CN110398770B - 航空放射性测量主标准器模型及其制备方法 - Google Patents

航空放射性测量主标准器模型及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种航空放射性测量主标准器模型及其制备方法，制备方法包括：根据主标准器模型的体积和密度，确定主标准器模型的重量；根据主标准器模型的重量和预设的配比，确定用于制备主标准器模型的各材料的质量；将各材料在无水状态下混合并搅拌均匀，获得均匀粉料；将获得的均匀粉料均分为预定份数，并对每一份均匀粉料进行均匀性检测；将均匀性检测合格的均匀粉料加水进行混合搅拌，获得均匀湿料；使用均匀湿料进行浇筑，获得主标准器模型，从而能够制备出配比更加精确，使用可靠性更高的航空放射性测量主标准器模型。

Description

航空放射性测量主标准器模型及其制备方法
技术领域
本发明涉及标准器设计领域，尤其是涉及一种航空放射性测量主标准器模型及其制备方法。
背景技术
航空放射性测量主标准器模型是航空放射性测量的计量标准，是铀矿资源勘查、放射性辐射环境调查、核应急监测等航空放射性元素能谱测量，以及工作计量统一、量值准确性测试过程中不可或缺的基础装置。
现有的航空放射性测量主标准器模型建于1986年，受到当时科技发展的限制，主标准器模型的单个模型面积占地面积127.3m2，重达140t，固定放置于石家庄大郭村机场，是现有的航空放射性测量唯一的国防和国家计量标准设备。同时，由于建造时间久远，当时主标准器模型的设计方法和内容已经残缺不全，其中各组成物的配比无法知晓，限制了放射性测量领域的发展。
每次开展航空γ能谱仪校准工作时，必须将飞机和待校准的仪器调往该机场进行校准。由于我国国土辽阔，且如果每次开展校准工作都需要将待校准的仪器运输至该机场进行校准，则造成整个校准过程成本高、工作周期长，限制了航空放射性测量的用户数量，制约了工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空放射性测量主标准器模型及其制备方法，以解决现有技术中存在的主标准器体积和重量较重，制备方法复杂的问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了以下技术方案：
一种航空放射性测量主标准器模型的制备方法，所述制备方法包括：
根据所述主标准器模型的体积和密度，确定所述主标准器模型的重量；
根据所述主标准器模型的重量和预设的配比，确定用于制备所述主标准器模型的各材料的质量；
将各材料在无水状态下混合并搅拌均匀，获得均匀粉料；
将获得的均匀粉料均分为预定份数，并对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测；
将均匀性检测合格的所述均匀粉料加水进行混合搅拌，获得均匀湿料；
使用所述均匀湿料进行浇筑，获得所述主标准器模型。
优选地，使用所述均匀湿料进行浇筑，获得所述主标准器模型的方法包括：
对浇筑模具中的所述均匀湿料进行夯实和抹平，并将其搬运至预定位置进行预定时长的养护步骤；
待自然晾干后，对其进行辐射量值检测和密封，获得所述主标准器模型。
优选地，所述预定时长为25天至28天。
优选地，所述预定份数为6至10份。
优选地，所述制备方法还包括：
对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测，判断每一份所述均匀粉料是否合格，若每一份所述均匀粉料均合格，则将全部所述均匀粉料加水进行混合搅拌；
若任意一份所述均匀粉料不合格，则将全部所述均匀粉料重新在无水状态下混合并搅拌均匀。
优选地，在对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测过程中，使用定向辐射探测器对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测。
优选地，所述主标准器模型包括单元素模型和复合元素模型，所述单元素模型包括钾元素模型、铀元素模型和钍元素模型。
优选地，制备所述钾元素模型的材料包括钾盐矿和钾长石，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；
制备所述铀元素模型的材料包括铀矿粉和石英砂，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；
制备所述钍元素模型的材料包括钍矿粉和石英砂，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
