CN108225268B - 一种低放水池水下地形遥控测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核设施退役治理技术领域，具体涉及一种低放水池水下地形遥控测量方法。针对低放水池存在一定放射性、调查面积大等特点，在测量前对低放水池周边进行放射性普查，制定出辐射防护方案，确保了人员辐射安全；提出了利用RTK GPS+测深仪+遥控测量船等设备相结合的高效便捷安全的水下地形测量手段；利用测深仪进行水深探测，相较于测量锤、探杆等传统水深测量方式，提高了工作效率；遥控测量船可根据既定的航线进行巡测，从而得到所经过的水域水深数据，实现了测量点水深数据和GPS坐标点数据的同步测量；通过遥控船的远距离遥控操作，有效较少了人员辐射伤害，确保了人员辐射安全，还提高了作业安全性，避免了人员溺水事故的发生。

Description

一种低放水池水下地形遥控测量方法

技术领域

本发明属于核设施退役治理技术领域，具体涉及一种低放水池水下地形遥控测量方法。

背景技术

低放水池的水下地形测量目前国内通常采用手段是：首先规划出低放水池中需进行水深测量点的位置，再利用GPS确定测量点的坐标值，然后进行该坐标点的水深测量，水深数据的采集一般用如下方法：(1)采用测杆测量水深；(2)砣测或绳深。最后将水深数据和坐标值结合，统计得出该低放水池的地形。传统方法的缺点在于：(1)采用测杆测量水深一般能满足规范规定的±0.1m—±0.2m之要求。由于其劳动强度大并受使用测杆长度的限制，一般只适宜于测5m以内的浅水，水域的流速也不得大于1m/s，水深流急之处测杆很难固定在水中，所以是无法用测杆施测的。砣测或绳深，这是在测绳下端牢系测深锤，将它投入水中，根据测绳的入水长度测得水深的方法，但其劳动强度大且也不适于水深流急之处，该法既笨重又难操作。(2)缺乏人员辐射安全的考虑，缺乏低放水池周边区域的放射性普查，未对人员放射性作业做出辐射防护方案。

发明内容

为了解决低放水池的水下地形遥控测量的问题，确保工作人员的辐射安全，保障员工的职业健康，本发明提出一种低放水池水下地形遥控测量方法。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种低放水池水下地形遥控测量方法，包括以下步骤：

步骤一、放射性普查：对电子个人剂量计、表面污染监测仪和γ剂量率仪进行检定；人员穿戴好辐射防护用品，利用表面污染监测仪和γ剂量率仪对低放水池周边区域进行放射性普查；普查前根据普查区域地形布设监测点；布点完成后，对布点区域进行放射性测量；

步骤二、辐射防护方案的制定：完成放射性普查后，根据普查数据，制定出辐射防护方案，方案至少包括：(1)选取出放射性数值较低且适宜人员进行作业的地点；(2)按照可接受的人员剂量除以该地点γ剂量率，计算得出在低放水池边的可工作时间，并对电子个人剂量计设置剂量率报警值和工作时间；(3)对工作现场划分出人流物流通道，以避免放射性交叉污染；

步骤三、遥控测量：(1)收集与所测低放水池有关的地图，确定需要测量的区域和航线，测量的航线布设应该覆盖全部水深测量点；(2)操作人员在事先选取好的作业地点佩戴好电子个人剂量计开始现场工作，在池岸边空旷区域的控制点上架设差分GPS的基准站，再设置流动站，流动站设置好以后，对控制点进行校对，检校结果满足规范要求以后，将测深仪探头固定在遥控测量船上，并将GPS接收机、测深仪和笔记本电脑连接好，打开电源，设置好记录设置、定位仪和测深仪接口、GPS接收机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟改正；(3)操作人员通过吊车将遥控测量船放入低放水池中，启动遥控测量船；之后，人员在可操作范围内远距离操作遥控测量船，在计算机显示屏和外接显示器上显示出遥控测量船的示意图像、遥控测量船的实时动态点位及水深数据，在安装固定好换能器与GPS流动器之后，打开电源，按原本设计的路线开始测量，到达某一固定位置就停止前进，测量人员同时按下GPS手簿记录水平坐标和测深仪记录测得深度，注意两者的点号相对应；(4)整个测量过程中，操作人员需时刻监测电子个人剂量计的监测数据，以防止超过预计的工作时长和可接受的γ剂量水平；

