一种测量制造技术

本发明专利技术公开了一种测量

【技术实现步骤摘要】
一种测量85Kr的内充气探测器
本专利技术涉及放射性85Kr测量
，尤其涉及一种用于核电厂气态流出物中放射性85Kr测量的内充气探测器。
技术介绍
核能被看作是解决人类当前及未来一段时间内能源危机最有希望的技术手段之一，核安全是核能事业健康发展的重要保障。对于核电厂日常运行，流出物排放量监测是保障核安全的重要措施。国家核安全监管部门和核电厂运营单位历来十分重视，采取了多种技术措施对流出物中的人工放射性核素进行监测。然而由于测量手段和测量仪器发展水平的限制，核电厂正常运行中85Kr的排放水平一直缺乏有效的监测手段。只能根据国家相关（GB6249-2011）规定，按探测限的二分之一取值进行估计，结果造成核电厂惰性气体排放量的过高统计，夸大了核电厂运行期间气态放射性流出物对周围人员和环境的辐射影响。目前国内核电厂气态流出物中惰性气体排放活度测量，是基于现场气体取样实验室分析完成的。其过程是首先采用3L气体钢瓶进行采样，然后运至放射性实验室中使用高纯锗γ谱仪上进行离线测量。由于85Kr的γ分支比很低（仅为0.434%），高纯锗探测效率不高，加之天然本底对85Kr特征峰的干扰。使得这种测量方式能达到的探测限较高，约为50kBq/m3~100kBq/m3。实践中，该方法仅在废气处理系统（TEG）和安全壳内大气监测系统（ETY）约定排放时可监测到85Kr，而核辅助厂房通风系统（DVN）烟囱连续排放的85Kr含量一般低于探测下限，无法实现对85Kr的准确定量分析。
技术实现思路
针对γ谱仪测量系统存在的探测限过高的问题，本专利技术提供了一种通过探测β射线来降低探测限的内充气85Kr探测器。本专利技术的测量85Kr的内充气探测器，包括阀门、屏蔽体、不锈钢外壳、塑料闪烁体、光耦合剂、紧固接口、阻尼硅胶、光电倍增管、集成核电子学模块，还包括进样与流洗通道、密闭样品室、反射隔离膜，所述阀门安装在进样与流洗通道上；所述密闭样品室位于不锈钢外壳和塑料闪烁体之间；所述反射隔离膜蒸镀在塑料闪烁体表面，将密闭样品室和塑料闪烁体隔开；所述光电倍增管通过光耦合剂与塑料闪烁体耦合，其后端连接集成核电子学模块；所述屏蔽体包裹在整个探测器的外层。所述密闭样品室形状为圆台形，进样一端小于测量一端，这样既减小了探测器死体积，也利于测量完成后密闭样品室的流洗。所述不锈钢外壳与塑料闪烁体通过粘合剂和机械压合的形式密封连接，确保探测器在宽范围的正负气压范围内能长时间保持气密性。所述塑料闪烁体具有良好的机械加工性能，其厚度既要保证β射线能沉积全部能量，又要使探测器具有较低的本底，优化设计的结果为3mm~8mm。所述反射隔离膜为原子沉积法制备的致密金属复合膜，从内到外的镀层材料分别为氧化铝、铝，膜层厚度合计为300nm~500nm。所述屏蔽体采用多层复合结构，主屏蔽材料为5cm老铅，铅的内层依次内衬1mm的镉、2-5mm的铜片及3mm的聚乙烯；铅的外壁包裹不锈钢，起支撑固定作用。本专利技术公布的一种测量85Kr的内充气探测器，通过优化结构设计，将待测85Kr气体引入探测器内部，实现对分支比更大的β射线测量。并且，采用多种技术途径降低本底水平，能将现行测量方法的85Kr探测下限降低约3个量级，有希望实现对DVN烟囱连续排放的85Kr含量的准确测量。附图说明图1是本专利技术的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合一个个具体的实施例对本专利技术作进一步地详细描述。一种测量85Kr的内充气探测器实施例：参见图1，本专利技术的测量85Kr的内充气探测器，包括气体处理模块1、阀门2、进样与流洗通道3、屏蔽体4、不锈钢外壳5、密闭样品室6、反射隔离膜7、塑料闪烁体8、光耦合剂9、紧固接口10、阻尼硅胶11、光电倍增管12、集成核电子学模块13、PC终端14。