优选地，制备所述复合元素模型的材料包括钾盐矿、钾长石、铀矿粉和钍矿粉，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
为达上述目的，第二方面，本发明采用以下技术方案：
一种航空放射性测量主标准器模型，所述主标准器模型通过如上所述的航空放射性测量主标准器模型的制备方法制备而成。
本发明的有益效果为：采用本申请中的航空放射性测量主标准器模型的制备方法根据主标准器模型的体积和密度，重量和预设的配比，从而能够制备出配比更加精确，使用可靠性更高的航空放射性测量主标准器模型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的航空放射性测量主标准器模型的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。本发明提供了一种航空放射性测量主标准器模型的制备方法，如图1所示，所述制备方法包括：
根据所述主标准器模型的体积和密度，确定所述主标准器模型的重量；
根据所述主标准器模型的重量和预设的配比，确定用于制备所述主标准器模型的各材料的质量。
首先，在获知主标准器模型的应用需求的前提下，根据主标准器模型的尺寸和密度，确定主标准器模型的质量。
由于主标准器模型的重要组成部分是水泥，接着，根据主标准器模型的质量和密度，确定水泥的质量。在这个确定过程中，确定的是水泥占主标准器模型的质量百分比，再根据上述步骤确定的主标准器模型的质量和水泥占主标准器模型的质量百分比确定水泥的质量。
由于主标准器模型需要具有一定的强度，以满足国家对主标准器模型的强度要求，接着，根据主标准器模型的强度要求，确定水泥的型号，再根据水泥的型号确定该型号水泥对应的水灰比。在该步骤中，主标准器的强度和水泥的型号，以及水泥型号对应的水灰比要满足《GB 50010-2010混凝土结构设计规范》、《GBT 50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、《GBT 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》和《GBT 50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中记载的内容。在具体实施过程中，预先将上述各标准中记载的内容存储至计算机中，计算机获取到主标准器的强度值时，就能够自动确定水泥的型号，而后确定该型号水泥对应的水灰比。由于本申请中的设计方法是用于对主标准器的主标准器模型进行制备，水泥优选采用放射性本底低的水泥，其中，放射性本底低是指水泥中的钾元素质量含量小于1.0％，铀元素质量含量小于5.0×10-6，钍元素质量含量小于10.0×10-6的水泥，更加优选地，采用硅酸盐水泥(P.I、P.II)或普通硅酸盐水泥(P.O)。当然，可以理解的是，一般情况下，根据经验值，以及实际的需求，主标准器模型的密度一般为2.0g/cm3至2.2g/cm3，主标准器模型的质量一般为66kg至69kg，在进行设计过程中，通常要以上述密度值和质量值作为有效参考。
将各材料在无水状态下混合并搅拌均匀，获得均匀粉料；
将获得的均匀粉料均分为预定份数，并对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测，其中，所述预定份数为6至10份，以保证均匀性检测的可靠性。如果均分的份数过少，那么在检测过程中，无法有效检验出混合的是否均匀，如果均分的份数过多，那么在检测过程中，需要耗费大量的时间，制备效率较低。
将均匀性检测合格的所述均匀粉料加水进行混合搅拌，获得均匀湿料；
使用所述均匀湿料进行浇筑，获得所述主标准器模型。
使用所述均匀湿料进行浇筑，获得所述主标准器模型的方法包括：
对浇筑模具中的所述均匀湿料进行夯实和抹平，并将其搬运至预定位置进行预定时长的养护步骤；待自然晾干后，对其进行辐射量值检测和密封，获得所述主标准器模型。其中，为了保证主标准器模型能够有效干燥，需要进行时间足够长的养护过程，所述预定时长为25天至28天。在进行养护过程中，需要对主标准器模型的状态不断进行观察，以保证其能够有效进行干燥。
进一步地，制备方法还包括：
