CN111746722A - 一种核应急浮潜标放射性监测系统及监测方法 - Google Patents

一种核应急浮潜标放射性监测系统及监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及海洋核应急技术领域，尤其涉及一种核应急浮潜标放射性监测系统，包括由筒体以及安装在筒体两端的上端盖和下端盖形成的水密舱，在所述筒体内部安装有同蓄电池电连接的控制器、放射性核素探测器、减速电机、柱塞泵，所述柱塞泵通过减速电机驱动，所述放射性核素探测器、减速电机和柱塞泵均通过控制电路与控制器连接，所述柱塞泵出出油口通过软管连接在下端盖上安装的油嘴上，所述油嘴贯穿下端盖，与位于水密舱外部的皮囊连接，并在油嘴与上端盖之间设置有密封，通过柱塞泵向皮囊内泵入或泵出油液，从而实现整体装置下潜或上浮，实现海洋放射性剖面的无人自主测量。

Description

一种核应急浮潜标放射性监测系统及监测方法
技术领域
本发明涉及核应急技术领域，尤其涉及一种核应急浮潜标放射性监测系统
及监测方法。
背景技术
国际和国内核电运行的经验表明，核电是安全高效的能源，但凡是无绝对，在大力发展核电的同时，不能忽略的是核技术也是一把“双刃剑”。核电的开发利用给社会带来巨大的经济效益和社会效益，但也产生了大量的核废物，以及潜在的核事故危险。
随着我国沿海核电站的大量建设和使用，核设施运行、核废物产生以及日常排放对于海洋环境的影响是不得不考虑的问题，而且随着我国核动力破冰船、海洋浮动核电站以及其他我国和国外的核动力设施大量服役，发生海洋核事故的效率增加，造成设置沉没或大量废物直接入海，污染海洋环境，因此有必要提供一种能够实现自动上浮或下潜的放射性核素检测系统，实现海洋剖面的无人自主自动测量。
发明内容
本发明提供了一种核应急浮潜标放射性监测系统，能够实现放射性核素监测系统的自动上浮和下潜，并且实现海洋剖面的无人自主自动测量。
一种核应急浮潜标放射性监测系统，包括由筒体以及安装在筒体两端的上端盖和下端盖形成的水密舱，在所述筒体内部安装有同蓄电池电连接的控制器、放射性核素探测器、减速电机、柱塞泵，所述柱塞泵通过减速电机驱动，所述放射性核素探测器、减速电机和柱塞泵均通过控制电路与控制器连接，所述柱塞泵出出油口通过软管连接在下端盖上安装的油嘴上，所述油嘴贯穿下端盖，与位于水密舱外部的皮囊连接，并在油嘴与上端盖之间设置有密封，并在所述上端盖上安装有通讯天线，通过柱塞泵向皮囊内泵入或泵出油液，从而实现整体装置下潜或上浮，再通过通讯天线与外界通讯，实现了远程控制。
进一步的，在所述筒体内部还安装有单道计数器、多道脉冲幅度分析器和盖革米勒计数器，所述单道计数器、多道脉冲幅度分析器和盖革米勒计数器与蓄电池电连接，并通过控制电路与控制器连接。
进一步的，所述皮囊采用双腔皮囊，油嘴与双腔皮囊的其中一个腔室连接，器双腔皮囊的另外一个腔室与贯穿下端盖的气嘴连接，所述气嘴位于水密舱内部的一端通过气管与气泵连接，并在所述气管上安装有三通阀，三通阀的其中一个阀口与水密舱内部空气接触。在水面上时，通过气泵将水密舱内部抽成真空状，对外形成负压，有效的防止了本装置在水面低压时出现泄漏的现象。
进一步的，所述蓄电池、控制器、气泵、柱塞泵、减速电机、放射性核素探测器、单道计数器、多道脉冲幅度分析器和盖革米勒计数器均安装在安装板上，所述安装板上安装有两条T型导槽，对应的在所述筒体内且沿筒体的长度方向上安装有两条T型导轨，其安装板通过T型导槽安装在T型导轨上，并在所述T型导轨的两端安装有防止安装板沿T型导轨长度方向上移动的限位装置。
优选的，所述限位装置包括限位板，限位板通过螺栓固定在T型导轨的端头位置，并在限位板的两端安装有调节螺栓，调节螺栓贯穿限位板并与限位板螺纹配合，调节螺栓的杆头紧贴T型导槽的端头，从而实现了安装的限位。
进一步的，所述上端盖上安装有温盐深传感器，温盐深传感器的检测头贯穿上端盖位于水密舱外部，并且在温盐深传感器与上端盖之间设置有密封。
上述的文中所述的密封可以采用断面密封或圆周密封。
一种核应急浮潜标放射性监测方法，包括以下步骤：
步骤1：将核应急浮潜标放射性检测系统投放至相关海域内，皮囊处于收缩状态，通过控制器控制单道计数器启动，用来监测放射性核素探测器所在位置剂量率，核应急浮潜标放射性检测系统下潜至指定位置；
