CN220207864U - 一种基于PIPS的放射性废液αβ总活度实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种基于PIPS的放射性废液α和β总活度实时监测系统，包括：水泵、送水管道、排水管道、导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器.溴化铈池、铅屏蔽壳和分析处理装置；放射性废液经过流液槽和外侧的碘化铯薄膜；碘化铯薄膜在α射线和β射线激励下产生预定能量的光子，光子被半导体探测器接收产生与预定能量的光子对应的第一数据输出信号；第一数据输出信号传送到分析处理装置；溴化铈池用于测量放射性废液中的伽玛射线的能量谱，生成对应伽玛射线的能量谱的第二数据输出信号并传送到分析处理装置；铅屏蔽壳包覆在导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器和溴化铈池外侧。
Description
技术领域
本实用新型属于放射线探测技术领域，涉及一种基于PIPS的放射性废液αβ总活度实时监测系统。
背景技术
随着国内大量核电站的建设完工并投入商业化应用。低本底的α射线、β射线测量装置的应用迅速增加，对放射性废水的测量要求也更加细化和精确，进一步要求直接读取获得放射线样品中的α射线、β射线活度测量，获得核素种类的定性分析结果，是环境监测的必备设备。
因放射性废液的放射性比活度较低，测量是要求极低的环境本底，安装铅室屏蔽来屏蔽高能环境本底辐射产生的本底干扰。
亟需一种放射性废液实时活度监测系统，基于低本底环境谱仪，采用离子注入型钝化硅探测器PIPS(Passivated Implanted Planer Silicon)，用于低水平环境样品的能谱测量，特别是能够监测释放β射线为主的核素种类。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的第一方面提出了一种基于PIPS的放射性废液α和β总活度实时监测系统，所述系统包括：水泵、送水管道、排水管道、导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器.溴化铈池、铅屏蔽壳和分析处理装置；
所述碘化铯薄膜位于流液槽外侧面，放射性废液经过所述流液槽和碘化铯薄膜；所述碘化铯薄膜在α射线和β射线激励下产生预定能量的光子，所述预定能量的光子被半导体探测器接收，所述半导体探测器产生与所述预定能量的光子对应的第一数据输出信号；所述第一数据输出信号传送到分析处理装置；
所述溴化铈池用于测量放射性废液中的伽玛射线的能量谱，生成对应伽玛射线的能量谱的第二数据输出信号并传送到分析处理装置；
位于所述铅屏蔽壳外面的所述水泵输送的放射性废液经过送水管道和导流板注入流液槽，最后经过排水管道回到水泵中；
所述铅屏蔽壳包覆在导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器和溴化铈池外侧，所述铅屏蔽壳上给送水管道和排水管道提供外接通路。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述流液槽为窄缝形状，所述流液槽侧面面积与半导体探测器的表面面积匹配；所述流液槽内部用于流过液体的缝隙间隔宽度D为：0＜D≤3mm；
所述导流板用于将送水管道注入的放射性废液分散到流液槽。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述流液槽侧壁采用能够透过β射线的材料制成，厚度小于等于6μm。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述流液槽下端具有收集管，所述收集管将放射性废液汇入储液槽，与储液槽连接的排水管道连接到水泵；所述储液槽的底面与溴化铈池的上端面直接接触，所述储液槽的底面积与溴化铈池上端面的面积相匹配。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述半导体探测器为光子探测器，所述半导体探测器朝向流液槽的表面上全部覆盖碘化铯薄膜，所述碘化铯薄膜厚度为：3μm-6μm。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述半导体探测器共有2个，分别设置在流液槽的两个表面；所述半导体探测器朝向流液槽的表面为矩形或圆形，所述半导体探测器的厚度为：50-300μm。
如本实用新型的第一方面所述的系统，当所述半导体探测器朝向流液槽的表面为矩形时，表面面积不小于50mm*50mm；当所述半导体探测器朝向流液槽的表面为圆形，直径不小于50mm。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述溴化铈池包含溴化铈探测器，所述溴化铈探测器的输出连接到分析处理装置；所述溴化铈探测器测量放射性废液中的伽玛射线的能量谱以生成与伽玛射线的能量谱对应的第二数据输出信号。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述分析处理系统由计算机组成，所述计算机包括：多个输入信道、多个输出信道和显示设备；所述多个输入通道将第一和第二数据信号执行放大和模拟数据转换，计算机对模拟数据转换的信号执行计算后自动识别核素并给出所述核素的活度值。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述的计算机的多个输入信道接收设置在送水管道、排水管道、导流板、流液槽的多个传感信号；计算出放射性废液的流速和流量，所述的计算机的多个输出信道输出控制信号控制水泵工作，以控制放射性废液的流速和流量。
