CN110153045A - 放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备及检测方法，涉及辐射检测领域。设备包括第一至第三传送装置、入口料斗、第一至第三探测器、回收分拣装置和工控机。第一探测器测量入口料斗上游的放射性活度。第二探测器测量待分拣材料的放射性活度及放射性总计数率。第三探测器识别待分拣材料中所含放射性元素种类并测量其放射性活度。工控机会根据该信号及预设的两个阈值控制回收分拣装置动作，以对应输出三种不同放射性活度的材料。本申请的利用第一及第二探测器实现快速测量。利用第三探测器选择感兴趣区(ROI)，实现特定放射性核素的识别与分析。因此可有效降低探测下限，提高效率，实现对大量污染材料进行快速测量和分拣。

Description

放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备及检测方法

技术领域

本申请涉及辐射检测领域，特别是涉及一种放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备及检测方法。

背景技术

放射性污染对人体的实质伤害是放射性物质发出的射线对人体的危害，这些射线有α射线、β射线、γ射线。放射性表面活度测量不仅在核科学、辐射防护等领域常常遇到。而且在工业、农业、生物、医药、环境科学等领域的研究和应用中都会遇到。对环境放射性污染测量包括活度测量和能量测量。活度测量是测定物质中所含放射性核素的量。能量测量是测定物质中放射性核素的种类。

由于“非污染”与“放射性元素污染固体材料”混合存在，而导致放射性材料甄别、分选的自动化程度不高、分选精度与效率不高，不易实现受污染混合材料的减容，无法达到降低污染材料的运输、处置成本的目的。特别是对于大批量存在的放射性污染固体材料，如何在原位进行自动、高效、连续、可靠地甄别和分拣是亟待解决的技术难题。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备，包括：

第一至第三传送装置，沿放射性污染材料输送方向依次设置，第一传送装置及第二传送装置均用于输送待分拣材料，以实现待分拣材料活度的连续甄别，第三传送装置用于输送分拣后的材料；

入口料斗，布置在所述第一传送装置局部区域的上方，用于通过待分拣材料；

第一至第三探测器，第一探测器及第二探测器对应布置在所述入口料斗的两侧，所述第一探测器用于测量位于所述入口料斗上游的放射性活度，用于测量不同宇宙辐射、大地辐射和无待分拣材料的输送带的残余活度，所述第二探测器用于测量待分拣材料的放射性活度，用于测量所有放射性总计数率，所述第三探测器布置在所述第二传感器之后、回收分拣装置之前的传送装置处，用于识别待分拣材料中所含放射性元素种类并测量其放射性活度；

回收分拣装置，布置在所述第二传送装置的末端处，用于接收待分拣材料并对分选后的材料进行输出；和

工控机，配置成接收所述第一探测器至所述第三探测器的信号，并根据接收到的探测器信号、每一传送装置的配置及预设的放射材料阈值控制所述回收分拣装置分拣材料并选择输出至第三传送装置处，所述工控机配置成预设两个放射性阈值，以甄别三种不同放射性活度的材料，所述第三传送装置的数量为三个，以对应输出三种不同放射性活度的材料。

可选地，所述工控机配置成采用连续差值方法对连续材料流进行甄别分选，通过所述第一至第三探测器的测量，从所述第二探测器的总计数或比活度中扣除所述第一探测器的测量值，再扣除所述第三探测器的给出的干扰性放射性元素的计数率或放射性比活度，得出受污染材料中放射性特定核素的净计数或比活度，以此与预设放射材料的阈值相比进行阈值判别，以进行待分拣材料的甄别与分拣，以实现10吨～150吨/小时的固体材料处理速度，探测下限可达0.05Bq/g。

可选地，每一探测器中的所有不活跃表面配备有屏蔽防护件，用于衰减环境背景噪声，所述设备还包括辐射屏蔽挡板，所述辐射屏蔽挡板对应布置在每一探测器对应的传送装置的下方，所述辐射屏蔽挡板与对应的传送装置相平行，所述辐射屏蔽挡板用于衰减大地背景噪声。

可选地，所述第一探测器和所述第二探测器均为伽玛辐射探测器，所述第三探测器为伽玛能谱探测器。

可选地，所述第二探测器和所述第一探测器均可配置为对伽玛辐射敏感度较低的探测器，以实现高达1mSv/h的自然背景噪声环境中对伽玛进行测量。

可选地，所述第三探测器为伽玛能谱探测器，通过使用伽玛能谱探测器，对伽玛辐射能量区间从几十KeV至几个MeV的放射性元素进行探测，使得探测区间范围广，所述第三探测器支撑结构配置为可调节，以避免计数饱和，同时具有很低的探测下限。

