CN111896992A

CN111896992A - 一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备

Info

Publication number: CN111896992A
Application number: CN202010707904.3A
Authority: CN
Inventors: 张坤; 曹兴伟; 郑力; 马新宝; 刘慧开
Original assignee: Institute of Engineering Protection National Defense Engineering Research Institute Academy of Military Sciences of PLA
Current assignee: Institute of Engineering Protection National Defense Engineering Research Institute Academy of Military Sciences of PLA
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2020-11-06

Abstract

一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，包括外壳、卷纸机构、收集机构、监测机构、控制机构和真空泵，卷纸机构设置在外壳的内侧，收集机构设置在外壳内卷纸机构中部左侧，监测机构设置在外壳内卷纸机构中部右侧，控制机构设置在外壳外部一侧，真空泵设置在外壳的右侧；本发明采用以上技术方案，取得了良好的效果：具有伽马核素识别功能的人工放射性气溶胶监测设备通过真空泵将外部空气从收集机构的进气管抽进，经过滤纸将空气中的核素沉积到滤纸上，再经过监测机构测量模块A和测量模块B的监测，有效的提高了放射性气溶胶的监测精度，并且明显降低了工作人员的劳动强度，为核设施安全运行提供可靠保障。

Description

一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备

技术领域

本发明属于核辐射监测技术领域，特别涉及一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备。

背景技术

随着核能和核技术的广泛利用，核设施生产以及退役过程产生的大量放射性气溶胶，会对社会和生态环境构成潜在威胁。放射性气载流出物核素种类和活度浓度是气载流出物监测的重要参数，特别是放射性气溶胶在一定情况下会对人体造成内照射危害；现有的监测主要针对放射性总α、β总活度浓度测量，不具备伽马核素识别及有效测定的功能，无法满足气载流出物监测的多样性的应用需求。因此，有必要研究一种具有新型的监测设备来解决现有放射性气溶胶监测设备监测功能单一的问题。

发明内容

本发明提供一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，用于解决现有放射性气溶胶监测设备监测功能单一的问题。

本发明的实现采用如下技术方案

一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，包括外壳、卷纸机构、收集机构、监测机构、控制机构和真空泵，卷纸机构设置在外壳的内侧，收集机构设置在外壳内卷纸机构中部左侧，监测机构设置在外壳内卷纸机构中部右侧，控制机构设置在外壳外部一侧，真空泵设置在外壳的右侧；所述的外壳为矩形的壳体机构，外壳内下部两侧对称设置有方形的支撑壳，外壳的底面中间设置有中间支撑座，外壳的上面右侧设置有进气孔，进气孔上部设置有导向管，导向管的一侧设置有水平的顶丝，外壳的下面右侧与进气孔对应位置设置有出气孔。

所述的卷纸机构由主动轮壳体、从动轮壳体、中间壳、主动卷轮、驱动电机、从动卷轮和滤纸构成，主动轮壳体和从动轮壳体为矩形壳体，分别设置在外壳内下部左右两侧的支撑壳上部，中间壳水平设置在从动轮壳体和主动轮壳体之间的上部，主动卷轮设置在主动轮壳体内部，驱动电机设置在主动轮壳体内主动卷轮的后部，驱动电机通过电线与控制机构连接，从动卷轮设置从动壳体内部，滤纸设置在卷纸壳内主动卷轮和从动卷轮之间，滤纸的中部穿过中间壳，滤纸为放射性气溶胶颗粒吸附滤纸。

所述的中间壳为水平设置的矩形扁管，中间壳的两端分别于主动轮壳体和从动轮壳体贯通，中间壳的上面左侧设置有上下贯通的测量孔，中间壳的上面右侧设置有上下贯通的集料孔，集料孔与外壳的进气孔上下对应。

所述的收集机构由进气管、出气管和压紧电机构成，进气管垂直设置在外壳上部导向管内，出气管垂直设置在外壳下部出气孔内，压紧电机设置在外壳内进气孔下部进气管的外侧；所述的进气管上部外圆与外壳的导向套配合安装，进气管的上部外圆左侧设置有垂直的键槽，键槽与导向管上的顶丝端头滑动配合，进气管的外圆中部设置有外螺纹，进气管的下端设置有圆锥形的集气罩，集气罩的下端与中间壳上部集料孔对应并间隙配合安装，进气管的上端设置有连接法兰；所述的出气管与进气管结构相同，并与其上下对称设置，出气管上部的倒锥形的集气罩上端与中间壳下部集料孔对应连接。