步骤四、船体放射性去污及检测：遥控测量船完成测量后，用吊车将遥控测量船吊起，操作人员利用带压水船体外表面进行冲洗去污，冲洗后检测船体表面污染；

步骤五、遥控测量数据处理：得到测量数据后，由航道测绘软件完成展点、等深线生成、等深线注记工作，保存图形，并以任意需要的比例输出图形。

所述的步骤一中监测点按照1m×1m的网格式均匀布点。

所述的步骤一中放射性测量的具体测量方法如下：采用相对测量方法测量表面污染及γ剂量率，即先用标准源对表面污染监测仪和γ剂量率仪进行刻度，给出表面污染监测仪和γ剂量率仪的效率和K值，然后根据表面污染监测仪和γ剂量率仪对表面污染或γ剂量率的响应计算其表面污染或γ剂量率。

所述的表面污染测量方法如下：将表面污染监测仪探头探置于被测表面上进行计数测量，测量结果是表面上的固定污染水平和松散污染水平的总和，被检查表面上的固定和可去污的污染即单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A，以Bq/cm²表示；表面污染监测仪配有α和β两种探头，最终测量结果是通过相对计算得出，在测量α时，表面污染监测仪α探头应离被测量污染源表面的距离≤0.5cm，在测量β时，表面污染监测仪β探头应离被测量污染源表面的距离≤1cm，最终结果为表面污染监测仪的净计数率乘上表面污染监测仪对应相应能量的表面污染监测仪系数，单位为Bq/cm²，表面污染监测仪探头在三倍相应时间内保持固定。

所述的γ剂量率计算方法如下：根据周围核设施及环境的影响，测量现场的γ剂量率，消除周围核设施及环境的影响，数据以实际监测点表头读数为准，单位μSv/h。

所述的步骤四中表面污染的测量方法如下：在无低能γ场存在的时候，即选定离物体5cm处测量γ剂量率，测量表面污染是将表面污染监测仪探置于被测表面上，探头与被测表面的距离约为5mm进行计数测量，测量结果是表面上的固定污染水平和松散污染水平的总和，被检查表面上的固定和可去污的污染，即单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A，以Bq/cm²表示；如果存在低能γ场，则先用酒精浸渍过的滤膜或棉球在船体表面用中等力度均匀的平擦三遍，然后用表面污染监测仪测量滤膜或棉球的表面污染；被擦拭表面可去除污染的单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A_sr，以Bq/cm²表示，表面污染测量值与测量的计数率的关系由下式给出：

A_sr＝(N-N_B)/(ε_s·ε_i·F·S)

式中：N—测得的总计数率，s^-1；N_B—本底计数率，s^-1；ε_s—污染源的效率；εi—对α粒子或β粒子辐射的仪器效率；S—擦拭面积，cm²；F—去除因子，采用保守值，令F＝0.1；

表面污染测量数据的判定：如果表面污染小于控制值即可转运或回收；如果遥控测量船船体表面仍然存在放射性表面沾污，则反复冲洗或利用放射性去污剂进行擦拭，直至达到表面污染控制水平。

本发明所取得的有益效果为：

本发明涉及一种低放水池水下地形遥控测量的方法，具体涉及一种远距离遥控、自动巡测、实时获取水深数据、可生成水下地形等高线图以及有效保护作业人员辐射安全的水下地形遥控测量方法。本发明在借鉴民用水下地形测量技术的基础上，提出了一种实施前进行放射性普查，结合普查数据，制定出辐射防护方案，之后操作人员利用搭载着水深测量仪、差分GPS的小型遥控船，按照预先设置好的航线，巡回测量池水深度，现场测量结束后，再对遥控测量船进行放射性去污和检测的低放水池的水下地形测量的方法。

针对低放水池存在一定放射性、调查面积大等特点，在测量前对低放水池周边进行放射性普查，制定出辐射防护方案，确保了人员辐射安全；提出了利用RTK GPS+测深仪+遥控测量船等设备相结合的高效便捷安全的水下地形测量手段；利用测深仪进行水深探测，相较于测量锤、探杆等传统水深测量方式，提高了工作效率；相较于传统低放水池地形测量方法，遥控测量船可根据既定的航线进行巡测，从而得到所经过的水域水深数据，实现了测量点水深数据和GPS坐标点数据的同步测量；通过遥控船的远距离遥控操作，有效较少了人员辐射伤害，确保了人员辐射安全，还提高了作业安全性，避免了人员溺水事故的发生。