可选地，所述第一探测器及所述第二探测器安装在距离所述入口料斗两侧的相同距离处，以及安装在距离所述第一传送装置的相同高度处。

可选地，所述第一传送装置(B)配置成其上的待分选材料在厚度上连续可调。通过手动或软件控制的方式，可实现传送装置上待分选材料在厚度上连续可调，设置的高度取决于材料的物理状态和其源项。

可选地，所述第一传送装置为水平输送带，所述第二传送装置及所述第三传送装置均为爬坡输送带均相对水平面向上倾斜，且所述第二传送装置与所述第一传送装置及所述第三传送装置在位置上相互层叠，以减小所述设备的总长度。以使得所述设备具有紧凑性与模块化，可使设备集成在一个40英尺的国际标准集装箱中。

可选地，所述入口料斗配置成材料仅借助重力作用即可完成进料。

可选地，所述设备还包括筛分装置，所述筛分装置位于所述入口料斗的上方，并配置成重力筛分或震动筛分对待分选材料进行尺寸筛分。

根据本申请的另一个方面，提供了一种应用所述的设备进行放射性污染材料活度连续甄别自动分选的检测方法，按照如下步骤操作，

步骤101，在设备启动阶段，比较第一探测器和第二探测器的数值，如两者的数值完全相同或计数统计误差相近，则探测器正常运行；

如果测量值方差超过了不确定性的可调整范围，则需检验在第一传送装置和/或读数值较高的探测器附近是否存在着放射性源，并予以排除，以恢复设备正常运行状态；

步骤102，将待分拣放射性受污染固体材料，装入入口料斗内；

步骤103，待分拣材料从入口料斗转移到第一输送带；

步骤104，工控机记录第一探测器测量到的位于入口料斗上游的伽马计数率或放射性比活度；

步骤105，工控机记录第二个探测器测量到的待分拣材料的所有放射性总计数率或比活度；

步骤106，利用第三探测器，利用待分拣材料在第二传送装置上的提升时间，对材料流进行放射性核素连续识别，对于识别出的干扰性的天然核素和/或人工核素，通过第三探测器及工控机的数据，分析、反推出特定放射性核素计数率或放射性比活度；

步骤107，从第二探测器的测量值中扣除第一探测器的测量值，再扣除第三探测器给出的特定放射性元素计数率或放射性比活度，以实现连续的差值计数测量，该差值计数结果用于污染材料的甄别与分拣；

同时，待分拣材料被第一传送装置转移到第二传送装置，第二传送装置将材料运送至回收分拣装置；

步骤108，工控机根据分析结果，控制回收分拣装置动作，可把分拣后材料引导到第三传送装置处，其中，第三传送装置的数量为多个。

本申请的放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备及检测方法，利用第一探测器及第二探测器中的两个计数器的探测效率高的优点，实现快速测量。利用第三探测器即能谱探测器的精确性，选择感兴趣区(ROI)，实现特定放射性核素的识别与分析。本申请能够实现放射性元素污染的固体材料的放射性活度连续甄别，并依据预先定义的分拣准则值，对污染材料进行连续地自动分拣。因此可有效降低探测下限，提高效率，实现对大量污染材料进行快速测量和分拣。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备的示意性俯视图；

图2是图1所示放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备的示意性侧视图；

图3是所述放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备的示意性控制原理图。

图中各符号表示含义如下：

100放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备，

A入口料斗，

B第一传送装置，B1第二传送装置，B1X第三传送装置，B11第一个第三传送装置，B12第二个第三传送装置，B13第三个第三传送装置，

B2回收分拣装置，

D第一探测器，C第二探测器，E第三探测器，

1屏蔽防护件，2辐射屏蔽挡板，3固定角度，

10工控机。

具体实施方式

图1是根据本申请一个实施例的放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备的示意性俯视图。图2是图1所示放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备的示意性侧视图。图3是所述放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备的示意性控制原理图。