步骤2：当单道计数器持续监测放射性核素探测器所在位置剂量率，检测到的剂量率超过3倍标准差后，通过控制器启动多道脉冲幅度分析器，并关闭单道计数器；
步骤3：多道脉冲幅度分析器进行能谱采集，剂量率采用G(x)函数转换得到，同时计算每个能谱以1.4MeV为分界线，对小于1.4MeV和高于1.4MeV的谱数据进行积分，面积分别为S1和S2，S1/S2＝η,设定阈值δ，当η≤δ时，通过控制器关闭多道脉冲幅度分析器，转为单道计数器，当η≤δ时探测器继续进行能谱测量当剂量率超过80μSV(或提前设定的阈值时)，通过控制器关闭单道计数器与放射性核素探测器高压，自动切换至盖革米勒计数器，起到扩展量程。
步骤4：重复上述步骤2到步骤3，当控制器检测到蓄电池中电量低于总电量的10％时，通过减速电机驱动柱塞泵工作，皮囊注油后膨胀，从而实现核应急浮潜标放射性检测系统的上浮实现回收。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明通过在水密舱中安装放射性核素探测器实现了海域中放射性核素的监测，并且通过柱塞泵实现了本发明所述装置的自动下潜和上浮。
2.并且本装置在初始检测阶段时只使用单道计数器，当剂量率超过一定范围后在切换到放射性核素探测器或多道脉冲幅度分析器或盖革米勒计数器，从而使得本装置的耗电量减小，进而增加了本装置的续航时间。
3.本发明将蓄电池、控制器、气泵、柱塞泵、减速电机、放射性核素探测器、单道计数器、多道脉冲幅度分析器和盖革米勒计数器均安装在安装板上，安装板上设置T型导槽，筒体上设置T型导轨，T型导槽和T型导轨相互配合，并通过限位装置防止安装板沿T型导轨的长度方向上移动，从而完成了蓄电池、控制器、气泵、柱塞泵、减速电机、放射性核素探测器、单道计数器、多道脉冲幅度分析器和盖革米勒计数器的固定，只需在打开上下端盖后，将限位装置拆除就能将相关设备整体拉出，通过此设计即方便了安装也方便在检修时的拆卸。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图；
图2为本发明用于显示限位装置具体结构的示意图；
图3为本发明用于显示T型导槽和T型导轨之间配合关系的示意图；
图4为本发明的外部整体结构示意图；
附图标记说明：1.筒体；2.下端盖；3.上端盖；4.皮囊；5.温盐深传感器；6.蓄电池；7.减速电机；8.控制器；9.柱塞泵；10.油嘴；11.放射性核素探测器；12.多道脉冲幅度分析器；13.单道计数器；14.盖革米勒计数器；15.气泵；16.限位装置；17.气嘴；18.安装板；19.T型导槽；20.调节螺栓；21.螺栓；22.限位板；23.T型导轨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1到4对本发明的最优实施例做详细的说明，一种核应急浮潜标放射性监测系统，包括由筒体1以及安装在筒体1两端的上端盖3和下端盖2形成的水密舱，在所述筒体1内部安装有同蓄电池6电连接的控制器8、放射性核素探测器11、减速电机7、柱塞泵9，所述柱塞泵9通过减速电机7驱动，所述放射性核素探测器11、减速电机7和柱塞泵9均通过控制电路与控制器8连接，所述柱塞泵9出出油口通过软管连接在下端盖2上安装的油嘴10上，所述油嘴10贯穿下端盖2，与位于水密舱外部的皮囊4连接，并在油嘴10与上端盖3之间设置有密封，通过柱塞泵9向皮囊4内泵入或泵出油液，并在所述上端盖3上安装有通讯天线，通过通讯天线与外界通信，从而可实现远程控制减速电机7驱动柱塞泵9运动，实现整个装置的上浮或下潜。
进一步的，在所述筒体1内部还安装有单道计数器13、多道脉冲幅度分析器12和盖革米勒计数器14，所述单道计数器13、多道脉冲幅度分析器12和盖革米勒计数器14与蓄电池6电连接，并通过控制电路与控制器8连接。