此种低放水池水下地形遥控测量方法能够满足低放水池水下地形进行的大范围、系统、全面的地形情况调查的需要。通过事前的放射性普查、远距离遥控测量、实时监测人员个人剂量数据、船体放射性表面污染监测等手段可以保证人员在进行低放水池水下地形测量时的辐射安全，其遥控船的测量航线可根据实际需求自行拟定，满足了低放水池水下地形测量的个性化需求，为退役治理队伍提供专业化的技术支持。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的总体技术方案如下：事先对低放水池周边区域进行放射性普查，按照辐射防护最优化的原理结合放射性普查的数据选取适宜的人员作业点，制定出辐射防护方案，然后进行水下地形测量。人员操作搭载着水深测量仪、差分GPS的遥控测量船，遥控测量船按照预先设置好的航线，巡回测量池水深度。通过巡测，水深仪获得每条航线测量点上的水深数据，差分GPS获得每条航线测量点上的GPS坐标数据。在已知低放水池池底高程坐标的情况下，将测量点的水深数据和GPS坐标数据利用测绘专用软件进行拟合，将拟合结果导入制图软件中，从而描绘池底地形等高线图。在遥控测量船出水后，需对船体进行去污，避免在转运过程中放射性沾污。在遥控测量过程中，需要实时监测操作人员的个人剂量数据，保证人员的辐射安全。

本发明的测量原理如下：低放水池周边区域放射性普查，并制定辐射防护方案是按照国家相关辐射防护标准对放射性作业人员的辐射安全作出了一定的剂量约束。按照辐射防护最优化的原理结合放射性普查的数据选取适宜的人员作业点，制定出辐射防护方案，然后进行水下地形测量。测深仪通过超声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用安装在测量船下的超声波换能器(探头)发射超声波，测出发射波和反射波之间的时间差来进行水深的测量的。在水下地形测量中，遥控测量船搭载着差分GPS和测深仪测量水下定位点坐标与高程，将GPS流动站天线直接安装在测深仪换能器的正上方，这样可以保证在测量的过程中，GPS测量的点位与测深仪测量的水下点位在同一铅垂线上。

本发明所述低放水池水下地形遥控测量方法包括以下步骤：

步骤一：放射性普查

(1)对电子个人剂量计、表面污染监测仪和γ剂量率仪进行检定。(2)人员穿戴好辐射防护用品，利用表面污染监测仪和γ剂量率仪对低放水池周边区域进行放射性普查。(3)普查前根据普查区域地形布设监测点，监测点按照1m×1m的网格式均匀布点。(4)布点完成后，对布点区域进行放射性测量，具体测量方法如下：采用相对测量方法测量表面污染及γ剂量率，即先用标准源对表面污染监测仪和γ剂量率仪进行刻度，给出表面污染监测仪和γ剂量率仪的效率和K值，然后根据表面污染监测仪和γ剂量率仪对表面污染或γ剂量率的响应计算其表面污染或γ剂量率。

表面污染测量方法如下：

表面污染监测仪配有α和β两种探头。最终测量结果是通过相对计算得出。在测量α时，表面污染监测仪α探头应离被测量污染源表面的距离≤0.5cm，在测量β时，表面污染监测仪β探头应离被测量污染源表面的距离≤1cm。最终结果为表面污染监测仪的净计数率乘上表面污染监测仪对应相应能量的表面污染监测仪系数，单位为Bq/cm²。

为了准确的测量，表面污染监测仪探头在三倍相应时间(95％的指示值)内保持固定(仪表测量时移动的速度要小于15cm/s)。

表面污染的测量方法就是将表面污染监测仪探头探置于被测表面上，(探头与被测表面的距离约为5mm)进行计数测量，测量结果是表面上的固定污染水平和松散污染水平的总和。被检查表面上的固定和可去污的污染，即单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A。以Bq/cm²表示。

γ剂量率计算方法如下：

根据周围核设施及环境的影响，测量现场的γ剂量率，消除周围核设施及环境的影响。数据以实际监测点表头读数为准，单位μSv/h。

步骤二：辐射防护方案的制定

完成放射性普查后，根据普查数据，制定出辐射防护方案，方案至少包括：(1)选取出放射性数值较低且适宜人员进行作业的地点；(2)按照可接受的人员剂量除以该地点γ剂量率，计算得出在低放水池边的可工作时间，并对电子个人剂量计设置剂量率报警值和工作时间；(3)对工作现场划分出人流物流通道，以避免放射性交叉污染。

