CN109655870B - 流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置及方法，装置中的出气接头及进气接头安装在致密材料板上，出气接头与流气式氡源的第一进气口之间依次连接有第一可调微量泵、第一电子流量计及第一吸附管，流气式氡源的第一出气口与进气接头连接，第二可调微量泵的进气口与大气环境相通，第二可调微量泵的出气口与流气式氡源的第二进气口之间连接有第二吸附管，流气式氡源的第二出气口与第二电子流量计的进气口连接，第二电子流量计的出气口与大气环境相通。测量时，将集氡罩扣在致密材料板上，利用流气式氡源任意调节氡析出率标准装置的氡析出率及有效衰变常数，并用于检验测量介质表面氡析出率的方法和仪器的准确性和可靠性。

Description

流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置及方法

技术领域

本发明涉及核辐射模拟方法和装置，特别是一种利用流气式氡源任意调节氡析出率标准装置中氡析出率及有效衰变常数的装置及方法。

背景技术

空气环境中氡主要来自于土壤等介质表面的析出，测量介质表面氡析出率的方法和仪器有多种。由于土壤等介质表面的氡析出率随环境的温、湿度和气压的变化有较大的变化，因此，检验测量介质表面氡析出率的方法和仪器的准确性和可靠性，就需要不受环境的温、湿度和气压变化的氡析出率标准装置。也有利用泄露小孔数量及面积的变化来任意调节有效衰变常数，但是在具体实践中由于灰尘在小孔中积累的影响，会导致有效衰变常数偏离预设值，影响装置的准确性。

现有的氡析出率测量装置如附图1所示：包括测量仪器1、滤膜2、干燥管3、泵4、集氡罩5，泵4及干燥管3通过管道分别与集氡罩5连接，泵4的另一端通过管道与测量仪器1的出气端连接，干燥管3另一端通过管道与滤膜2连接，滤膜2的另一端通过管道与测量仪器1的进气端连接。

采用现有的氡析出率测量装置测量氡析出率过程如下：

将集氡罩5扣在待测介质表面上，由于待测介质内的氡原子在扩散与渗流作用下,逸出表面进入集氡罩5，导致集氡罩5内氡浓度变化，泵4一直以恒定流速将集氡罩5内的氡通过干燥管3和滤膜2滤出子体后泵入测量仪器1的测量室内，流速0.5-15升/分钟，使得测量仪器2测量室内的氡浓度与集氡罩5内的氡浓度平衡；

由于泵4的流率较大，测量仪器1测量室内的氡浓度与集氡罩5内的氡浓度相等，测量仪器1测量室内的氡浓度C为：

(1)

(2)

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩5的底面积；V为集氡罩5空间体积；

为有效衰变常数，包括氡的衰变常数

，集氡罩5内氡的泄漏系数

和反扩散系数

； t为集氡的时间；

式（1）的解为：

(3)

为环境氡浓度，由多个测量周期测量得到的集氡罩5内氡浓度变化规律就能够通过线性或非线性拟合得到氡析出率；

在标准装置上检验测量介质表面氡析出率的方法和仪器的准确性和可靠性，仅仅在某个特定的有效衰变常数条件下进行比对，是不够充分的，需要能够任意调节有效衰变常数；

从式（2）能够看出，当反扩散效应非常小时，就能通过调节泄露率来调节有效衰变常数。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置及方法，利用该装置及方法能够用于检验测量介质表面氡析出率的方法和仪器的准确性和可靠性。

本发明的技术方案是：流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置，包括致密材料板、出气接头、进气接头、流气式氡源、第一可调微量泵、第一电子流量计、第一吸附管、第二可调微量泵、第二吸附管及第二电子流量计。

