特殊环境中气载放射性物质的监测研究

摘要：本文对特殊环境下气载放射性物质中β放射性气体以及β放射性气溶胶做以实验，并根据后期的实验结果进行分析，详细探讨两者的测量结果，希望能为相关人士提供有效参考。

关键词：特殊环境;放射性物质;气体测量

中图分类号：X837 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.105

Abstract：This paper，beta-radioactive gases and beta-radioactive aerosols in air-borne radioactive substances under special environment are tested，and their measurement results are analyzed according to the later experimental results.

Key words：Special environment;Radioactive material;Gas measurement

1 气载放射性物质的检测研究概述

核设施附近空气中产生气载放射性的是一种裂变和活化的物质，主要会以气体或者气溶胶的状态存在于空气中。其中放射性气体内部多为惰性气体，但是以气溶胶状态出现的活化产物就归属为一种放射性核素。此种物质在衰变期间会存有β放射性。放射性气体以及放射性气溶胶会一同出现在空气中，但是在后期的测量环节，要想保证数据的科学性，需要将两者分离，以便于确定气体中所存有的放射性物质浓度。在进行实验期间，经常会使用的方式是对所需要测试的气体做过滤处理，将颗粒状的放射性气溶胶保存在滤纸以及实验布中，经过检验测试处理的空气和滤纸上的放射性数据，就会检测出相对应的放射性气体和气溶胶浓度。β放射性气体以及β放射性气溶胶测量设施是在核电站建设环节中经常被使用的设备，工作人员在日常的工作中因为工作性质的原因，需要远离核电站，所以对检测放射性设备的灵敏程度要求低。但是也有极个别的状况，在一些特殊的场合，会需要相对应的测量设施具备较强的灵活性，对测量区域要求高，此种需求往往存在于潜艇等装备中。β放射性气体的监管设施能够适应潮湿的环境，γ射线强度较强，所以相对应的测算环境和设备要求多。β放射性气溶胶由于需要测算出子体的平衡程度，但是此条件较难满足，需要在特殊外部条件下，才会提升测量的精准程度。在测量期间，空气的吸收剂量应当符合相对应的照射范围，β放射性气体的浓度值下限应当设定为1.85Bq/L中，测试的上限在1.85×105Bq/L范围内，确保数据均能够在有关的标准测量条件之下，促使空气内部的天然放射性气溶胶的浓度小于1×10-2Bq/L的状态之内，设定β放射性气溶胶的浓度下限不能低于7.4×10-3Bq/L中，上限保持在7.4×102Bq/L内[1]。

2 放射性气体测量

在实验的过程中，需要测试的零件应当使用塑料闪烁装置，采用光电倍增管测量被检测物体所发出的光，将其转换成电信号之后，会经由放大效果处理，转送到相对应的线路管理装置中。塑料闪烁装置有较多的优势，较为明显的是其容易被加工，综合实验的性能较为稳定，不会出现极端的数据状况，耐辐照程度强，闪烁的减弱环节短，由于具备上述的特点，经常会被用于温度高以及空气湿度高的环境条件中。要想提升灵敏效果，工作人员需要加强闪烁装置和放射性气体两者之间的接触范围，例如，可以将塑料闪烁装置做成球形，有利于放射性气体从球腔迅速的穿过。一旦球腔内部被抽空之后，需要工作人员加入85Kr的气体源，以用作刻度测试，85Kr气体源内部的活度应当采用专业的活度测量设备进行检验，经过严格的数据测量之后，会得出相对应标准的活度浓度。塑料闪烁会敏感的感应γ射线，因为在高强度的γ射线区域内采用此种设备，所以需要工作人员在此设备的外部增加12cm厚的铅屏蔽装置，以便于屏蔽外部环境中的γ射线，防止对测量数据产生干扰。经过系统的实验测量之后，分析结果，空气吸收剂量率会在高强度的照射环境状况中，计数率能够低于5cpm。一旦经过检验测量的空气中存在的放射性浓度被测量为1.85Bq/L时，相对应的计数率就会在100cpm之间，时间会被控制在1min之内。经过上述的数据能够得出γ射线以及统计涨落存在误差数据概率较低。

在数据的测量和高计数率中会出现大量的漏计数状况，工作人员需要思考其中的测量过程，尽可能减少相对应的失误率。在早期的设计环节中，应当加强放大装置的输出脉冲宽度，并将其控制在合理的范围数据内（脉冲高度1/2），利用高速信号装置整理电路。大量的实验数据显示，只有在1.85×105Bq/L中，相对应的漏计数会在5%上下，此类漏计数据可以在后期的信息处理环节中被修正。信号处理电路能够以单片机装置为主体，与相对应的率表电路进行对比，具备时间常数会遵循计数率的改动而做以调整、漏计数自主改正以及电子线路自动检验等优势[2]。