放射性核素探测器11随浮潜标布放完成后，放射性核素探测器11只启动单道计数器13，用来测量放射性核素探测器11所在位置剂量率，当剂量率变化超过3倍标准差启动多道脉冲幅度分析器12，关闭单道计数器13，放射性核素探测器11进行能谱采集，剂量率采用G(x)函数转换得到，同时计算每个能谱以1.4MeV为分界线，对小于1.4MeV和高于1.4MeV的谱数据进行积分，面积分别为S1和S2，S1/S2＝η,设定阈值δ，当η≤δ时，放射性核素探测器11停止能谱采集关闭多道脉冲幅度分析器12，转为单道计数器13，当η≤δ时探测器继续进行能谱测量当剂量率超过80μSV(或提前设定的阈值时)，放射性核素探测器11关闭单道计数器13与探测器高压，自动切换至盖革米勒计数器14，起到扩展量程。初始检测阶段时只使用单道计数器13，当剂量率超过一定范围后在切换到γ辐射探测器或多道脉冲幅度分析器12或盖革米勒计数器14，从而使得本装置的耗电量减小，进而增加了本装置的续航时间。
进一步的，所述皮囊4采用双腔皮囊，油嘴10与双腔皮囊的其中一个腔室连接，器双腔皮囊的另外一个腔室与贯穿下端盖2的气嘴17连接，所述气嘴17位于水密舱内部的一端通过气管与气泵15连接，并在所述气管上安装有三通阀，三通阀的其中一个阀口与水密舱内部空气接触。在水面上时，通过气泵15将水密舱内部抽成真空状，对外形成负压，有效的防止了本装置在水面低压时出现泄漏的现象。
进一步的，所述蓄电池6、控制器8、气泵15、柱塞泵9、减速电机7、放射性核素探测器11、单道计数器13、多道脉冲幅度分析器12和盖革米勒计数器14均安装在安装板18上，所述安装板18上安装有两条T型导槽19，对应的在所述筒体1内且沿筒体1的长度方向上安装有两条T型导轨23，其安装板18通过T型导槽19安装在T型导轨23上，并在所述T型导轨23的两端安装有防止安装板18沿T型导轨23长度方向上移动的限位装置16。
优选的，所述限位装置16包括限位板22，限位板22通过螺栓21固定在T型导轨23的端头位置，并在限位板22的两端安装有调节螺栓20，调节螺栓20贯穿限位板22并与限位板22螺纹配合，调节螺栓20的杆头紧贴T型导槽19的端头，从而实现了安装的限位。
进一步的，所述上端盖3上安装有温盐深传感器5，温盐深传感器5的检测头贯穿上端盖3位于水密舱外部，并且在温盐深传感器5与上端盖3之间设置有密封。
上述的文中所述的密封可以采用圆周密封。
上述的放射性核素探测器11可以采用但不限于NaI探测器、塑料闪烁体探测器、CeBr3探测器、LaBr3探测器中的一种。
所述筒体1、上端盖3和下端盖2相互装配形成水密舱，则必然需要在筒体1和上端盖3之间安装O型密封圈结构，所述筒体1和下端盖之间也需要安装O型密封圈结构，其上所述均是本领域技术人员设置水密舱通常采用的技术手段。
所述的通讯天线在附图中并未示出，本领域的技术人员依旧可以根据本发明的文字部分所给出的技术信息实施本发明。
一种核应急浮潜标放射性监测方法，包括以下步骤：
步骤1：将核应急浮潜标放射性检测系统投放至相关海域内，皮囊4处于收缩状态，通过控制器8控制单道计数器13启动，用来监测放射性核素探测器11所在位置剂量率，核应急浮潜标放射性检测系统下潜至指定位置；
步骤2：当单道计数器13持续监测放射性核素探测器11所在位置剂量率，检测到的剂量率超过3倍标准差后，通过控制器8启动多道脉冲幅度分析器12，并关闭单道计数器13；
步骤3：多道脉冲幅度分析器12进行能谱采集，剂量率采用G(x)函数转换得到，同时计算每个能谱以1.4MeV为分界线，对小于1.4MeV和高于1.4MeV的谱数据进行积分，面积分别为S1和S2，S1/S2＝η,设定阈值δ，当η≤δ时，通过控制器8关闭多道脉冲幅度分析器12，转为单道计数器13，当η≤δ时探测器继续进行能谱测量当剂量率超过80μSV(或提前设定的阈值时)，通过控制器8关闭单道计数器13与放射性核素探测器11高压，自动切换至盖革米勒计数器14，起到扩展量程；
步骤4：重复上述步骤2到步骤3，当控制器8检测到蓄电池6中电量低于总电量的10％时，通过减速电机7驱动柱塞泵9工作，皮囊4注油后膨胀，从而实现核应急浮潜标放射性检测系统的上浮实现回收。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种核应急浮潜标放射性监测系统，其特征在于：包括由筒体(1)以及安装在筒体(1)两端的上端盖(3)和下端盖(2)形成的水密舱，在所述筒体(1)内部安装有同蓄电池(6)电连接的控制器(8)、放射性核素探测器(11)、减速电机(7)、柱塞泵(9)，所述柱塞泵(9)通过减速电机(7)驱动，所述放射性核素探测器(11)、减速电机(7)和柱塞泵(9)均通过控制电路与控制器(8)连接，所述柱塞泵(9)出油口通过软管连接在下端盖(2)上安装的油嘴(10)上，所述油嘴(10)贯穿下端盖(2)，与位于水密舱外部的皮囊(4)连接，并在油嘴(10)与上端盖(3)之间设置有密封，并在所述上端盖(3)上安装有通讯天线。