如图1所示，还可以参见图2-图3，本实施例提供了一种放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备100，包括：第一传送装置B、第二传送装置B1、第三传送装B1X、入口料斗A、第一探测器D、第二探测器C、第三探测器E、回收分拣装置B2及工控机10。第一至第三传送装置B、B1、B1X沿放射性污染材料输送方向依次设置。第一传送装置B及第二传送装置B1均用于输送待分拣材料，以实现待分拣材料活度的连续甄别。第三传送装B1X用于输送分拣后的材料。入口料斗A布置在所述第一传送装置B局部区域的上方，用于通过待分拣材料。第一探测器D及第二探测器C对应布置在所述入口料斗A的两侧。所述第一探测器D用于测量位于所述入口料斗A上游的放射性活度，用于测量不同宇宙辐射、大地辐射和无待分拣材料的输送带的残余活度。其中，无待分拣材料的输送带的残余活度被称作“干净”输送带的残余活度。第一探测仪器被称作为“警卫探测器”。所述第二探测器C用于测量待分拣材料的放射性活度，其物理特性与“警卫探测器”即第一探测器D相同，用于测量所有放射性总计数率。所述第三探测器E布置在所述第二传感器C之后、回收分拣装置B2之前的传送装置处用于识别待分拣材料中所含放射性元素种类并测量其放射性活度。所述第三探测器E可以布置在所述第二传送装置B1局部区域的上方。所述第三探测器E还可以布置在所述第二传感器C之后的所述第一传送装置B处。回收分拣装置B2布置在所述第二传送装置B1的末端处，用于接收待分拣材料并对分选后的材料进行输出。工控机10配置成接收所述第一探测器D至所述第三探测器E的信号，并根据接收到的探测器信号、每一传送装置的配置(包括传送速度、电机转速)及预设的放射材料阈值控制所述回收分拣装置B2分拣材料并选择输出至第三传送装B1X处。所述工控机10配置成预设两个放射性阈值，以甄别三种不同放射性活度的材料，所述第三传送装B1X的数量为三个，即第一个第三传送装置B11、第二个第三传送装置B12、第三个第三传送装置B13，以对应输出三种不同放射性活度的材料。

经实验本申请可达到10吨～150吨/小时的固体材料处理速度。

待分拣处理的固体材料受到人工或天然放射性核素的污染。受污染固体材料在物理和放射性特性上可以是均匀的也可是非均匀的，其通常与其它未受污染的各类固体材料混合，如土壤、石块、砂砾、沙子、混凝土、粉碎的金属或小体积碎片等。

本申请的设备100可应用于处理任何有机或无机材料，其可以被任何传送装置运送，其物理特性允许通过称作“传送装置”的中介上形成连续流。放射性的非均匀性是由于含有人工和/或天然放射性元素的材料与所谓“无放射性”的材料混合存在造成的。由于“非污染”材料缺少放射性元素或其相关的比活度微小，因此本工艺方法可将非污染材料分拣出来。

本申请的放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备100，利用第一探测器D及第二探测器C中的两个计数器的探测效率高的优点，实现快速测量。利用第三探测器E即能谱探测器的精确性，选择感兴趣区(ROI)，实现特定放射性核素的识别与分析。故本申请通过使用第一探测器D、第二探测器C和第三探测器E，对含有放射性核素的固体材料进行快速连续甄别。工控机10配置成预设两个放射性阈值，可甄别三种不同放射性活度的材料，通过回收分拣装置B2将三种不同放射性活度的材料由对应的第三传送装B1X输出。本申请能够实现放射性元素污染的固体材料的放射性活度连续甄别，并依据预先定义的分拣准则值，对污染材料进行连续地自动分拣。因此可有效降低探测下限，提高效率，实现对大量污染材料进行快速测量和分拣。从而解决了现有技术中存在的“对于大批量存在的放射性污染固体材料，在原位进行自动、高效、连续、可靠地甄别和分拣”的技术难题。

更具体地，本实施例中，所述工控机10配置成采用连续差值方法对连续材料流进行甄别分选，通过所述第一探测器D、第二探测器C及第三探测器E的测量，从所述第二探测器C的总计数或比活度中扣除所述第一探测器D的测量值，再扣除所述第三探测器E的给出的干扰性放射性元素的计数率或放射性比活度，得出受污染材料中放射性特定核素的净计数或比活度，以此数值与预设放射材料的阈值相比进行阈值判别，以进行待分拣材料的甄别与分拣，以实现10吨～150吨/小时的固体材料处理速度，探测下限可达0.05Bq/g。