所述的压紧电机为轴线垂直的圆盘形电机，压紧电机的上端与外壳连接，压紧电机的芯轴为空心机构，芯轴的内孔设置有内螺纹，内螺纹与进气管中部的外螺纹配合安装，压紧电机通过电线与控制机构连接。

所述的监测机构由测量模块A和测量模块B构成，测量模块A垂直向下设置在卷纸壳中间壳的上面左侧，测量模块A为PIPS探测器，用于α、β核素的测量，测量模块A下部测量头与中间壳的上部测量孔配合安装；测量模块B垂直向上设置在卷纸壳中间壳的下面左侧，与测量模块A上下对应，测量模块B为LaBr₃探测器，用于γ核素识别与活度测量，测量模块B上部测量头与中间壳的下部测量孔配合安装，测量模块B的外侧设置有屏蔽铅板；测量模块A和测量模块B通过电线与控制机构连接。

所述的控制机构为内部设置有PLC控制器的电控箱，控制机构通过线路与电脑连接。

所述的真空泵进气口通过管道与收集机构出气管下端连接，管道上设置有压力计和流量计，真空泵通过电线与控制机构连接。

本发明采用以上技术方案，取得了良好的效果：具有伽马核素识别功能的人工放射性气溶胶监测设备通过真空泵将外部空气从收集机构的进气管抽进，经过滤纸将空气中的核素沉积到滤纸上，再经过监测机构测量模块A和测量模块B的监测，有效的提高了放射性气溶胶的监测精度，并且明显降低了工作人员的劳动强度，给核设施周围的生产生活带来了保障。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为图1中A的放大图。

图中：1、外壳， 2、主动轮壳体，3、主动卷轮，4、控制机构，5、测量模块B，6、真空泵，7、出气管，8、从动卷轮，9、从动轮壳体，10、进气管， 11、压紧电机，12、测量模块A，13、中间壳，14、滤纸，15、顶丝，16、键槽，17、导向管。

具体实施方式

结合附图对本发明加以说明。

如图1、图2所示的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，包括外壳1、卷纸机构、收集机构、监测机构、控制机构4和真空泵6，所述的外壳4为矩形的壳体机构，外壳4内下部两侧对称设置有方形的支撑壳，外壳4的底面中间设置有中间支撑座，外壳4的上面右侧设置有进气孔，进气孔上部设置有导向管17，导向管17的一侧设置有水平的顶丝15，外壳1的下面右侧与进气孔对应位置设置有出气孔；所述的卷纸机构设置在外壳1的内侧，卷纸机构由主动轮壳体2、从动轮壳体9、中间壳13、主动卷轮3、驱动电机、从动卷轮8和滤纸14构成，主动轮壳体2和从动轮壳体9为矩形壳体，分别设置在外壳1内下部左右两侧的支撑壳上部，所述的中间壳13水平设置在从动轮壳体9和主动轮壳体2之间的上部，中间壳13为水平设置的矩形扁管，中间壳13的两端分别于主动轮壳体2和从动轮壳体9贯通，中间壳13的上面左侧设置有上下贯通的测量孔，中间壳13的上面右侧设置有上下贯通的集料孔，集料孔与外壳1的进气孔上下对应；主动卷轮3设置在主动轮壳体2内部，驱动电机设置在主动轮壳体2内主动卷轮3的后部，驱动电机通过电线与控制机构4连接，从动卷轮8设置从动壳体9内部，滤纸14设置在主动卷轮3和从动卷轮8之间，滤纸14的中部穿过中间壳13，滤纸14为颗粒吸附膜；