2.根据权利要求1所述的一种核应急浮潜标放射性监测系统，其特征在于：所述筒体(1)内部还安装有单道计数器(13)、多道脉冲幅度分析器(12)和盖革米勒计数器(14)，所述单道计数器(13)、多道脉冲幅度分析器(12)和盖革米勒计数器(14)与蓄电池(6)电连接，并通过控制电路与控制器(8)连接。
3.根据权利要求2所述的一种核应急浮潜标放射性监测系统，其特征在于：所述皮囊(4)采用双腔皮囊，油嘴(10)与双腔皮囊的其中一个腔室连接，器双腔皮囊的另外一个腔室与贯穿下端盖(2)的气嘴(17)连接，所述气嘴(17)位于水密舱内部的一端通过气管与气泵(15)连接，并在所述气管上安装有三通阀，三通阀的其中一个阀口与水密舱内部空气接触。
4.根据权利要求3所述的一种核应急浮潜标放射性监测系统，其特征在于：所述蓄电池(6)、控制器(8)、气泵(15)、柱塞泵(9)、减速电机(7)、放射性核素探测器(11)、单道计数器(13)、多道脉冲幅度分析器(12)和盖革米勒计数器(14)均安装在安装板(18)上，所述安装板(18)上安装有两条T型导槽(19)，对应的在所述筒体(1)内且沿筒体(1)的长度方向上安装有两条T型导轨(23)，其安装板(18)通过T型导槽(19)安装在T型导轨(23)上，并在所述T型导轨(23)的两端安装有防止安装板(18)沿T型导轨(23)长度方向上移动的限位装置(16)。
5.根据权利要求4所述的一种核应急浮潜标放射性监测系统，其特征在于：所述限位装置(16)包括限位板(22)，限位板(22)通过螺栓(21)固定在T型导轨(23)的端头位置，并在限位板(22)的两端安装有调节螺栓(20)，调节螺栓(20)贯穿限位板(22)并与限位板(22)螺纹配合，调节螺栓(20)的杆头紧贴T型导槽(19)的端头。
6.根据权利要求1所述的一种核应急浮潜标放射性监测系统，其特征在于：所述上端盖(3)上安装有温盐深传感器(5)，温盐深传感器(5)的检测头贯穿上端盖(3)位于水密舱外部，并且在温盐深传感器(5)与上端盖(3)之间设置有密封。
7.根据权利要求所述的一种核应急浮潜标放射性监测系统，其特征在于：所述放射性核素探测器(11)可以采用但不限于NaI探测器、塑料闪烁体探测器、CeBr3探测器、LaBr3探测器中的一种。
8.一种核应急浮潜标放射性监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将核应急浮潜标放射性检测系统投放至相关海域内，皮囊(4)处于收缩状态，通过控制器(8)控制单道计数器(13)启动，用来监测放射性核素探测器(11)所在位置剂量率，核应急浮潜标放射性检测系统下潜至指定位置；
步骤2：当单道计数器(13)持续监测放射性核素探测器(11)所在位置剂量率，检测到的剂量率超过3倍标准差后，通过控制器(8)启动多道脉冲幅度分析器(12)，并关闭单道计数器(13)；
步骤3：多道脉冲幅度分析器(12)进行能谱采集，剂量率采用G(x)函数转换得到，同时计算每个能谱以1.4MeV为分界线，对小于1.4MeV和高于1.4MeV的谱数据进行积分，面积分别为S1和S2，S1/S2＝η,设定阈值δ，当η≤δ时，通过控制器(8)关闭多道脉冲幅度分析器(12)，转为单道计数器(13)，当η≤δ时探测器继续进行能谱测量当剂量率超过80μSV(或提前设定的阈值时)，通过控制器(8)关闭单道计数器(13)与放射性核素探测器(11)高压，自动切换至盖革米勒计数器(14)，起到扩展量程；
步骤4：重复上述步骤2到步骤3，当控制器(8)检测到蓄电池(6)中电量低于总电量的10％时，通过减速电机(7)驱动柱塞泵(9)工作，皮囊(4)注油后膨胀，从而实现核应急浮潜标放射性检测系统的上浮实现回收。
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