步骤三：遥控测量

(1)收集与所测低放水池有关的地图，确定需要测量的区域和航线。测量的航线布设应该覆盖全部水深测量点。(2)操作人员在事先选取好的作业地点佩戴好电子个人剂量计，才可开始现场工作。在池岸边空旷区域的控制点上架设差分GPS的基准站，基准站设置完毕后，再设置流动站。流动站设置好以后，需要对控制点进行校对，检校结果满足规范要求以后，将测深仪探头固定在遥控测量船上，并将GPS接收机、测深仪和笔记本电脑连接好，打开电源，设置好记录设置、定位仪和测深仪接口、GPS接收机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟改正。(3)操作人员通过吊车将遥控测量船放入低放水池中，启动遥控测量船。之后，人员在可操作范围内远距离操作遥控测量船，在计算机显示屏和外接显示器上显示出遥控测量船的示意图像、遥控测量船的实时动态点位及水深数据。在安装固定好换能器与GPS流动器之后，打开电源，按原本设计的路线开始测量，到达某一固定位置就停止前进，测量人员同时按下GPS手簿记录水平坐标和测深仪记录测得深度，注意两者的点号相对应。(4)整个测量过程中，操作人员需时刻监测电子个人剂量计的监测数据，以防止超过预计的工作时长和可接受的γ剂量水平。

步骤四：船体放射性去污及检测

一般来说，直接接触后放射性物质的设备结束现场工作后，都需要对其表面进行放射性去污，以满足设备转运、保存的需要，其表面污染的控制值靠参考国家相关标准。

(1)遥控测量船完成测量后，用吊车将遥控测量船吊起，操作人员利用带压水船体外表面进行冲洗去污，冲洗后检测船体表面污染。

(2)表面污染的测量。在无低能γ场存在的时候(按照经验，γ剂量率小于3μGy/h时)，即选定离物体5cm处测量γ剂量率，测量表面污染是将表面污染监测仪探置于被测表面上，探头与被测表面的距离约为5mm进行计数测量，测量结果是表面上的固定污染水平和松散污染水平的总和。被检查表面上的固定和可去污的污染，即单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A，以Bq/cm²表示。如果存在低能γ场，则需先用酒精浸渍过的滤膜或棉球在船体表面用中等力度均匀的平擦三遍，擦拭面积取300㎝²。然后用表面污染监测仪表测量滤膜或棉球的表面污染，擦拭效率一般取10％。

被擦拭表面可去除污染的单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A_sr，Bq/cm²表示。表面污染测量值与测量的计数率的关系由下式给出：

A_sr＝(N-N_B)/(ε_s·ε_i·F·S)

式中：N—测得的总计数率(表面污染监测仪实测计数)，s^-1；N_B—本底计数率(表面污染监测仪本底计数)，s^-1；ε_s—污染源的效率；εi—对α粒子或β粒子辐射的仪器效率；S—擦拭面积(此处取值300㎝²)，cm²；F—去除因子，采用保守值，令F＝0.1。

(3)表面污染测量数据的判定：如果表面污染小于控制值即可转运或回收。如果遥控测量船船体表面仍然存在放射性表面沾污，则反复冲洗或利用放射性去污剂(如酒精、石油磺酸等)进行擦拭，直至达到表面污染控制水平。

步骤五：遥控测量数据处理

得到测量数据后，可由航道测绘软件完成展点、等深线生成、等深线注记等工作，保存图形，并以任意需要的比例输出图形。

表1推荐测量设备及主要技术参数指标

Claims (6)

1.一种低放水池水下地形遥控测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、放射性普查：对电子个人剂量计、表面污染监测仪和γ剂量率仪进行检定；人员穿戴好辐射防护用品，利用表面污染监测仪和γ剂量率仪对低放水池周边区域进行放射性普查；普查前根据普查区域地形布设监测点；布点完成后，对布点区域进行放射性测量；

步骤二、辐射防护方案的制定：完成放射性普查后，根据普查数据，制定出辐射防护方案，方案至少包括：(1)选取出放射性数值较低且适宜人员进行作业的地点；(2)按照可接受的人员剂量除以该地点γ剂量率，计算得出在低放水池边的可工作时间，并对电子个人剂量计设置剂量率报警值和工作时间；(3)对工作现场划分出人流物流通道，以避免放射性交叉污染；