所述气体处理模块1通过阀门2与进样与流洗通道3相连，其功能是实现对85Kr气体的取样、富集与转移；所述阀门2安装在进样与流洗通道3上，气体转移过程中阀门打开，转移完成后阀门关闭；所述密闭样品室6位于不锈钢外壳5和塑料闪烁体8之间；所述反射隔离膜6蒸镀在塑料闪烁体8表面，将密闭样品室6和塑料闪烁体8隔开；所述光电倍增管12通过光耦合剂9与塑料闪烁体8耦合，其后端连接集成核电子学模块13，如ORTEC公司生产的Digi-base；所述集成核电子学模块13通过USB线或网线与PC终端14连接，PC终端14安装有测量控制软件，实现对整个测量过程的控制与数据处理；所述屏蔽体4包裹在整个探测器的外层。测量前必须对探测器的探测效率进行标定，标定的方法可以采用相对效率法。首先通过反应堆辐照或其他方式获取85Kr原料气，采用已知端效应的正比计数管测量辐照气体比活度，取一定体积标定气体充入探测器，通过测量净计数计算出探测效率。探测器一次测量过程是：气体处理模块1收集一定量含85Kr待测样品气体，通过处理后充入探测器密闭样品室6。85Kr衰变时放出的β射线穿过反射隔离膜7在塑料闪烁体8沉积能量，并引起闪烁体发光。闪烁光通过光耦合剂9进入光电倍增管12，在其中引发电子倍增，形成电脉冲信号。电脉冲信号在集成核电子学模块13内放大成形，并被其中的多道分析器记录。计数信息通过USB线传输至PC终端14，通过与本底的对比分析即可获取85Kr总的比活度信息。测量完成后，通过真空泵将样品室5内气体压力抽至100Pa，接着通入氦气至1atm，然后再次将气压抽至100Pa，如此反复多次，实现对样品室的流洗，为下次测量做好准备。由上可知，实施本专利技术，具有以下有益效果：本专利技术提供了一种用于核电厂气态流出物中放射性85Kr测量的内充气闪烁体探测器。一方面，通过巧妙的结构设计，使探测器在宽范围的正负压范围内能保持良好的气密性，可满足长时间的测量需求。另一方面，采用机械性能良好的塑料闪烁体，并对其厚度进行优化计算，既确保对β射线的完全搜集，又使探测器具有很低的本底水平。此外，采用气相沉积法蒸镀的致密金属复合膜，不但能有效提高闪烁光的收集效率，又能显著减小探测器的记忆效应，确保多次重复测量的一致性。本专利技术描述的探测器与其它内充气气体探测器（如正比计数管、气体电离室等）相比，对充入气体样品成分变化不敏感，不需要特别复杂的气路流程去除O2、H2O等负电性气体；与内充气液闪探测器相比，不需要在低温（液氮）条件下转移85Kr气体。一种测量85Kr的内充气探测器针对性解决了当前核电厂流出物中85Kr活度定量分析的难题，具有加工成本低，体积小，探测效率高，皮实性好的优点，对其应用可产生很高的科学及商业价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量

【技术特征摘要】
1.一种测量85Kr的内充气探测器，包括阀门（2）、屏蔽体（4）、不锈钢外壳（5）、塑料闪烁体（8）、光耦合剂（9）、紧固接口（10）、阻尼硅胶（11）、光电倍增管（12）、集成核电子学模块（13），其特征在于：还包括进样与流洗通道（3）、密闭样品室（6）、反射隔离膜（7）；所述阀门（2）安装在进样与流洗通道（3）上；所述密闭样品室（6）位于不锈钢外壳（5）和塑料闪烁体（8）之间；所述反射隔离膜（6）蒸镀在塑料闪烁体（8）表面，将密闭样品室（6）和塑料闪烁体（8）隔开；所述光电倍增管（12）通过光耦合剂（9）与塑料闪烁体（8）耦合，其后端连接集成核电子学模块（13）；所述屏蔽体（4）包裹在整个探测器的外层。2.根据权利要求1所述的测...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾军，王红侠，向永春，郝樊华，迮仁德，向清沛，罗飞，胡根，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51