更具体地，本实施例中，如图2所示，每一探测器即第一探测器D、第二探测器C及第三探测器E中的所有不活跃表面配备有屏蔽防护件1，用于衰减环境背景噪声。所述设备100还包括辐射屏蔽挡板2，所述辐射屏蔽挡板2对应布置在每一探测器对应的传送装置的下方，所述辐射屏蔽挡板2与对应的传送装置相平行，所述辐射屏蔽挡板2用于衰减大地背景噪声。

优选地，如图2所示，第一探测器D和第二探测器C均是高通过率的探测器，它们都配有高速电子学元器件，优选地，所述第一探测器D和所述第二探测器C均为伽玛辐射探测器。第一探测器D和第二探测器C在被称作“不活跃”表面上进行辐射屏蔽，即第一探测器D和第二探测器C在所有“不活跃”表面都配备了屏蔽防护件1。屏蔽防护件1可以衰减环境背景噪声，该环境背景噪声可以是由宇宙辐射、工艺线中存在的或附近的待分拣材料造成的。两个辐射屏蔽挡板2位于第一传送装置B的下方且与第一探测器D和第二探测器C相对应，以衰减大地背景噪声。依据主要放射性核素的最佳衰减系数，对屏蔽挡板厚度进行计算确认。对于环境放射性水平增高或存在更高活度的污染材料或大地辐射影响大的情况，这些屏蔽挡板厚度可以被轻易调整，补充额外厚度。

仅第一探测器D和第二探测器C的“活跃”表面未设置屏蔽，否则无法检测到被测量材料中存在的辐射。屏蔽挡板位于第一传送装置B的下方并且与第一探测器D和第二探测器C的位置相对应。这些屏蔽挡板具有足够大的尺寸，以用于有效衰减大地辐射并与对应的第一探测器D和第二探测器C形成封闭的固定探测角度。

第一探测器D和第二探测器C特性完全相同。所述第一探测器D及所述第二探测器C分布在入口料斗A的两侧，且安装在距离所述入口料斗A两侧的相同距离处。所述第一探测器D及所述第二探测器C安装在距离所述第一传送装置B的相同高度处，即所述第一探测器D及所述第二探测器C相对于第一传送装置B具有相同高度，该配置有利于第一探测器D和第二探测器C接收到相同的干扰辐射，即来自入口料斗A内材料的辐射、大地辐射和宇宙辐射。第一探测器D和第二探测器C的准直屏蔽和衰减屏蔽的配置和物理特性也完全相同。利用此种方法，在运行模式下，第二探测器C的测量数值可以直接与“警卫探测器”即第一探测器D的测量数值相减，从而避免引入任何可能造成错误的修正系数。在设备100启动阶段，此种方法使探测器正常运行的校验程序得以简化，只需要比较第一探测器D和第二探测器C值即可。第一探测器D和第二探测器C的数值应该完全相同或计数统计误差相近。如果第一探测器D和第二探测器C的测量值方差超过了不确定性的可调整范围，这就说明在第一传送装置B和/或读数值较高的探测器附近存在着放射性源。在此情况下，需采用纠正措施，以使设备100返回至正常运行模式。

进一步地，第一探测器D和第二探测器C均配备的电子学元器件，可使计数能力达到配备常规电子学元器件的10倍以上。

在其他实施例中，在对高放射性水平的材料进行分拣的情况下，设备100需要模块化、高耐用性。第一探测器D和第二探测器C可以被替换为对伽玛辐射敏感度不高的探测器模块，但却拥有非常高的计数能力，更广的测量范围。例如，第一探测器D和第二探测器C可方便地被其它敏感度较低的伽玛探测器所替换，以获取更高的计数范围，从而对更高放射性材料进行分拣。更具体地，第一探测器D和第二探测器C还可具有更换自动识别功能，新探测器连接到设备100后，软件会对其迅速自动识别。第一探测器D和第二探测器C可在高达1mSv/h的自然背景噪声环境中，对伽玛进行测量。这种模块化功能使设备100快速启动和运行，而不考虑材料的类型和放射性活度。

本申请的设备100的在设计中考虑了探测器的可更换功能：从物理角度，在现有第一探测器D和第二探测器C的位置预留了升级空间。从软件角度，人机界面可以在新探测器连接后，快速对其进行识别，并自动向操作人员提供新的恰当的探测准则值。

