源完全一致，且校准时标准液体源放置的几何位置也要和样品测量时样品所处的位置相同。理想情况下，标准液体源和样品源的唯一差别是标准液体源的活度已知而被测样品源的活度未知。本发明可以精确地校准监测仪，精确地体现整体的效率，误差很小。

Description

一种利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法
技术领域
本发明涉及辐射监测中的探测器效率校准技术领域，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
随着环境监管部门对核设施液态流出物监测数据的实时准确的要求的提升，核设施液态流出物监测系统的效率问题必须得到有效地解决。目前国内大部分厂家对于液态流出物监测仪都不做定期校准，有些厂家会做定期的检验源检验，通过观察监测仪对检验源的效率的变化来大体判断此监测仪探头的探测效率有无较大变化，如果没有，则仍然使用生产商所给出的灵敏度数据。这一方法存在很大的缺陷，因为实际测量的是体源，检验源只能检验某一点处的效率的变化，不能精确地体现整体的效率，存在很大误差。因此寻找一种有效地液态流出物监测仪的校准技术，并应用于现场是非常必要的。
发明内容
本发明为旨在从校准的定义出发制作标准液体源来校准液态流出物监测仪的方法。
本发明中，用标准液体源来校准液态流出物监测仪，即用已知活度的标准放射性溶液来校准测量系统的谱仪。标准液体源的形状、尺寸、容器材质、核素与实际使用的样品源完全一致，且校准时标准液体源放置的几何位置也要和样品测量时样品所处的位置相同。理想情况下，标准液体源和样品源的唯一差别是标准液体源的活度已知而被测样品源的活度未知。
具体的，本发明所述方法包括如下步骤：
(1)将已知量的放射性可溶物和已知体积的蒸馏水混合均匀制成标准液体源；
(2)将标准液体源密封在标准管道内，并用封存装置封存；
(3)通过测量现场用谱仪对盛装在标准管道内的标准液体源的响应，刻度出探测器对样品的探测效率。
本发明可以精确地校准监测仪，精确地体现整体的效率，误差很小。
附图说明
图1为蒙卡模拟3D图；
图2为蒙卡模拟时源放置位置示意图。
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。
标准液体源是将已知量的放射性可溶物和已知体积的蒸馏水混合均匀制成。为了探究被测样品活度浓度对探测效率的影响，可以针对某一种核素设计几种不同活度浓度的标准液体源。为了将标准液体源密封在标准管道内，还需要设计专门的、气密性好的封存装置。通过测量现场用谱仪对盛装在标准管道内的标准液体源的响应，可以刻度出探测器对样品的探测效率。
对于标准液体源，由于部分放射性核素半衰期短，实际可使用的标准液体源种类非常有限，这意味着无法得到足够能量范围的刻度点，因而无法获得可靠的全能峰探测效率曲线。一般通过与无源效率刻度相结合的方法，首先利用蒙特卡罗的方法计算出一条能量探测效率曲线，再通过在有限的几个点用标准液体源验证来获得修正后的能量探测效率曲线。
实验发现监测仪实际测量的管道很长，而制作同样长度的管道会导致溶液的体积非常大，放射性活度很高。本发明采取了截取管道的方法来解决这一问题。本发明采用蒙卡模拟来确定截取的管道长度：点源模拟、面源模拟和体源模拟。
物理模型的建立通过试验现场给出的参数来设定，管道内定为水环境，蒙卡模拟示意图如图1所示。
点源模拟是以管道中心轴正对探头NaI(Tl)晶体中心轴的这一点为原点，在管道中心轴上摆放点源，测量其探测效率，可以得出一系列探测效率，可取探测效率为原点0.1％的点为管道长度截止点。也可取半径为管道内径且与管道轴心垂直的一系列面源进行模拟。体源模拟是取半径与管道内径相同的圆柱形体源，轴线与管道轴线重合，中心为原点，通过增加体源的长度，并保证体源单位体积内的发射粒子数保持不变，获得一组探测得到的全能峰计数的数据，绘制成图形，计数增长趋于平缓的点即为对应管道长度截止点。模拟过程中源位置的示意图如图2所示。
另外管道内放射性溶液的核素种类和浓度也需要结合实际来设置。
将本方法用于某一核设施的液态流出物监测仪的校准工作，通过模拟选择的管道长度为40cm，内充满137Cs溶液和60Co溶液，137Cs溶液的设了三个不同量级的活度浓度值。实验发现不同活度浓度的137Cs溶液的探测效率很接近，基本可以忽略。另外对此方法进行了不确定度的分析。分析的不确定度引入项主要有：标准源溶液活度浓度的不确定度以及管道误差所引入的标准溶液体积的不确定度。标准溶液活度浓度的不确定度由上级计量站校准给出，管道加工误差所引入的体积的不确定高度是由于加工精度导致的不确定度。另外，在标准液体源摆放过程中也存在摆放位置的不确定度，这一因素影响较小，不予考虑。对四个标准液体源测量都进行了评定，最终发现此方法的扩展不确定度好于4％(k＝2)。
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)

1.一种利用标准液体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)将已知量的放射性可溶物和已知体积的蒸馏水混合均匀制成标准液体源；
(2)将标准液体源密封在标准管道内，并用封存装置封存；
(3)通过测量现场用谱仪对盛装在标准管道内的标准液体源的响应，刻度出探测器对样品的探测效率。
2.如权利要求1所述的利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法，其特征在于：
所述步骤(3)中，刻度出探测器对样品的探测效率的具体方法为：通过与无源效率刻度相结合的方法，首先利用蒙特卡罗的方法计算出一条能量探测效率曲线，再通过在有限的若干个点用标准液体源验证来获得修正后的能量探测效率曲线。
3.如权利要求1所述的利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法，其特征在于：
采用蒙卡模拟来确定步骤(2)中的标准管道的长度。
4.如权利要求3所述的利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法，其特征在于：
所述蒙卡模拟为点源模拟、面源模拟或体源模拟。
5.如权利要求4所述的利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法，其特征在于：
所述点源模拟是以管道中心轴正对探头NaI(Tl)晶体中心轴的这一点为原点，在管道中心轴上摆放点源，测量其探测效率，得出一系列探测效率，取探测效率为原点0.1％的点为管道长度截止点。
6.如权利要求4所述的利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法，其特征在于：
所述面源模拟是取半径为管道内径且与管道轴心垂直的一系列面源进行模拟。
7.如权利要求4所述的利用标准液体源校准液态流出物监测仪的方法，其特征在于：
所述体源模拟是取半径与管道内径相同的圆柱形体源，轴线与管道轴线重合，中心为原点，通过增加体源的长度，并保证体源单位体积内的发射粒子数保持不变，获得一组探测得到的全能峰计数的数据，绘制成图形，计数增长趋于平缓的点即为对应管道长度截止点。
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