步骤三、遥控测量：(1)收集与所测低放水池有关的地图，确定需要测量的区域和航线，测量的航线布设应该覆盖全部水深测量点；(2)操作人员在事先选取好的作业地点佩戴好电子个人剂量计开始现场工作，在池岸边空旷区域的控制点上架设差分GPS的基准站，再设置流动站，流动站设置好以后，对控制点进行校对，检校结果满足规范要求以后，将测深仪探头固定在遥控测量船上，并将GPS接收机、测深仪和笔记本电脑连接好，打开电源，设置好记录设置、定位仪和测深仪接口、GPS接收机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟改正；(3)操作人员通过吊车将遥控测量船放入低放水池中，启动遥控测量船；之后，人员在可操作范围内远距离操作遥控测量船，在计算机显示屏和外接显示器上显示出遥控测量船的示意图像、遥控测量船的实时动态点位及水深数据，在安装固定好换能器与GPS流动器之后，打开电源，按原本设计的路线开始测量，到达某一固定位置就停止前进，测量人员同时按下GPS手簿记录水平坐标和测深仪记录测得深度，注意两者的点号相对应；(4)整个测量过程中，操作人员需时刻监测电子个人剂量计的监测数据，以防止超过预计的工作时长和可接受的γ剂量水平；

步骤四、船体放射性去污及检测：遥控测量船完成测量后，用吊车将遥控测量船吊起，操作人员利用带压水船体外表面进行冲洗去污，冲洗后检测船体表面污染；

步骤五、遥控测量数据处理：得到测量数据后，由航道测绘软件完成展点、等深线生成、等深线注记工作，保存图形，并以任意需要的比例输出图形。

2.根据权利要求1所述的低放水池水下地形遥控测量方法，其特征在于：所述的步骤一中监测点按照1m×1m的网格式均匀布点。

3.根据权利要求1所述的低放水池水下地形遥控测量方法，其特征在于：所述的步骤一中放射性测量的具体测量方法如下：采用相对测量方法测量表面污染及γ剂量率，即先用标准源对表面污染监测仪和γ剂量率仪进行刻度，给出表面污染监测仪和γ剂量率仪的效率和K值，然后根据表面污染监测仪和γ剂量率仪对表面污染或γ剂量率的响应计算其表面污染或γ剂量率。

4.根据权利要求3所述的低放水池水下地形遥控测量方法，其特征在于：所述的表面污染测量方法如下：将表面污染监测仪探头探置于被测表面上进行计数测量，测量结果是表面上的固定污染水平和松散污染水平的总和，被检查表面上的固定和可去污的污染即单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A，以Bq/cm²表示；表面污染监测仪配有α和β两种探头，最终测量结果是通过相对计算得出，在测量α时，表面污染监测仪α探头应离被测量污染源表面的距离≤0.5cm，在测量β时，表面污染监测仪β探头应离被测量污染源表面的距离≤1cm，最终结果为表面污染监测仪的净计数率乘上表面污染监测仪对应相应能量的表面污染监测仪系数，单位为Bq/cm²，表面污染监测仪探头在三倍相应时间内保持固定。

5.根据权利要求3所述的低放水池水下地形遥控测量方法，其特征在于：所述的γ剂量率计算方法如下：根据周围核设施及环境的影响，测量现场的γ剂量率，消除周围核设施及环境的影响，数据以实际监测点表头读数为准，单位μSv/h。

6.根据权利要求1所述的低放水池水下地形遥控测量方法，其特征在于：所述的步骤四中表面污染的测量方法如下：在无低能γ场存在的时候，即选定离物体5cm处测量γ剂量率，测量表面污染是将表面污染监测仪探置于被测表面上，探头与被测表面的距离约为5mm进行计数测量，测量结果是表面上的固定污染水平和松散污染水平的总和，被检查表面上的固定和可去污的污染，即单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A，以Bq/cm²表示；如果存在低能γ场，则先用酒精浸渍过的滤膜或棉球在船体表面用中等力度均匀的平擦三遍，然后用表面污染监测仪测量滤膜或棉球的表面污染；被擦拭表面可去除污染的单位面积的α粒子或β粒子的放射性活度A_sr，以Bq/cm²表示，表面污染测量值与测量的计数率的关系由下式给出：

A_sr＝(N-N_B)/(ε_s·ε_i·F·S)

式中：N—测得的总计数率，s^-1；N_B—本底计数率，s^-1；ε_s—污染源的效率；εi—对α粒子或β粒子辐射的仪器效率；S—擦拭面积，cm²；F—去除因子，采用保守值，令F＝0.1；

表面污染测量数据的判定：如果表面污染小于控制值即可转运或回收；如果遥控测量船船体表面仍然存在放射性表面沾污，则反复冲洗或利用放射性去污剂进行擦拭，直至达到表面污染控制水平。