基于此，本申请的第一探测器D和第二探测器C可采用模口化设计。模块化使探测器的更换可在2个小时内完成，第一探测器D和第二探测器C模块被巧妙地放置在滑轨上，并通过螺钉将其固定在橡胶保护层上，以避免任何有害的振动对仪器运行造成影响。这种装配方式可避免意外报警，同时可有效地延长探测器的使用寿命。

本实施例中，如图2所示，所述第三探测器E优先采用伽玛能谱探测器。对伽玛辐射能量区间从50KeV至几个3MeV的放射性元素进行探测，其探测区间范围广，支撑结构可调节，可避免计数饱和，同时具有很低的探测下限可达0.05Bq/g。

第三探测器E的结构说明：一般来说，放射性元素污染的材料很难被快速、高效地甄别和分拣，这需要使用大面积的、高敏感度的伽玛探测器，且具有优良的人工放射性核素的探测下限；同时还需要具有适用于放射性元素识别的伽玛能谱探测器和较长的测量时间。本申请将上述两种模式结合起来，通过使用第一探测器D和第二探测器C，同时引入第三探测器E，其为大体积探测器用于识别放射性元素，以确保放射性污染材料甄别、分拣的精确性和高效性。为了保持高效性，本实施例中优选使用碘化纳晶体的伽玛能谱探测器。当然，这种晶体可以被其它任何类型的具有放射性元素识别能力的晶体所替代。第三探测器E配备了的电子学元器件，可使计数能力达到配备常规电子学元器件的10倍以上。

第三探测器E及伽玛能谱探测器用于在一段足够长时间(T)，如材料在第二传送装置B1上的提升期间内，对某一个完整吸收峰(代表某一放射性核素的特征)进行总计数，以便分析其活度。该数目除以时间(T)以及第三探测器E即伽玛能谱探测器固定角度3覆盖范围内的材料质量，由此获得的数值代表了(干扰性的)放射性核素(包括天然放射性元素)的比活度，该比活度是利用人机界面所连接的工控机10硬盘内存储的相应的数据表分析得出。此比活度数值将在第二探测器C的数值中被扣除。

该第三探测器E即伽玛能谱探测器的所有不活跃表面带有屏蔽防护件1，且位置可调，以控制探测器相对于第二传送装置B1的准直角度和距离。根据最佳距离和准直角度进行定位，以确保其提供最合适的探测限值，不造成计数饱和。该功能可允许更大的设置范围，以使其能够探测到伽玛辐射能量范围在几十KeV到几个MeV间的放射性核素。此外，对应于第三探测气的辐射屏蔽挡板2位于第二传送装置B1的下方并与其平行，垂直于第三探测器E的敏感“活跃”表面。

第三探测器E测量模式说明：第三探测器E以能谱形式传递信息，能谱中每一条能量谱线或识别的峰都对应于某一放射性核素的特征。每一个峰下测量的净积分代表特定核素的放射性活度特征。

第三探测器E在设备100中具有固定的位置和几何特性，因此可以允许使用传递函数，并通过第三探测器E固定角度3所覆盖的实际材料体积来对其进行修正。这样便可获得材料中特定放射性核素(包括天然放射性元素)的比活度。

通过伽玛能谱测定方法，可得知特定放射性核素(包括天然放射性元素)并对其进行量化。此外，对第一探测器D和第二探测器C即对两个伽马辐射敏感的探测器进行计数模拟，确定出特定放射性核素(包括天然放射性元素)的修正因子(效率因子)K，并记录为表格，保存于工控机10中。

对于识别出的干扰性的天然核素和/或人工核素，工控机10的软件将自动获取其相应的修正因子K，并将其与第三探测器E测量数值进行运算。运算得到的数值和第一探测器D给出的背景噪声值的总和，将在第二探测器C的测量数值中被扣除。

通过本申请，可以保证分拣设备100具有很低探测下限和分拣阈值，在很短测量时间内，迅速获得感兴趣放射性核素的净计数率和实际比活度。

本实施例中，如图2所示，所述第一传送装置B、第二传送装置B1及第三传送装B1X均为输送带。更具体地，本实施例中，所述第一传送装置B为水平输送带。考虑到整体设备100紧凑性与模块化，所述第二传送装置B1及所述第三传送装B1X均为爬坡输送带均相对水平面向上倾斜，且所述第二传送装置B1与所述第一传送装置B及所述第三传送装B1X在位置上相互层叠，通过倾斜的角度增加整体设备100的高度，减小设备100的总长度。该倾斜角度可以将第二传送装置B1上的材料提升并倾倒入回收分拣装置B2的容积中，随后该装置第二传送装置B1又将这些材料引导到不同的分拣后输出即由第一个第三传送装置B11、第二个第三传送装置B12及第三个第三传送装置B13输出。

