一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法技术

本发明专利技术属于辐射防护技术领域，涉及一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法。所述的设计与建造方法依次包括如下步骤：结构与屏蔽设计、低本底建造和屏蔽材料比选、模拟计算、通风系统设计、结构件制造加工控制、施工控制、验收测量。利用本发明专利技术的大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，可以大幅降低设计与建造的实验室的天然放射本底。

【技术实现步骤摘要】
一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法
本专利技术属于辐射防护
，涉及一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法。
技术介绍
随着公众环保意识的提高，特别是日本福岛核事故后，核与辐射安全备受关注，核事故以及其它自然灾害后如何对大量样品进行精准的取样分析，成为摆在核与辐射环境安全监控应急中的难题。在此背景下，大空间低本底实验室的概念应用而生。低本底实验室是环境放射性测量、人体内污染监测等低水平辐射测量分析工作的基础。考虑核与辐射事故情况下，需要开展大量样品的精准测量工作，如何设计和建造大空间低本底实验室成为近年我国辐射防护领域的一项迫切任务，但在此方面进展还较小。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，以大幅降低设计与建造的实验室的天然放射本底。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，所述的设计与建造方法依次包括如下步骤：结构与屏蔽设计、低本底建造和屏蔽材料比选、模拟计算、通风系统设计、结构件制造加工控制、施工控制、验收测量。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的结构与屏蔽设计步骤采用低本底混凝土浇筑配合铅/碳钢/不锈钢板多层屏蔽方案。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的低本底建造和屏蔽材料比选步骤对铅、铁和不锈钢屏蔽材料中的主要放射性核素进行放射性比选。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的主要放射性核素为235U、226Ra、232Th、40K、137Cs、60Co、210Pb。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的模拟计算步骤包括混凝土中发射的光子能量分析、源项分析、建立混凝土结构模型与增加屏蔽层结构模型。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的通风系统设计步骤中增加风冷恒温恒湿空气处理机组，增加活性炭吸附装置或放射性气溶胶的空气净化装置。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的通风系统设计步骤中增加实验室内的通风换气次数、保持室内为正压和/或对墙面贯穿孔采取密封。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的结构件制造加工控制步骤中制造加工控制的结构件包括钢制预埋件、屏蔽门、屏蔽结构件。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的结构件制造加工控制步骤中对结构件所用材料、运输、制造全过程进行放射性低本底控制。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其中所述的施工控制步骤中对所用辅材及工具严格控制，避免造成污染；交叉作业时做好衔接，避免作业由于施工或用材不当造成污染。本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，可以大幅降低设计与建造的实验室的天然放射本底。附图说明图1为示例性的本专利技术的大空间低本底放射实验室的设计与建造方法设计与建造的实验室的结构简图。该实验室由混凝土层1、屏蔽门2、通风系统3、屏蔽层4、实验室内部空间组成。在混凝土层1的内部空间的下部再设屏蔽层4，屏蔽层4内形成实验室内部空间。通风系统3的底部与实验室内部空间的顶部5相连，通风系统3穿过屏蔽层4。在混凝土层1的侧面外侧设计建造有屏蔽门2。模拟计算测量点7位于实验室内部空间正中间距离地面6位置为1米处。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作出进一步的说明。示例性的本专利技术的大空间低本底放射实验室的设计与建造方法如下所示。