采用本实用新型的技术方案具有以下优点：能够用于低水平环境样品的能谱测量，特别是监测释放β射线为主的核素。根据实时测量的能谱，识别样品中可能包含的客户重点关注的核素，经刻度后，可给出对应核素的活度及活度浓度。
附图说明
图1为本实用新型的实时监测系统总体结构示意图；
图2为本实用新型的放大的导流探测部分结构示意图。
其中，1.水泵，2.铅屏蔽壳，3.溴化铈池，4.分析处理装置，5.半导体探测器，6.碘化铯薄膜，7流液槽，8.送水管道，9.导流板，10.排水管道。
具体实施方式
本实用新型提供了一种放射性废液实时活度监测系统，所述放射性废液实时活度监测系统基于低本底环境谱仪，采用离子注入型钝化硅探测器PIPS(PassivatedImplanted Planer Silicon)，结合监测实际需求，专门定制设计的实时活度监测系统。可用于低水平环境样品的能谱测量，特别是监测释放β射线为主的核素。根据实时测量的能谱识别样品中可能包含的客户重点关注的核素，经刻度后，能够给出对应核素的活度及活度浓度。
以下结合附图对本实用新型发明的具体实施方式作出详细说明。
本实用新型的第一方面提出了一种基于PIPS的放射性废液α和β总活度实时监测系统，所述系统包括：水泵、送水管道、排水管道、导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器.溴化铈池、铅屏蔽壳和分析处理装置；
所述碘化铯薄膜位于流液槽外侧面，放射性废液经过所述流液槽和碘化铯薄膜；所述碘化铯薄膜在α射线和β射线激励下产生预定能量的光子，所述预定能量的光子被半导体探测器接收，所述半导体探测器产生与所述预定能量的光子对应的第一数据输出信号；所述第一数据输出信号传送到分析处理装置；
所述溴化铈池用于测量放射性废液中的伽玛射线的能量谱，生成对应伽玛射线的能量谱的第二数据输出信号并传送到分析处理装置；
位于所述铅屏蔽壳外面的所述水泵输送的放射性废液经过送水管道和导流板注入流液槽，最后经过排水管道回到水泵中；
所述铅屏蔽壳包覆在导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器和溴化铈池外侧，所述铅屏蔽壳上给送水管道和排水管道提供外接通路。
如附图1所示，一种基于PIPS的放射性废液α和β总活度实时监测系统的总体结构示意图；
图2为本实用新型的放大的导流探测部分结构示意图。
其中：水泵1，铅屏蔽壳2，溴化铈池3，分析处理装置4，半导体探测器5，碘化铯薄膜6，流液槽7，送水管道8，导流板9，排水管道10。
本实用新型的半导体探测器采用离子注入型钝化硅探测器PIPS(PassivatedImplanted Planer Silicon)，本底：≤0.1cps，能量范围：≥200keV；探测效率：大于等于35％(Sr-90)。
本实用新型系统的实时监测系统的工作原理是：在实验中根据测试需要，将待测放射性废液用水泵经过送水管道8泵入流液槽7，当放射性废水进入横向很薄，宽度却很大的流液槽7中，能够使得放射性废液中的β射线较充分的与碘化铯薄膜6接触，并且被碘化铯薄膜6吸收产生与β射线能量对应能量的光子，碘化铯薄膜6发出的光被半导体探测器5接收，产生对应的电信号作为表述β射线能量大小的指示信号输入到计算机中。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述流液槽为窄缝形状，所述流液槽侧面面积与半导体探测器的表面面积匹配；所述流液槽内部用于流过液体的缝隙间隔宽度D为：0＜D≤3mm；
所述导流板用于将送水管道注入的放射性废液分散到流液槽。
本发明中的导流板主要是起到将放射性废液尽量分散，使得所述流液槽整个侧面都能均匀分布放射性废液并向下方流过，以便和流液槽侧面及碘化铯薄膜6充分接触，使得β射线的测量准确。典型的实施方式中，要尽可能减少侧壁材料对β射线的衰减，当半导体探测器5的表面为直径50mm的圆形时，流液槽的厚度仅有2mm，尤其侧壁薄膜的厚度仅有6μm，以克服侧壁薄膜材料对β射线的衰减。在侧壁薄膜两侧，分别安装一个约的半导体探测器，半导体探测器表面镀有碘化铯薄膜6构成复合探测器，最大可能收集放射性液体内释放的β射线。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述流液槽侧壁采用能够透过β射线的材料制成，厚度小于等于6μm。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述流液槽下端具有收集管，所述收集管将放射性废液汇入储液槽，与储液槽连接的排水管道连接到水泵；所述储液槽的底面与溴化铈池的上端面直接接触，所述储液槽的底面积与溴化铈池上端面的面积相匹配。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述半导体探测器为光子探测器，所述半导体探测器朝向流液槽的表面上全部覆盖碘化铯薄膜，所述碘化铯薄膜厚度为：3μm-6μm。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述半导体探测器朝向流液槽的表面为矩形或圆形，所述半导体探测器的厚度为：300μm。
如本实用新型的第一方面所述的系统，当所述半导体探测器朝向流液槽的表面为矩形时，表面面积不小于50mm*50mm；当所述半导体探测器朝向流液槽的表面为圆形，直径不小于50mm。
根据实际需求及实验情况，还可以增加导流板面积及半导体探测器个数，以提高探测效率和探测下限。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述溴化铈池包含溴化铈探测器，所述溴化铈探测器的输出连接到分析处理装置；所述溴化铈探测器测量放射性废液中的伽玛射线的能量谱以生成与伽玛射线的能量谱对应的第二数据输出信号。