其中，第一传送装置B可以通过选择电机速度而对材料运送速度进行调节，同时第一传送装置B上方的材料厚度也可以连续调节，设置的高度取决于材料的物理状态和其源项，这两个参数可以由工控机10控制，也可以由工艺线操控人员手动配置。

本实施例中，设备100具有双甄别阈值的三个出口输出传送模式。所述第三传送装B1X具体为第一个第三传送装置B11、第二个第三传送装置B12及第三个第三传送装置B13，它们均为三条爬坡输送带，具体根据放射性阈值的定义对材料进行输出。

在其他实施例中，设备100还可以是具有单一固定甄别阈值的双出口分拣输出传送模式。仅需保留两个位置的第三传送装B1X，例如，所述第三传送装B1X具体为第一个第三传送装置B11和第二个第三传送装置B12，即两条爬坡输送带，具体根据放射性阈值的定义对材料进行输出。

如图3所示，本申请的接收材料的回收分拣装置B2，可通过工控机10控制，将材料引导到两个或三个位置。回收分拣装置B2为现有技术，例如，回收分拣装置B2为一个可摆动的料斗，本实施例对回收分拣装置B2结构不再赘述。

待测量、分拣的材料在第二探测器C处被测量出所有放射性总计数率(CPSGross)，扣除第一探测器D给出的环境所有本底率(CPS Background)以及第三探测器E)分析、反推出的特定放射性核素(包括天然放射性元素)的值(CPS E后，所得到连续差值净计数率或比活度将与定义的分拣准则值或人机界面中设定的活度阈值进行比较，以便触发回收分拣装置B2向最终三条传送装置即第一个第三传送装置B11、第二个第三传送装置B12及第三个第三传送装置B13之一的方向定位。回收分拣装置B2中仅容积下方的部位是机动的，以便减少响应时间，同时减少动作惯性，使其具有最佳的高频率、高效率的分拣性能。所有输送带的速度和位置在任何时候都是已知的，这使得回收分拣装置B2下方的机动部分很容易被控制，以确保被测量、甄别后的材料被引导到正确的输出传送装置上。

通过分别选择一个或两个分拣准则值或活度阈值，回收分拣装置B2中的导向装置可以相应地有效适用于两条或三条第三传送装B1X，即第一个第三传送装置B11、第二个第三传送装置B12及第三个第三传送装置B13。

更具体地，本实施例中，所述入口料斗A配置成材料仅借助重力作用即可完成进料。入口料斗A无需机械方式干预，将入口料斗A中材料转移到第一传送装置B。具体地，入口料斗A通常是漏斗式料箱形式的容积。容积的几何形状使得材料仅借助重力作用即可完成进料，而无需通过机械方式干预。材料抵达第一传送装置B后，通过以下方式，可以对材料流进行调整：

可调节垂直位置的金属挡板，垂直位置可通过人机界面或手动调整，以控制第二探测器C下所通过材料的厚度、体积。或者

通过人机界面调节第一传送装置B的运动速度，从而控制材料流的在探测器下的通过速度。

具体地，入口料斗A可以通过挖掘机或任何已知的材料传送方式进料。入口料斗A的上方配备具有筛分功能的装置，并配置成重力筛分或震动筛分对待分选材料进行尺寸筛分。该装置可以通过重力或震动对进料进行尺寸筛分。

更具体地，本申请设备100可集成在一个40英尺的国际标准集装箱中。电气柜通过400伏特的单一电源接口供电，现场操作简单无需电工人员介入。在启动后设备100所有功能自动相互协调运转。设备100可以采用区域电源供电或者通过输出稳定的发电机组供电。该设备100可具有可远程控制和设置的人机界面，这使得控制和运行维护工作更加简便，而无需经验丰富的技术人员长时间驻扎现场。具体可通过一台工控机10和一台可就地操作或远程控制的人机界面HMI，以收集不同探测器、电机、放射性探测器的全部数据。