1本底调查低本底实验室内本底主要由以下四方面构成：宇宙射线、氡、地球天然γ辐射和建筑材料中核素产生的辐射。首先对低本底实验室拟建地址区域环境辐射水平进行调查，了解宇宙射线在区域所贡献的空气吸收剂量率。对实验室拟建区域的地球天然γ辐射(如土壤、水、空气)进行测量，为后期模拟计算提供准确数据。特别是依据GB/T11743-2013《土壤中放射性核素的γ能谱分析方法》对周围土壤进行分析，必要时要更换周围土壤以达到降低环境本底的目的。2结构与屏蔽设计一般推荐在地下建设低本底实验室，地上建筑物也能起到屏蔽宇宙射线的作用，有效降低宇宙射线对实验室本底值的贡献。实验室结构设计采用低本底混凝土浇筑配合铅/碳钢/不锈钢板等多层屏蔽方案，充分考虑结构的安全性、可靠性。3低本底建造和屏蔽材料比选所用材料包括建造和屏蔽材料必须经过材料比选，材料比选作为低本底屏蔽系统实施的最重要的一个环节，其对低本底实验室的本底起着决定性作用。材料比选所用的分析方法依据GB/T11743-2013《土壤中放射性核素的γ能谱分析方法》、GB/T11743-1989《用半导体γ谱分析低比活度γ放射性样品的标准方法》和GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》。为保证低本底实验室建成后的本底值达到设计指标，低本底实验室所用的建筑材料和预埋件必须经过严格的本底比选。所用的铅、铁和不锈钢等屏蔽材料对铅室内空气吸收剂量率的影响较大，必须对材料中的235U、226Ra、232Th、40K、137Cs、60Co、210Pb等主要放射性核素经过放射性比选后选取低放射性材料进行加工制造。4模拟计算4.1混凝土中发射的光子能量分析4.1.1238U衰变为234Th，后者衰变为234mPa，进而开始234U的衰变链因234Th(25.5h)和234mPa(1.17min)的半衰期较短，与238U处于长期平衡(活度相等)。234U半衰期较长不需要考虑其后的衰变。所以，仅考虑238U、234Th、234mPa衰变发射的一系列X、γ光子。发射的光子：0.063(3.5％)、1.093(4％)、0.765(0.30％)、1.100(0.6％)、0.100(50％)、0.70(24％)、0.90(70％)。4.1.2232Th衰变为228Ra，后者衰变为228Ac，进而进入衰变链，直到衰变为208Pb(稳定)由于相比232Th(1.41×1010a)的半衰期，中间衰变的核素的半衰期很短，与232Th处于长期平衡(活度相当)。所以，考虑232Th、228Ra、228Th、224Ra、220Rn、216Po、212Pb、212Bi、208Tl衰变发射的一系列X、γ光子。发射的光子：0.34(15％)、0.908(25％)、0.96(20％)、0.084(1.6％)、0.214(0.3％)、0.241(3.7％)、0.55(0.07％)、0.239(47％)、0.3(3.2％)、0.04(2％)、0.727(7％)、1.620(1.8％)、0.511(23％)、0.583(86％)、0.86(12％)、2.614(100％)。4.1.3226Ra衰变为222Rn，后者衰变为218Po，进而进入衰变链，直到衰变为210Pb(21a)由于210Pb的半衰期较长，不需要考虑其后的衰变。所以考虑226Ra、222Rn、218Po、214Pb、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其特征在于，所述的设计与建造方法依次包括如下步骤：结构与屏蔽设计、低本底建造和屏蔽材料比选、模拟计算、通风系统设计、结构件制造加工控制、施工控制、验收测量。

【技术特征摘要】
1.一种大空间低本底放射实验室的设计与建造方法，其特征在于，所述的设计与建造方法依次包括如下步骤：结构与屏蔽设计、低本底建造和屏蔽材料比选、模拟计算、通风系统设计、结构件制造加工控制、施工控制、验收测量。2.根据权利要求1所述的设计与建造方法，其特征在于：所述的结构与屏蔽设计步骤采用低本底混凝土浇筑配合铅/碳钢/不锈钢板多层屏蔽方案。3.根据权利要求1所述的设计与建造方法，其特征在于：所述的低本底建造和屏蔽材料比选步骤对铅、铁和不锈钢屏蔽材料中的主要放射性核素进行放射性比选。4.根据权利要求3所述的设计与建造方法，其特征在于：所述的主要放射性核素为235U、226Ra、232Th、40K、137Cs、60Co、210Pb。5.根据权利要求1所述的设计与建造方法，其特征在于：所述的模拟计算步骤包括混凝土中发射的光子能量分析、源项分析、建立混凝土结构模型与增...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓渭，李小明，郭俊，李金艳，郭朝选，张艾明，李健，胡朝，杨彪，张铻，李龙，陈立，赵强，白文婷，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14