出气接头及进气接头分别安装在致密材料板上，出气接头通过管道与第一可调微量泵的进气口连接，第一可调微量泵的出气口通过管道与第一电子流量计的进气口连接，第一电子流量计的出气口通过管道与第一吸附管的进气口连接，第一吸附管的出气口通过管道与流气式氡源的第一进气口连接，流气式氡源的第一出气口通过管道与进气接头连接，第二可调微量泵的进气口通过管道与大气环境相通，第二可调微量泵的出气口通过管道与第二吸附管的进气口连接，第二吸附管的出气口通过管道与流气式氡源的第二进气口连接，流气式氡源的第二出气口通过管道与第二电子流量计的进气口连接，第二电子流量计的出气口通过管道与大气环境相通。其中：出气接头与第一可调微量泵、第一电子流量计、第一吸附管、流气式氡源及进气接头组成第一气路，第二可调微量泵与第二吸附管、流气式氡源及第二流量计组成第二气路。

采用上述测量装置利用流气式氡源任意调节氡析出率标准装置的氡析出率及有效衰变常数的方法如下：

A、通过调节泄露率来调节有效衰变常数

将集氡罩扣在致密材料板上，并将出气接头及进气接头罩在集氡罩内，由于集氡罩与致密材料板的表面密封良好，不用考虑泄漏率，且致密材料板不用考虑反扩散，集氡罩内的氡被第一可调流量泵抽出后被吸附管吸附，能够理解为主动泄漏，这时通过调节第一可调微量泵的流率就能够调节有效衰变常数，第一电子流量计用来监控第一气路中的流率；

B、通过调节第二气路的流率来调节氡析出率

关闭第二气路中的第二可调微量泵，启动第一气路中的第一可调微量泵，流气式氡源中的氡被带入集氡罩内，设流气式氡源每秒释放的氡的活度为A，单位为Bq，则依据式（1）

有：

(4)

式（1）中：J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩空间体积；t为集氡的时间；

为有效衰变常数，

，其中：

为氡的衰变常数，

为集氡罩内氡的泄漏系数，

为反扩散系数；

启动第二气路中的第二可调微量泵，假设第一气路为调节有效衰变常数到特定值而设置的流率为L₁，第二气路的流率为L₂，则流气式氡源每秒释放的氡进入集氡罩内的活度A₁为：

(5)

调节L₂就能够调节氡析出率，第二电子流量计用来监控第二气路中的流率。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

本发明提供的装置及方法能够利用流气式氡源任意调节氡析出率标准装置的氡析出率及有效衰变常数，并用于检验测量介质表面氡析出率的方法和仪器的准确性和可靠性。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为现有的氡析出率测量装置示意图；

附图2为本发明提供的流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置结构示意图；

附图3为本发明提供的利用流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置测量过程示意图。

具体实施方式

流气式氡源调节氡析出率及有效衰变常数的装置，包括致密材料板6、出气接头7、进气接头8、流气式氡源9、第一可调微量泵10、第一电子流量计11、第一吸附管12、第二可调微量泵13、第二吸附管14及第二电子流量计15。

出气接头7及进气接头8分别安装在致密材料板6上，出气接头7通过管道与第一可调微量泵10的进气口连接，第一可调微量泵10的出气口通过管道与第一电子流量计11的进气口连接，第一电子流量计11的出气口通过管道与第一吸附管12的进气口连接，第一吸附管12的出气口通过管道与流气式氡源9的第一进气口连接，流气式氡源9的第一出气口通过管道与进气接头8连接，第二可调微量泵13的进气口通过管道与大气环境相通，第二可调微量泵13的出气口通过管道与第二吸附管14的进气口连接，第二吸附管14的出气口通过管道与流气式氡源9的第二进气口连接，流气式氡源9的第二出气口通过管道与第二电子流量计15的进气口连接，第二电子流量计15的出气口通过管道与大气环境相通。其中：出气接头7与第一可调微量泵10、第一电子流量计11、第一吸附管12、流气式氡源9及进气接头8组成第一气路，第二可调微量泵13与第二吸附管14、流气式氡源9及第二流量计15组成第二气路。