根据防护需求，可以提升集装箱密封等级或装配通风机组，从而控制放射性物质的扩散。第三传动装置B1X即分选后输出传送装置可集成在软或硬性的防尘罩内，并与废物桶、废物袋相连。可选地，整个设备100的环境可设置为负压状态。

参见图2，本申请还提供了一种应用所述的设备100进行放射性污染材料活度连续甄别自动分选的检测方法，按照如下步骤操作：

步骤101，在设备100启动阶段，比较第一探测器D和第二探测器C的数值，如两者的数值完全相同或计数统计误差相近，则探测器正常运行；如果测量值方差超过了不确定性的可调整范围，则需检验在第一传送装置B和/或读数值较高的探测器附近是否存在着放射性源，并予以排除，以恢复设备100正常运行状态。

步骤102，将待分拣放射性受污染固体材料，(如：受污染土壤及混合材料)通过挖掘机或传送装置，经过筛分装置，装入入口料斗A内。

步骤103，待分拣材料从入口料斗A转移到第一输送带。在工艺实施过程中，通过对电机速度的精确控制和不同位置探测器反馈的信息，可以确定出第一传送装置B的准确位置。该设备100可以在任何时候确认出第一传送装置B的位置，以确保“警卫探测器”即第一探测器D测量出的数值与第一传送装置B位于第二探测器C正下方时第二探测器C给出的数值相一致。

步骤104，工控机10记录第一探测器D测量到的位于入口料斗A上游的伽马计数率或放射性比活度；其代表不同宇宙辐射、大地辐射和被称作“干净”(无待分拣材料的)输送带的残余计数率或比活度计数率。

步骤105，工控机10记录第二个探测器C测量到的待分拣材料的所有放射性总计数率或比活度；

步骤106，利用第三探测器E，利用待分拣材料在第二传送装置B1上的提升时间，对材料流进行放射性核素连续识别，对于识别出的干扰性的天然核素和/或人工核素，通过第三探测器E及工控机10的数据，分析、反推出特定放射性核素(包括天然放射性元素)计数率或放射性比活度；

步骤107，从第二探测器C的测量值中扣除第一探测器D的测量值，再扣除第三探测器E给出的特定(干扰性)放射性元素(如天然放射性元素)计数率或放射性比活度，以实现连续的差值计数测量，该差值计数结果用于污染材料的甄别与分拣；

同时，待分拣材料被第一传送装置B转移到第二传送装置B1，第二传送装置B1将材料运送至回收分拣装置B2；

步骤108，工控机10根据分析结果，控制回收分拣装置B2动作，可把分拣后材料引导到第三传送装置B1X处，即第一个第三传送装置B11、第二个第三传送装置B12及第三个第三传送装置B13处。

本申请的放射性污染材料活度连续甄别自动分选的检测方法，利用第一探测器D及第二探测器C中的两个计数器的探测效率高的优点，实现快速测量。利用第三探测器E即能谱探测器的精确性，选择感兴趣区(ROI)，实现特定放射性核素的识别与分析。本申请能够实现放射性元素污染的固体材料的放射性活度连续甄别，并依据预先定义的分拣准则值，对污染材料进行连续地自动分拣。因此可有效降低探测下限，提高效率，实现对大量污染材料进行快速测量和分拣。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种放射性污染材料活度连续甄别自动分选的设备(100)，其特征在于，包括：

第一至第三传送装置(B、B1、B1X)，沿放射性污染材料输送方向依次设置，第一传送装置(B)及第二传送装置(B1)均用于输送待分拣材料，以实现待分拣材料活度的连续甄别，第三传送装置(B1X)用于输送分拣后的材料；

入口料斗(A)，布置在所述第一传送装置(B)局部区域的上方，用于通过待分拣材料；

第一至第三探测器(D、C、E)，第一探测器(D)及第二探测器(C)对应布置在所述入口料斗(A)的两侧，所述第一探测器(D)用于测量位于所述入口料斗(A)上游的放射性活度，用于测量不同宇宙辐射、大地辐射和无待分拣材料的输送带的残余活度，所述第二探测器(C)用于测量待分拣材料的放射性活度，用于测量所有放射性总计数率，所述第三探测器(E)布置在所述第二传感器(C)之后、回收分拣装置(B2)之前的传送装置处，用于识别待分拣材料中所含放射性元素种类并测量其放射性活度；

