基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法，包括以下步骤：步骤A，确定代替气体源的固态标准点源，该固态标准点源发出的射线与所述气体源发出的射线性质相同；步骤B，将取样容器划分为若干个小体积元；步骤C，依次将固态标准点源放在各小体积元的中心，并计算固态标准点源在每个小体积元处时的符合探测效率；步骤D，对各小体积元处的符合探测效率进行加权求和，得到整个取样容器的符合探测效率。本发明专利技术为符合监测系统(监测仪)生产厂家或用户单位提供一种新的对短寿命气体核素进行符合探测效率刻度的方法，成本低，操作简单。

Calibration method of coincidence detection efficiency based on solid-state point source to simulate short-lived gas source

【技术实现步骤摘要】
基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法
本专利技术属于核工业
，特别涉及一种基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法。
技术介绍
随着核技术和核能应用的快速发展，人们的生活得到了极大的便利；但是，由于核技术和核能涉及放射性物质或各类射线装置，如核电作为一种清洁能源，但仍然存在核泄漏的可能性；医用放射性诊断技术为病人疾病诊断提供了可靠的依据，诊断设备同样存在射线泄漏污染环境、造成人员伤亡的可能。为了更好地利用好核技术和核能并使其处于可控制状态，我们需要有各种不同功能的仪器设备对核技术应用装置、核反应堆进行不间断的监控，如核电站一回路压力边界泄漏监测系统、剂量监测仪等。由于放射性场所泄漏量一般较小，实际监测要求监测仪表灵敏度高、探测下限较低。仪器的探测下限LD由下式确定：上式中，Nb为本底计数，tb为本底测量时间，ε为探测效率，V为样品体积，η为与被测量射线的分支比和核素衰变常数有关的常量。从上式可知，降低仪器自身的本底计数和提高监测仪器对监测核素的探测效率都可以有效地降低测量仪器的探测下限。一般来说，监测系统探测效率的提高具有相当的难度，但可以通过对探测取样装置进行屏蔽或采取其它方式以降低本底来达到降低探测下限的目的。对于监测每次衰变同时发射2个及以上射线的核素且不适宜对测量系统进行屏蔽的情况，采用符合法测量是降低整个测量系统本底的有效手段之一。基于符合法的测量系统监测结果的准确性与测量系统各部分的性能有关，其中测量取样系统的探测效率的准确性是关键的因素。通常，在测量之前需要对测量取样系统进行符合效率的刻度，以确定系统对某种放射性物质测量效率的大小，因此符合探测效率刻度方法选择和实施是监测系统的关键技术。目前，探测取样系统探测效率的刻度方法主要有：有源刻度法和基于蒙特卡罗方法(MC)的无源法。(一)有源刻度法有源刻度法是指通过对已知放射性的活度、能量、分支比的标准点源(或面源、体源)的测量来得到在某特定条件下取样测量系统对特征能量射线的探测效率。有源效率刻度方法流程示意图如图1所示。(二)MC刻度法MC刻度法是指通过MC软件方法模拟射线在取样探测系统中的活动过程，从而得出探测系统对特征能量射线的探测效率。MC刻度方法流程示意图如图2所示。上述两种方法的缺点如下：1、有源效率刻度方法利用的是相对测量法进行效率刻度，对硬件设备工作条件的同一性要求比较高；对于短寿命的气态核素由于其半衰期短、不利于保存，利用气态标准源来刻度符合测量系统的探测效率成本较高、复杂，不能随时随地进行刻度。2、MC刻度方法是通过建立与刻度系统完全相同的模型来进行计算，从而获得系统的符合探测效率。