对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测，判断每一份所述均匀粉料是否合格，若每一份所述均匀粉料均合格，则将全部所述均匀粉料加水进行混合搅拌，从而接着进行后续步骤的处理。若任意一份所述均匀粉料不合格，则将全部所述均匀粉料重新在无水状态下混合并搅拌均匀，搅拌完成后再次对其进行6至10份的均分，而后再次进行均匀性检测。上述步骤不断重复，直至获得均匀粉料为止。在对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测过程中，使用定向辐射探测器对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测，从而保证检测过程中的准确性和可靠性，保证制备出的主标准器模型具有准确的辐射精度。
所述主标准器模型包括单元素模型和复合元素模型，所述单元素模型包括钾元素模型、铀元素模型和钍元素模型。其中，制备所述钾元素模型的材料包括钾盐矿和钾长石，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；制备所述铀元素模型的材料包括铀矿粉和石英砂，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；制备所述钍元素模型的材料包括钍矿粉和石英砂，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。制备所述复合元素模型的材料包括钾盐矿、钾长石、铀矿粉和钍矿粉，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
在分别对上述模型进行制备过程中，分别使用其对应的各个材料将其混合并搅拌均匀，获得均匀粉料，而后进行相应的后续步骤，保证其制备可靠性，及其应当具有的相应的辐射性能。
在制备复合元素模型过程中，通过以下方法确定钾盐矿、钾长石和铀矿粉，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥之间的质量配比：
Figure BDA0002155823760000061
其中，
Wuo—铀矿粉的质量；
Wto—钍矿粉的质量；
Wps—钾盐矿的质量；
Wpf—钾长石的质量；
Cuo.k—铀矿粉包含的钾元素的质量百分含量；
Cuo.u—铀矿粉包含的铀元素的质量百分含量；
Cuo.t—铀矿粉包含的钍元素的质量百分含量；
Cto.k—钍矿粉包含的钾元素的质量百分含量；
Cto.u—钍矿粉包含的铀元素的质量百分含量；
Cto.t—钍矿粉包含的钍元素的质量百分含量；
Cps.k—钾盐矿包含的钾元素的质量百分含量；
Cps.u—钾盐矿包含的铀元素的质量百分含量；
Cps.t—钾盐矿包含的钍元素的质量百分含量；
Cpf.k—钾盐矿包含的钾元素的质量百分含量；
Cpf.u—钾盐矿包含的铀元素的质量百分含量；
Cpf.t—钾盐矿包含的钍元素的质量百分含量；
Wm—复合元素模型的质量；
Cm.k—复合元素模型包含的钾元素的目标质量百分含量；
Cm.u—复合元素模型包含的铀元素的目标质量百分含量；
Cm.t—复合元素模型包含的钍元素的目标质量百分含量；
Wc—水泥的质量；
Cc.k—水泥中包含的钾元素的质量百分含量；
Cc.u—水泥中包含的铀元素的质量百分含量；
Cc.t—水泥中包含的钍元素的质量百分含量；
KwWc—复合元素模型中结合水和结晶水的质量。
在对单元素模型中的钾元素模型进行制备过程中，使用到的预设的算法包括：
Figure BDA0002155823760000071
Figure BDA0002155823760000072
其中，
Wps—钾盐矿的质量；
Wpf—钾长石的质量；
Wc—水泥的质量；
Wm—钾元素模型的质量；
Cpf.k—钾长石包含的钾元素的质量百分含量；
Cps.k—钾盐矿包含的钾元素的质量百分含量；
Cc.k—水泥中包含的钾元素的质量百分含量；
KwWc—钾元素模型中结合水和结晶水的质量；
Cm.k—钾元素模型包含的钾元素的目标质量百分含量。
其中，所述钾元素模型的密度为1.8g/cm3至1.9g/cm3；和/或，
所述钾元素模型的质量为59kg至61kg；和/或，
所述钾元素模型包含的钾元素的目标质量百分含量为25％至35％。
在对单元素模型中的铀元素模型进行制备时，使用到的预设的算法包括：
Figure BDA0002155823760000081
Figure BDA0002155823760000082
其中，
Wuo—铀矿粉的质量；
Wqs—石英砂的质量；
Wc—水泥的质量；
Wm—铀元素模型的质量；
Cuo.u—铀矿粉包含的铀元素的质量百分含量；
Cqs.u—石英砂包含的铀元素的质量百分含量；
Cc.u—水泥中包含的铀元素的质量百分含量；