采用上述测量装置利用流气式氡源任意调节氡析出率标准装置的氡析出率及有效衰变常数的方法如下：

A、通过调节泄露率来调节有效衰变常数

将集氡罩5扣在致密材料板6上，并将出气接头7及进气接头8罩在集氡罩5内，由于集氡罩5与致密材料板6的表面密封良好，不用考虑泄漏率，且致密材料板6不用考虑反扩散，集氡罩5内的氡被第一可调流量泵10抽出后被吸附管12吸附，能够理解为主动泄漏，这时通过调节第一可调微量泵10的流率就能够调节有效衰变常数，第一电子流量计11用来监控第一气路中的流率；

B、通过调节第二气路的流率来调节氡析出率

关闭第二气路中的第二可调微量泵13及，启动第一气路中的第一可调微量泵10，流气式氡源9中的氡被带入集氡罩5内，设流气式氡源9每秒释放的氡的活度为A，单位为Bq，则依据式（1）

有：

(4)

式（1）中：J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩5的底面积；V为集氡罩5空间体积；t为集氡的时间；

为有效衰变常数，

，其中：

为氡的衰变常数，

为集氡罩5内氡的泄漏系数，

为反扩散系数；

启动第二气路中的第二可调微量泵13，假设第一气路为调节有效衰变常数到特定值而设置的流率为L1，第二气路的流率为L2，则流气式氡源9每秒释放的氡进入集氡罩5内的活度A1为：

(5)

调节L2就能够调节氡析出率，第二电子流量计15用来监控第二气路中的流率。

Claims (1)

1.采用流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置利用流气式氡源任意调节氡析出率标准装置的氡析出率及有效衰变常数的方法如下：

所述流气式氡源任意调节氡析出率及有效衰变常数的装置，包括致密材料板、出气接头、进气接头、流气式氡源、第一可调微量泵、第一电子流量计、第一吸附管、第二可调微量泵、第二吸附管及第二电子流量计；

出气接头及进气接头分别安装在致密材料板上，出气接头通过管道与第一可调微量泵的进气口连接，第一可调微量泵的出气口通过管道与第一电子流量计的进气口连接，第一电子流量计的出气口通过管道与第一吸附管的进气口连接，第一吸附管的出气口通过管道与流气式氡源的第一进气口连接，流气式氡源的第一出气口通过管道与进气接头连接，第二可调微量泵的进气口通过管道与大气环境相通，第二可调微量泵的出气口通过管道与第二吸附管的进气口连接，第二吸附管的出气口通过管道与流气式氡源的第二进气口连接，流气式氡源的第二出气口通过管道与第二电子流量计的进气口连接，第二电子流量计的出气口通过管道与大气环境相通；其中：出气接头与第一可调微量泵、第一电子流量计、第一吸附管、流气式氡源及进气接头组成第一气路，第二可调微量泵与第二吸附管、流气式氡源及第二流量计组成第二气路；

其特征是：

A、通过调节泄露率来调节有效衰变常数

将集氡罩扣在致密材料板上，并将出气接头及进气接头罩在集氡罩内，由于集氡罩与致密材料板的表面密封良好，不用考虑泄漏率，且致密材料板不用考虑反扩散，集氡罩内的氡被第一可调流量泵抽出后被吸附管吸附，能够理解为主动泄漏，这时通过调节第一可调微量泵的流率就能够调节有效衰变常数，第一电子流量计用来监控第一气路中的流率；

B、通过调节第二气路的流率来调节氡析出率

关闭第二气路中的第二可调微量泵及，启动第一气路中的第一可调微量泵，流气式氡源中的氡被带入集氡罩内，设流气式氡源每秒释放的氡的活度为A，单位为Bq，则依据式(1)

有：

A＝JS (4)

式(1)中：C为测量室内的氡浓度；J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩空间体积；t为集氡的时间；λ_e为有效衰变常数，λ_e＝λ+λ_o+λ_leak，其中：λ为氡的衰变常数，λ_leak为集氡罩内氡的泄漏系数，λ_o为反扩散系数；

启动第二气路中的第二可调微量泵，假设第一气路为调节有效衰变常数到特定值而设置的流率为L₁，第二气路的流率为L₂，则流气式氡源每秒释放的氡进入集氡罩内的活度A₁为：

调节L₂就能够调节氡析出率，第二电子流量计用来监控第二气路中的流率。

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