手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

低本底氚浓度测量仪的研制

周传文

  在核工业系统中有很多地方涉及到氚的职业照射,其中最典型的是核电站,无论是重水反应堆还是轻水反应堆中都会产生一定数量的氚。此外核裂变反应堆、放射性同位素生产堆、核潜艇动力堆以及正在研究的核聚变堆等核设施也向环境中释放氚。根据《国家核电发展专题规划(2005-2020年)》,我国核电在未来几年将进入一个快速发展时期,以及我国于2006年参加国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划等都为我国氚相关技术的研究提供了很好的发展机遇。氚的监测与控制,以及安全防护与环境影响正在成为一个专门的研究领域。 国外开展氚技术的研究与开发较早,1952年Faltings及Harteck等人就开始采用高灵敏度的放射性测量方法,测出了重水样品中氚的含量,现在国外如德国的BERTHOLD公司、美国的AMETEK公司、法国的Canberra公司等跨国公司研制的环境氚污染监测仪一般都实现了低本底,宽量程自动切换,数据自动记录,储存等功能,但其价格一般都比较昂贵。我国上世纪70年代末开始开展氚监测技术研究,近年来随着我国核技术的发展,国内研究机构不断追踪国外氚监测技术进展,完善国内氚污染监测仪器,取得了一定的成果,如:中国辐射防护研究院研制的TAM系列空气中氚监测仪,但这些仪器和国外相比,在探测下限、测量精度和探测效率方面还有差距。 因此,本文在科技部科技基础性工作专项《基于RBF算法的低本底核辐射监测技术与设备研究(编号:2008IM040500)》和与中国工程物理研究院合作研发的《HB-01气态氚浓度污染测量仪》项目的共同支持下,开展低本底氚浓度测量仪的研制,主要完成了以下几方面的工作: (1)选择正比计数器、设计抽真空装置 为了更加准确地测量样品气体中氚的浓度,降低环境本底的干扰,将选择的正比计数器内部加工成密封的测量室,并设计加工配套的抽真空装置。在测量前用真空泵将测量室抽成真空,再向测量室中充入样品气体和P10气体(90%氩气+10%甲烷)进行测量。同时可以在高温下对正比计数器进行清洗,减少氚的记忆效应。 (2)完成信号的获取、处理功能 前置放大器紧随探测器之后,其功能是将探测器采集到的微弱电荷信号转换成脉冲信号。其中在硬件设计中,信号的低噪和滤波处理是主要关注的问题。信号获取、处理电路主要完成将前置放大电路获得的微小信号放大,然后对该信号进行滤波、上下阈值甄别、过峰检测等处理,并对处于上下阈值之间的信号进行AD转换。信号的合理放大、筛选和甄别是本部分设计的关键。数据传输部分主要是将处理后的数据通过蓝牙的方式传输到PDA。 (3)完成基于PDA的谱数据处理与显示软件 开展谱分析方法研究,并开发一套实时、高效的集传输、处理、实时显示、存储为一体的控制软件,实现数据的显示和谱线的处理与显示。谱线处理与显示主要包括对原始谱数据的平滑滤波处理及谱线显示,能量刻度,峰漂的校正,自动寻峰,峰面积计算、核素识别等功能,可对未知核素的β能谱定位与分布做出可靠准确的测量,为道宽设置提供依据。 本文的创新与价值之处在于: (1)研制一套低本底氚浓度测量仪,主要测量氚衰变产生的低能β,能够满足对采集的样品气体进行低本底测量,探测下限:1Bq/L,最高测量浓度为:4×10~4Bq/L。 (2)从放射性核素测量方法上调研并创新,开展高真空度下氚污染测量。将选择的正比计数器内部加工成密封的测量室,将测量室抽真空后,充入样品气体和P10气体(90%氩气+10%甲烷)进行测量,大大降低了环境本底干扰,使得探测本底≤6cpm。 (3)开展谱分析方法研究,在Visual Studio 2008集成开发环境下使用C++语言软件开发了一套基于Windows Mobile 6.5操作系统PDA的集传输、处理、实时显示、存储为一体的测量软件,实现数据的显示和谱线的显示与处理。谱线处理与显示主要包括对原始谱数据的平滑滤波处理及谱线显示,能量刻度,峰漂的校正,自动寻峰,峰面积计算、核素识别等功能。 综上所述,本论文从放射性核素测量方法开展高真空度下氚污染测量,开展谱分析方法研究,在PDA上开发一套实时、高效的集传输、处理、实时显示、存储为一体的控制软件,研制出了一套低本底氚浓度测量仪。经过系统性能测试,电荷灵敏前置放大器能得到很好的准高斯波形,用(137)~Cs源测得正比计数器的坪长约为400V(2000V-2400V),坪斜约为0.6184%/100V,系统稳定性好,探测下限低。……   
[关键词]:;低能β;正比计数器;PDA;谱数据处理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:成都理工大学2011年
App内打开