3 放射性气溶胶测量

滤纸过滤是一种较为常见的浓缩取样方式，在此过程中，需要工作人员注意的环节是应当把控天然放射行气溶胶的滤纸截留过程。由于天然放射性气溶胶会存在于空气当中，所以在早期的测量环节中，工作人员需要去掉天然放射性气溶胶所带来的干扰。天然放射性气溶胶内部的成分主要为氡子体，其半衰期会普遍存在于164μs-26.8min，大约的浓度会处于10-3-5×10-2Bq/L中，其中是由212Pb以及212Bi所构成的，大约的半衰期为10.6h以及1.1h，浓度大约为3×10-5-1.7×10-3Bq/L。因为我国室内和室外的氡子体存在差值，以至于需要进行测量的装置探测应当设定在下限值，以便于可以和室外的天然放射性气溶胶浓度相吻合。要想减少天然放射性气溶胶对后期测量数据的干扰，需要利用α/β测算的方式。但是在大多数的环境中，由于天然放射性的气溶胶子体难以保证自身的平衡状况，以至于上述比值经常在测量过程中趋于一种不稳定的状态。在此环节中，人工放射性气溶胶的浓度一旦降低，就会导致设备上显示的数据趋于一種浮动的状态，以至于在后期的天然放射性的气溶胶子体中不能减少需要测量的下限。因为人工放射性的气溶胶在本质上是一种存在时间较长的物质，天然的放射性气溶胶半衰期持续时间不长，以至于此测量装置会采用延时计算的方式减少天然放射性气溶胶自身限制性对后期数据的干预性。在前期的设定环节中，无论是测量道还是需要延迟的测量道，均能够及时的计算空气中存在的气溶胶浓度，有效采用延时衰变的方式降低天然放射性气溶胶对后期数据值所带来的干扰。

放射性气溶胶内部存在一些核素，在后期的衰变环节中释放出β以及γ射线，在一定的条件下，还会释放出α射线，所以需要利用高强度的β/γ效率能够将联三苯闪烁装置作为探测媒介，之后在相对应的探头位置上装置一层铝箔，此种放置方式可以减少α粒子进入到闪烁体的概率，但是对β粒子的阻隔效果較差。工作人员需采用光电倍增管装置将光信号转变为电信号，从而对其进行放大处理。因为在测试中所选用的联三苯闪烁装置不会对γ射线有过多的敏感性，所以此实验无需对γ射线做以屏蔽处理。在后期的取样和测量期间，应当保证及时道探头装置以及延迟道探头装置与滤纸存在两毫米的差距。取样气体中会存有放射性的气溶胶残留在滤纸上，在实验时，会先被人工放射性气溶胶所检测出，及时道探头装置经过计算之后，被传送到延迟道探头中，因为时间的延长会促使滤纸上面残留少量的天然放射性气溶胶，并且会由于时间的延长，存在的程度会有所减少，但是对人工放射性气溶胶的干预性不强。滤纸上方的移动速度能够自动判断计数率，并根据其变化进行适当的修正，此类设施中会存在三种不同的滤纸移动速度，可以设定为低速、中速以及高速三种状态，分别为5cm/h/、50cm/h、500cm/h，三种速率之间存在较为稳定的差距，以至于相对应的测量值也会存在一定值的关联。在后期的人工处理环节中，信号处理电路中会参考相对应的漏计数值的干预，将放大装置内部对外输出脉冲宽度设定为固定值，利用高速信号装置的处理，能够保持漏计数据固定在自动修正的环境下，经过多种实验数据分析之后，工作人员能够测定漏计数对后期的数值影响较少[3]。

4 结论

经过上述的分析，可以明确的得出在特殊环境的影响下，气载放射性物质的测量数据，有利于为后期的实验做理论基础。

参考文献

[1]Viviane P.Romani，Vilásia G.Martins，Julie M. Goddard. Radical scavenging polyethylene films as antioxidant active packaging materials[J].Food Control，2020，109.

[2]Luyang Lyu，Li Xiao，Juntao Lu，Lin Zhuang. Manganese carbonate as active material in potassium carbonate electrolyte[J].Chemical Physics Letters，2020，738（1）.

[3]Di Hu，Yuyang Li，Jinlin Mei，Gang Wang etc. High-dispersed Ni-Mo-S active phases within hierarchical pore materials by introducing the cationic protective shell during the impregnation process for hydrodesulfurization[J].Fuel，2020，263.

[4]周喆，王贺南，石雪壵.严重事故下气载放射性排放控制研究[J].中国核电，2018，11（03）：417-421.

收稿日期：2020-02-22

作者简介：朱维韬（1990-），男，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为辐射防护与环境保护，流出物监测。