CN201852942U - 一种管道内壁α表面污染的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道内壁α表面污染的测量装置，包括被测管道，在被测管道入口处设有用于过滤空气中灰尘和离子对的过滤器，所述过滤器和被测管道入口密封连接；在被测管道出口处设有用于将不同管径的管道接入到测量装置的管道适配器，所述管道适配器一端与管道出口密封连接，在管道适配器另一端设有电离室，在电离室靠近管道适配器一端设有用于捕集电离离子对、且能够使捕集到的电离离子对产生电流并能够测量该电流的离子捕集器，在电离室另一端设有使空气流从测量装置内部穿过的风机。本实用新型能够较方便、准确地测量出管道内壁的α表面污染情况。

Description

一种管道内壁α表面污染的测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种α表面污染的测量装置，尤其是涉及一种管道内壁α表面污染的测量装置。

背景技术

核设施退役过程中将拆除大量管道，这些管道的α表面污染测量非常重要，测量结果直接决定其后续的处理工艺的选择。α粒子在空气中的射程很短，为提高探测灵敏度，以往需将探测器尽量靠近α源，这给某些实际工作带来很大的不便，尤其是测量管道内壁时很多情况下难以办到。

由于α粒子的射程极短以及贯穿能力较弱，因此在直接测量α粒子的活度时有如下限制条件：一是要采用薄窗探测器；二是探测器与被测表面有距离限制(一般小于3-5厘米)；三是被测物体表面需要尽量平整。上述限制条件给某些实际测量工作带来了很大的不便，甚至在很多场合下难以实现。例如，对包含不平整或不规则表面的物体，如常用工具、机器零部件、管道内壁等直接测量其α辐射，进而计算其表面污染程度难以得到准确的结果。

由于管道内壁为基本封闭的空间，又全部是曲面，常规的测量方法，如擦试法、将探测器伸入管道等方法难以达到上述对测量条件的要求，获得的数据不能为后续处理工续的选择提供充分的依据。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术是提供一种管道内壁α表面污染的测量装置，该装置能够根据α粒子在空气中产生的电离离子对的电离电流与α粒子的活度之间的关系，通过测量出电离电流，进而能够间接地测量出管道内壁α表面污染。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种管道内壁α表面污染的测量装置，包括被测管道，在所述被测管道入口处设有用于过滤空气中灰尘和离子对的过滤器，所述过滤器和被测管道入口密封连接；在所述被测管道出口处设有管道适配器，所述管道适配器一端与被测管道出口密封连接，在管道适配器另一端设有电离室，在所述电离室靠近管道适配器一端设有用于捕集电离离子对、且能够使捕集到的电离离子对产生电流并能够测量该电流的离子捕集器，在电离室另一端设有使空气流从测量装置内部穿过的风机。

如上所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其中，过滤器包括柜架，以及通过绝缘子固定在柜架的顶板和底板之间的、由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成的电极板；所述电极板加高压形成正极，周围设有作为负极的金属栅网。

如上所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其中，离子捕集器包括柜架，以及通过绝缘子固定在柜架的顶板和底板之间的、相互间隔的三层电极板；所述三层电极板中与被测管道临近的两层电极板分别作为正极和负极，另一层电极板作为收集极与用于测量电离电流的设备相连接；所述电极板由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成。

如上所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其中，电极板的四角为圆弧。

如上所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其中，管道适配器呈喇叭状，内敷2毫米的橡胶层。

本实用新型所述装置，通过收集α粒子在空气中产生的电离离子对，测量出电离离子对的电离电流，再根据所测电离电流与α活度之间的关系方程，能够较方便、准确地计算出管道内壁的α表面污染。

附图说明

图1是具体实施方式中所述管道内壁α表面污染的测量装置的结构图；

图2是具体实施方式中所述电极板的示意图；

图3是具体实施方式中离子捕集器的侧面示意图。

具体实施方式

本实用新型的原理为：α粒子在空气中与空气分子相互作用产生电离离子对，利用气流将被α粒子电离的离子对输送一段距离(几十厘米至数米)，再测量电离电流，通过电离电流与α粒子活度之间的关系来估算α粒子活度，进而可以方便的测量出被测管道的α表面污染。下面结合具体实施方式和附图对本实用新型进行详细描述。

图1出示了本实施方式所述管道内壁α表面污染的测量装置的结构。该装置包括被测管道12，在被测管道12入口处设有用于过滤空气中灰尘和被环境放射性电离的离子对的过滤器11，过滤器11和被测管道12入口密封连接。在被测管道12出口处设有用于将不同管径的管道接入到测量装置的管道适配器13，管道适配器13一端与管道出口密封连接，以免被测管道外未经过滤的空气进入测量装置。所述管道适配器13呈喇叭状，主要结构材料为不锈铜板，内敷以2毫米的橡胶层，保证不同管径的管道都能与管道适配器13紧密结合。在管道适配器13另一端设有电离室14，在电离室14靠近管道适配器13一端设有用于捕集电离离子对、且能够使捕集到的电离离子对产生电流并能够测量该电流的离子捕集器15，在电离室14另一端设有使空气流从测量装置内部穿过的风机16。