由于待测放射性液体的放射性活度浓度很低，而且放射性废液里可能的核素几个特征γ能峰比较接近，很难识别，因此对γ探测器提出以下要求：探测器自身伽玛本底尽可能低；探测器能量分辨率尽可能好；较好的探测效率；典型的溴化铈伽玛探测器标准为：能量分辨率：优于4％，能量范围：30keV-1.5MeV。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述分析处理系统由计算机组成，所述计算机包括：多个输入信道、多个输出信道和显示设备；所述多个输入通道将第一和第二数据信号执行放大和模拟数据转换，计算机对模拟数据转换的信号执行计算后自动识别核素并给出所述核素的活度值。
如本实用新型的第一方面所述的系统，所述的计算机的多个输入信道接收设置在送水管道、排水管道、导流板、流液槽的多个传感信号；计算出放射性废液的流速和流量，所述的计算机的多个输出信道输出控制信号控制水泵工作，以控制放射性废液的流速和流量。
分析处理系统计算机包括：4096道多道分析器：专用分析软件，用于自动识别核素并给出活度值。数据接口采用TCP/IP网络接口。其中多通道信号输入部分，处理半导体探测器及溴化铈探测器的输出信号。多路多道分析器，对应半导体探测器及溴化铈探测器的输出，采用符合及反符合逻辑处理第一和第二数据输出信号。计算机还包括：控制、接口及数据通信，采集及分析处理软件
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型实施例的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于PIPS的放射性废液αβ总活度实时监测系统，其特征在于，所述系统包括：水泵、送水管道、排水管道、导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器.溴化铈池、铅屏蔽壳和分析处理装置；
所述碘化铯薄膜位于流液槽外侧面，放射性废液经过所述流液槽和碘化铯薄膜；所述碘化铯薄膜在α射线和β射线激励下产生预定能量的光子，所述预定能量的光子被半导体探测器接收，所述半导体探测器产生与所述预定能量的光子对应的第一数据输出信号；所述第一数据输出信号传送到分析处理装置；
所述溴化铈池用于测量放射性废液中的伽玛射线的能量谱，生成对应伽玛射线的能量谱的第二数据输出信号并传送到分析处理装置；
位于所述铅屏蔽壳外面的所述水泵输送的放射性废液经过送水管道和导流板注入流液槽，最后经过排水管道回到水泵中；
所述铅屏蔽壳包覆在导流板、流液槽、碘化铯薄膜、半导体探测器和溴化铈池外侧，所述铅屏蔽壳上给送水管道和排水管道提供外接通路。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流液槽为窄缝形状，所述流液槽侧面面积与半导体探测器的表面面积匹配；所述流液槽内部用于流过液体的缝隙间隔宽度D为：0＜D≤3mm；
所述导流板用于将送水管道注入的放射性废液分散到流液槽。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述流液槽侧壁采用能够透过β射线的材料制成，厚度小于等于6μm。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述流液槽下端具有收集管，所述收集管将放射性废液汇入储液槽，与储液槽连接的排水管道连接到水泵；所述储液槽的底面与溴化铈池的上端面直接接触，所述储液槽的底面积与溴化铈池上端面的面积相匹配。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述半导体探测器为光子探测器，所述半导体探测器朝向流液槽的表面上全部覆盖碘化铯薄膜，所述碘化铯薄膜厚度为：3μm-6μm。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述半导体探测器共有2个，分别设置在流液槽的两个表面；
所述半导体探测器朝向流液槽的表面为矩形或圆形，所述半导体探测器的厚度为：50-300μm。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述半导体探测器朝向流液槽的表面为矩形时，表面面积不小于50mm*50mm；当所述半导体探测器朝向流液槽的表面为圆形，直径不小于50mm。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述溴化铈池包含溴化铈探测器，所述溴化铈探测器的输出连接到分析处理装置；所述溴化铈探测器测量放射性废液中的伽玛射线的能量谱以生成与伽玛射线的能量谱对应的第二数据输出信号。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析处理装置由计算机组成，所述计算机包括：多个输入信道、多个输出信道和显示设备；所述多个输入信道将第一和第二数据信号执行放大和模拟数据转换，计算机对模拟数据转换的信号执行计算后自动识别核素并给出所述核素的活度值。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述的计算机的多个输入信道接收设置在送水管道、排水管道、导流板、流液槽的多个传感信号；计算出放射性废液的流速和流量，所述的计算机的多个输出信道输出控制信号控制水泵工作，以控制放射性废液的流速和流量。
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