回收分拣装置(B2)，布置在所述第二传送装置(B1)的末端处，用于接收待分拣材料并对分选后的材料进行输出；和

工控机(10)，配置成接收所述第一探测器(D)至所述第三探测器(E)的信号，并根据接收到的探测器信号、每一传送装置的配置及预设的放射材料阈值控制所述回收分拣装置(B2)分拣材料并选择输出至第三传送装置(B1X)处，所述工控机(10)配置成预设两个放射性阈值，以甄别三种不同放射性活度的材料，所述第三传送装置(B1X)的数量为三个，以对应输出三种不同放射性活度的材料。

2.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述工控机(10)配置成采用连续差值方法对连续材料流进行甄别分选，通过所述第一至第三探测器(D、C、E)的测量，从所述第二探测器(C)的总计数或比活度中扣除所述第一探测器(D)的测量值，再扣除所述第三探测器(E)的给出的干扰性放射性元素的计数率或放射性比活度，得出受污染材料中放射性特定核素的净计数或比活度，以此与预设放射材料的阈值相比进行阈值判别，以进行待分拣材料的甄别与分拣，以实现10吨～150吨/小时的固体材料处理速度，探测下限可达0.05Bq/g。

3.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述第一探测器(D)和所述第二探测器(C)均为伽玛辐射探测器，所述第三探测器(E)为伽玛能谱探测器。

4.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述第二探测器(C)和所述第一探测器(D)均可配置为对伽玛辐射敏感度较低的探测器，以实现高达1mSv/h的自然背景噪声环境中对伽玛进行测量。

5.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述第三探测器(E)为伽玛能谱探测器，通过使用伽玛能谱探测器，对伽玛辐射能量区间从几十KeV至几个MeV的放射性元素进行探测，使得探测区间范围广，所述第三探测器(E)支撑结构配置为可调节，以避免计数饱和，同时具有很低的探测下限。

6.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述第一探测器(D)及所述第二探测器(C)安装在距离所述入口料斗(A)两侧的相同距离处，以及安装在距离所述第一传送装置(B)的相同高度处。

7.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述第一传送装置(B)配置成其上的待分选材料在厚度上连续可调。

8.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述入口料斗(A)配置成材料仅借助重力作用即可完成进料。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述设备(100)还包括筛分装置，所述筛分装置位于所述入口料斗(A)的上方，并配置成重力筛分或震动筛分对待分选材料进行尺寸筛分。

10.一种应用权利要求1-9中任一项所述的设备(100)进行放射性污染材料活度连续甄别自动分选的检测方法，其特征在于，按照如下步骤操作，

步骤101，在设备(100)启动阶段，比较第一探测器(D)和第二探测器(C)的数值，如两者的数值完全相同或计数统计误差相近，则探测器正常运行；

如果测量值方差超过了不确定性的可调整范围，则需检验在第一传送装置(B)和/或读数值较高的探测器附近是否存在着放射性源，并予以排除，以恢复设备(100)正常运行状态；

步骤102，将待分拣放射性受污染固体材料，装入入口料斗(A)内；

步骤103，待分拣材料从入口料斗(A)转移到第一输送带(B)；

步骤104，工控机(10)记录第一探测器(D)测量到的位于入口料斗(A)上游的伽马计数率或放射性比活度；

步骤105，工控机(10)记录第二个探测器(C)测量到的待分拣材料的所有放射性总计数率或比活度；

步骤106，利用第三探测器(E)，利用待分拣材料在第二传送装置(B1)上的提升时间，对材料流进行放射性核素连续识别，对于识别出的干扰性的天然核素和/或人工核素，通过第三探测器(E)及工控机(10)的数据，分析、反推出特定放射性核素计数率或放射性比活度；

步骤107，从第二探测器(C)的测量值中扣除第一探测器(D)的测量值，再扣除第三探测器(E)给出的特定放射性元素计数率或放射性比活度，以实现连续的差值计数测量，该差值计数结果用于污染材料的甄别与分拣；

同时，待分拣材料被第一传送装置(B)转移到第二传送装置(B1)，第二传送装置(B1)将材料运送至回收分拣装置(B2)；

步骤108，工控机(10)根据分析结果，控制回收分拣装置(B2)动作，可把分拣后材料引导到第三传送装置(B1X)处，其中，第三传送装置(B1X)的数量为多个。