上述装置的工作过程如下：启动风机16，空气流19从整个装置中穿过。在气流进入被测管道12之前，先要经过过滤器11，将气流中存在的灰尘和被环境放射性电离的离子对滤掉，否则会影响测量结果。被测管道12内表面的α污染放射出α粒子17，在空气中损失能量并将空气分子电离形成离子对18，这些离子对18被吹过管道的空气流携带至电离室14的离子捕集器15中。离子对18在离子捕集器15中形成电离电流，该电流能够被离子捕集器15测量。当测量出电离电流后，根据电离电流y(fA)与源活度X(Bq)之间存在的直线回归方程(如下公式)计算出α粒子活度：

Y(fA)＝A+BX(Bq)或

X(Bq)＝(Y-A)/B

进而可得到Z(Bq/cm²)＝X(Bq)/S(cm²)＝X/(πd×1)

其中，A和B的值可以通过测量若干已知能量和活度的α标准源根据上述公式计算出来。Z为管道内壁α表面污染数据，S为管道内壁表面积，d为管道内径，1为管道长度，d和1可以容易测得。因此，从测量装置测量得到的管道内壁α放射性电离的电离电流，就可以算出整个管道内壁的α表面污染数据。

如图2所示，本实施方式采用的离子过滤器11包括柜架，以及通过绝缘子22固定在柜架的顶板23和底板24之间的、由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成的电极板21。电极板21加高压形成正极，周围设有作为负极的金属栅网。电极板21整体平整，没有直观扭曲，四角可以有圆弧。

离子过滤器11的工作原理为：由于离子对是由正离子和电子组成，它们在电场中受电磁力作用而分别向两级运动，在电极上完全复合而消失。试验证明，采用该离子过滤器11对空气中的自由离子，过滤效果为100％，很好的满足了本实用新型对空气中自由离子的过滤要求。

如图2和图3所示，本实施方式采用的离子捕集器15包括柜架，以及通过绝缘子22固定在柜架的顶板23和底板24之间的、相互间隔的三层电极板31、32、33。三层电板板中与被测管道12临近的两层电极板31、32分别作为正极和负极，正极和负极可以互换位置，正极加高压；另一层电极板33作为收集极与用于测量电离电流的静电计相连接，静电计的电流探测下限低于10^-17安培。电极板的结构与离子过滤器中电极板的结构相同，如图2所示。

离子捕集器25的工作原理为：当离子对被吹过管道的气流携带至离子捕集器25中，在离子捕集器25高压电场的作用下，分别向正负电极运动，同时在正负电极中感应出感应电流，该感应电流即为电离电流，该电流被电子线路记录下来。电子线路采用现有产品即可，如本实施方式中采用的静电计。

离子过滤器11和离子捕集器15主要采用不锈钢材料制作，电极板21采用不锈钢丝网，以利于气流通过。绝缘子22用聚四氟乙烯制成。

本实用新型所述装置主要用于对管道内壁的α表面污染的测量，有效地解决了管道内壁表面污染测量的难题，将来可广泛应用于核设施的退役工作。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种管道内壁α表面污染的测量装置，包括被测管道(12)，其特征在于：在所述被测管道(12)入口处设有用于过滤空气中灰尘和离子对的过滤器(11)，所述过滤器(11)和被测管道(12)入口密封连接；在所述被测管道(12)出口处设有用于将不同管径的管道接入到测量装置的管道适配器(13)，所述管道适配器(13)一端与被测管道(12)出口密封连接，在管道适配器(13)另一端设有电离室(14)，在所述电离室(14)靠近管道适配器(13)一端设有用于捕集电离离子对、且能够使捕集到的电离离子对产生电流并能够测量该电流的离子捕集器(15)，在电离室(14)另一端设有使空气流从测量装置内部穿过的风机(16)。

2.如权利要求1所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其特征在于：所述过滤器(11)包括柜架，以及通过绝缘子(22)固定在柜架的顶板(23)和底板(24)之间的、由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成的电极板(21)；所述电极板(21)加高压形成正极，周围设有作为负极的金属栅网。

3.如权利要求1所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其特征在于：所述离子捕集器(15)包括柜架，以及通过绝缘子(22)固定在柜架的顶板和底板之间的、相互间隔的三层电极板(31、32、33)；所述三层电极板中与被测管道(12)临近的两层电极板(31、32)分别作为正极和负极，另一层电极板(33)作为收集极与用于测量电离电流的设备相连接；所述电极板由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成。

4.如权利要求2或3所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其特征在于：所述电极板的四角为圆弧。

5.如权利要求1所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其特征在于：所述管道适配器(13)呈喇叭状，内敷橡胶层。

6.如权利要求5所述的管道内壁α表面污染的测量装置，其特征在于：所述橡胶层为2毫米。

Images