所述的收集机构设置在外壳1内卷纸机构中部左侧，收集机构由进气管10、出气管7和压紧电机11构成，所述的进气管10垂直设置在外壳1上部导向管17内，进气管10上部外圆与外壳1的导向套配合安装，进气管10的上部外圆左侧设置有垂直的键槽，键槽与导向管17上的顶丝端头滑动配合，进气管10的外圆中部设置有外螺纹，进气管10的下端设置有圆锥形的集气罩，集气罩的下端与中间壳13上部集料孔对应并间隙配合安装，进气管10的上端设置有连接法兰；所述的出气管7垂直设置在外壳1下部出气孔内，出气管7与进气管10结构相同，并与其上下对称设置，出气管7上部的倒锥形的集气罩上端与中间壳13下部集料孔对应连接；所述的压紧电机11设置在外壳1内进气孔下部进气管10的外侧，压紧电机11为轴线垂直的圆盘形电机，压紧电机11的上端与外壳连接，压紧电机11的芯轴为空心机构，芯轴的内孔设置有内螺纹，内螺纹与进气管10中部的外螺纹配合安装，压紧电机11通过电线与控制机构连接；所述的监测机构设置在外壳1内卷纸机构中部右侧，监测机构由测量模块A12和测量模块B5构成，测量模块A12垂直向下设置在卷纸壳中间壳13的上面左侧，测量模块A12为PIPS探测器，用于α、β核素的测量，测量模块A12下部测量头与中间壳13的上部测量孔配合安装；测量模块B5垂直向上设置在卷纸壳中间壳13的下面左侧，与测量模块A12上下对应，测量模块B5为LaBr3探测器，用于γ核素识别与活度测量，测量模块B5上部测量头与中间壳13的下部测量孔配合安装，测量模块B5的外侧设置有屏蔽铅板，测量模块A12和测量模块B5通过电线与控制机构4连接；所述的控制机构4设置在外壳1外部一侧，控制机构4为内部设置有PLC控制器的电控箱，控制机构4通过线路与电脑连接；所述的真空泵6设置在外壳1的右侧，真空泵6进气口通过管道与收集机构出气管7下端连接，管道上设置有压力计和流量计，真空泵6通过电线与控制机构4连接。

具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备使用时，首先启动压紧电机11，压紧电机11芯轴转动，带动进气管10向下移动，使进气管10下部集气罩向下压紧在中间壳13内部的滤纸上，并将滤纸14压紧密封在进气管10集气罩和出气管7集气罩中间，之后启动真空泵6，将被监测空气从进气管10上端进入，经过滤纸14从出气管7进入真空泵6，被监测空气从滤纸14上部经过后空气中的核素沉积到滤纸14上，经过设定的时间后，真空泵6停止工作，压紧电机11芯轴反向旋转，使进气管10上升离开滤纸，14之后控制机构4控制驱动电机带动主动卷轮3转动，主动卷轮3将中间壳13内滤纸14向左侧拉动，当沉积了核素的滤纸14部分移动到监测机构测量模块A12和测量模块B5中间时，驱动电机停止转动，滤纸14停止移动，测量模块A12和测量模块B5对中间沉积了核素的滤纸14进行测量，并将测量的数据传输到控制机构4后再传输到电脑上记录，从而完成对空气中核素的监测过程。

监测设备核素识测试结果：

稳谱参考峰选择¹³⁷Cs（661.6keV）单峰稳谱，0-8191道址对应0keV-3000keV，则137Cs稳谱道址为1087；同时测量¹³⁷Cs样品和²¹⁴Am样品，测量时间长度由样品活度决定，尽量保证样品核素放出的伽马射线能谱峰位中心的计数大于2000个计数；采用高斯拟合计算确定各样品核素放出的伽马射线能谱峰位中心的道址，进行能量刻度；由测得的各样品能量刻度点，作能量刻度直线拟合曲线，根据直线拟合的相关性指标评价能量线性度好坏；采用高斯拟合计算¹³⁷Cs的半高宽，根据半高宽和能量刻度系数计算能量分辨率；实验结果表明：¹³⁷Cs核素对应能量661.6keV处的能量分辨率为2.5%，²⁴¹Am核素对应能量59.5keV处的能量分辨率为8.0%。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims

1.一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，包括外壳（1）、卷纸机构、收集机构、监测机构、控制机构（4）和真空泵（6），其特征是：卷纸机构设置在外壳（1）的内侧，收集机构设置在外壳（1）内卷纸机构中部左侧，监测机构设置在外壳（1）内卷纸机构中部右侧，控制机构（4）设置在外壳（1）外部一侧，真空泵（6）设置在外壳（1）的右侧；所述的外壳（1）为矩形的壳体机构，外壳（1）内下部两侧对称设置有方形的支撑壳，外壳（1）的底面中间设置有中间支撑座，外壳（1）的上面右侧设置有进气孔，进气孔上部设置有导向管（17），导向管（17）的一侧设置有水平的顶丝（15），外壳（1）的下面右侧与进气孔对应位置设置有出气孔。