KwWc—铀元素模型中结合水和结晶水的质量；
Cm.u—铀元素模型包含的铀元素的目标质量百分含量。
其中，所述铀元素模型的密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3，所述铀元素模型的质量为66kg至69kg。
在对单元素模型中的钍元素模型进行制备时，使用到的预设的算法包括：
Figure BDA0002155823760000083
Figure BDA0002155823760000091
其中，
Wto—钍矿粉的质量；
Wqs—石英砂的质量；
Wc—水泥的质量；
Wm—钍元素模型的质量；
Cto.t—钍矿粉包含的钍元素的质量百分含量；
Cqs.t—石英砂包含的钍元素的质量百分含量；
Cc.t—水泥中包含的钍元素的质量百分含量；
KwWc—钍元素模型中结合水和结晶水的质量；
Cm.t—钍元素模型包含的钍元素的目标质量百分含量。
其中，所述钍元素模型的密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3，所述钍元素模型的质量为66kg至69kg。
一种航空放射性测量主标准器模型，所述主标准器模型通过如上所述的航空放射性测量主标准器模型的制备方法制备而成。采用本申请中的航空放射性测量主标准器模型的制备方法根据主标准器模型的体积和密度，重量和预设的配比，从而能够制备出配比更加精确，使用可靠性更高的航空放射性测量主标准器模型。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种航空放射性测量主标准器模型的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
根据所述主标准器模型的体积和密度，确定所述主标准器模型的重量；
根据所述主标准器模型的重量和预设的配比，确定用于制备所述主标准器模型的各材料的质量；
将各材料在无水状态下混合并搅拌均匀，获得均匀粉料；
将获得的均匀粉料均分为6至10份数，并对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测；
对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测，判断每一份所述均匀粉料是否合格，若每一份所述均匀粉料均合格，则将全部所述均匀粉料加水进行混合搅拌；
若任意一份所述均匀粉料不合格，则将全部所述均匀粉料重新在无水状态下混合并搅拌均匀；搅拌完成后再次对其进行6至10份的均分，而后再次进行均匀性检测；直至获得均匀粉料为止；
在对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测过程中，使用定向辐射探测器对每一份所述均匀粉料进行均匀性检测；
将均匀性检测合格的所述均匀粉料加水进行混合搅拌，获得均匀湿料；
使用所述均匀湿料进行浇筑，对浇筑模具中的所述均匀湿料进行夯实和抹平，并将其搬运至预定位置进行预定时长的养护步骤；
待自然晾干后，对其进行辐射量值检测和密封，获得所述主标准器模型；
所述主标准器模型包括单元素模型和复合元素模型，所述单元素模型包括钾元素模型、铀元素模型和钍元素模型。
2.根据权利要求1所述的航空放射性测量主标准器模型的制备方法，其特征在于，所述预定时长为25天至28天。
3.根据权利要求1所述的航空放射性测量主标准器模型的制备方法，其特征在于，制备所述钾元素模型的材料包括钾盐矿和钾长石，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；
制备所述铀元素模型的材料包括铀矿粉和石英砂，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；
制备所述钍元素模型的材料包括钍矿粉和石英砂，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的航空放射性测量主标准器模型的制备方法，其特征在于，制备所述复合元素模型的材料包括钾盐矿、钾长石、铀矿粉和钍矿粉，以及硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
5.一种航空放射性测量主标准器模型，其特征在于，所述主标准器模型通过如权利要求1至4任一项所述的航空放射性测量主标准器模型的制备方法制备而成。
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