2.根据权利要求1所述的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，其特征是：所述的卷纸机构由主动轮壳体（2）、从动轮壳体（9）、中间壳（13）、主动卷轮（3）、驱动电机、从动卷轮（8）和滤纸（14）构成，主动轮壳体（2）和从动轮壳体（9）为矩形壳体，分别设置在外壳（1）内下部左右两侧的支撑壳上部，中间壳（13）水平设置在从动轮壳体（9）和主动轮壳体（2）之间的上部，主动卷轮（3）设置在主动轮壳体（2）内部，驱动电机设置在主动轮壳体（2）内主动卷轮（3）的后部，驱动电机通过电线与控制机构（4）连接，从动卷轮（8）设置从动壳体内部，滤纸（14）设置在卷纸壳内主动卷轮（3）和从动卷轮（8）之间，滤纸（14）的中部穿过中间壳（13），滤纸（14）为放射性气溶胶颗粒吸附滤纸。

3.根据权利要求1所述的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，其特征是：所述的中间壳（13）为水平设置的矩形扁管，中间壳（13）的两端分别于主动轮壳体（2）和从动轮壳体（9）贯通，中间壳（13）的上面左侧设置有上下贯通的测量孔，中间壳（13）的上面右侧设置有上下贯通的集料孔，集料孔与外壳（1）的进气孔上下对应。

4.根据权利要求1所述的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，其特征是：所述的收集机构由进气管（10）、出气管（7）和压紧电机（11）构成，进气管（10）垂直设置在外壳（1）上部导向管（17）内，出气管（7）垂直设置在外壳（1）下部出气孔内，压紧电机（11）设置在外壳（1）内进气孔下部进气管（10）的外侧；所述的进气管（10）上部外圆与外壳（1）的导向套配合安装，进气管（10）的上部外圆左侧设置有垂直的键槽（16），键槽（16）与导向管（17）上的顶丝（15）端头滑动配合，进气管（10）的外圆中部设置有外螺纹，进气管（10）的下端设置有圆锥形的集气罩，集气罩的下端与中间壳（13）上部集料孔对应并间隙配合安装，进气管（10）的上端设置有连接法兰；所述的出气管（7）与进气管（10）结构相同，并与其上下对称设置，出气管（7）上部的倒锥形的集气罩上端与中间壳（13）下部集料孔对应连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，其特征是：所述的压紧电机（11）为轴线垂直的圆盘形电机，压紧电机（11）的上端与外壳（1）连接，压紧电机（11）的芯轴为空心机构，芯轴的内孔设置有内螺纹，内螺纹与进气管（10）中部的外螺纹配合安装，压紧电机（11）通过电线与控制机构（4）连接。

6.根据权利要求1所述的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，其特征是：所述的监测机构由测量模块A（12）和测量模块B（5）构成，测量模块A（12）垂直向下设置在卷纸壳中间壳（13）的上面左侧，测量模块A（12）为PIPS探测器，用于α、β核素的测量，测量模块A（12）下部测量头与中间壳（13）的上部测量孔配合安装；测量模块B（5）垂直向上设置在卷纸壳中间壳（13）的下面左侧，与测量模块A（12）上下对应，测量模块B（5）为LaBr₃探测器，用于核素识别探测和γ核素活度测量，测量模块B（5）上部测量头与中间壳（13）的下部测量孔配合安装，测量模块B（5）的外侧设置有屏蔽铅板；测量模块A（12）和测量模块B（5）通过电线与控制机构（4）连接。

7.根据权利要求1所述的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，其特征是：所述的控制机构（4）为内部设置有PLC控制器的电控箱，控制机构（4）通过线路与电脑连接。

8.根据权利要求1所述的一种具有伽马核素识别功能的放射性气溶胶监测设备，其特征是：所述的真空泵（6）进气口通过管道与收集机构出气管（7）下端连接，管道上设置有压力计和流量计，真空泵（6）通过电线与控制机构（4）连接。