往往实际生产中标称性能相同的一批次的产品的实际性能参数也存在着一定的差异，如果用其中一个产品的模拟结果代替其它产品则会产生一定误差；另外，对于使用中某些性能参数发生变化(但是无法量化变化量)的设备无法进行模拟计算；且模拟计算结果都需要利用实验来进行验证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中短寿命气态核素监测系统或监测仪符合探测效率刻度成本高、复杂的问题，提供一种基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法，成本低，操作简单。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法，其特点是包括以下步骤：步骤A，确定代替气体源的固态标准点源，该固态标准点源发出的射线与所述气体源发出的射线性质相同；步骤B，将取样容器划分为若干个小体积元；步骤C，依次将固态标准点源放在各小体积元的中心，并计算固态标准点源在每个小体积元处时的符合探测效率；步骤D，对各小体积元处的符合探测效率进行加权求和，得到整个取样容器的符合探测效率。作为一种优选方式，所述步骤C中，固态标准点源在第i个小体积元处时的符合探测效率εi为：其中，nrc为在没有放射源的情况下，探测系统正常工作时测量探测器本身以及环境所产生射线形成的偶然符合计数，nic为固态标准点源放在第i个小体积元的中心处后，在探测系统正常工作时取样容器内两个探测器形成的信号符合，A为固态标准点源的活度。作为一种优选方式，所述步骤D中，固态标准点源在第i个小体积元处的符合探测效率在整个测量系统中占有的权重因子为：其中，Si为第i个小体积元的体积，S为取样容器的容积；整个取样容器的符合探测效率为：其中，m为小体积元的总数。与现有技术相比，本专利技术为符合监测系统(监测仪)生产厂家或用户单位提供一种新的对短寿命气体核素进行符合探测效率刻度的方法，成本低，操作简单。附图说明图1为有源效率刻度流程示意图。图2为MC刻度方法流程示意图。图3为符合测量取样容器示意图。图4为图3的俯视图。图5为取样容器坐标定义示意图。图6为本专利技术方法流程示意图。图7为取样容器体积元划分示意图(俯视图)。图8为符合测量系统框图。具体实施方式监测系统通过分析放射性场气态介质或其它介质中某种特定核素的含量，判断是否发生泄漏及泄漏量的大小。有些场所不适宜将测量仪器放置在现场，为了得到合适的样品需要对放射性场所进行取样，将放射性介质抽取到取样容器，然后再对样品进行分析。技术原理的说明以压水堆一回路13N监测系统为例进行说明(其它短寿命核素刻度方法类似)：反应堆冷却剂H2O中13N来源于如下核反应：堆芯裂变中子与水中氢核发生弹性散射产生反冲质子，大于一定能量(E＝5.555MeV)的反冲质子与水中的16O发生核反应产生13N，即13N为β+放射性核素，β+半衰期为9.96min。β+粒子与物质相互作用发生正电子湮没效应，发射两个能量均为0.511Mev的光子，且两个光子向相反方向运动。如果一回路发生泄漏，13N将均匀的分布在安全壳内空气中，监测系统将安全壳内气体抽入取样探测容器，测量取样气体中能量为0.511MeV的γ射线计数率，就可以得到取样空气中13N的放射性活度，再经过用专门计算方法确定的泄漏率传输系数的换算，就可以求出反应堆一回路压力边界的水的泄漏率。13N核素发生β+衰变湮灭后产生两个能量均为0.511MeV且方向相反的γ光子，这是一个符合事件。因此，可以利用符合探测装置对这些符合事件进行探测，符合测量取样容器如图3、4所示。取样容器内部有2个圆柱空腔用于放置探测器，每个圆柱空腔内直径为90mm，不锈钢厚度为(1±0.1)mm(实验过程中可以忽略壁厚影响)，圆柱空腔高度为(83±0.5)mm，取样容器总高度为(85±0.5)mm。利用抽气泵将取样气体抽入取样容器中，安装在取样容器内的探测器对气体进行测量，通过后面数据处理单元对测量数据进行相应的处理，进而可以得到一回路的泄漏率。基于符合法的多探测器监测系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤A，确定代替气体源的固态标准点源，该固态标准点源发出的射线与所述气体源发出的射线性质相同；/n步骤B，将取样容器划分为若干个小体积元；/n步骤C，依次将固态标准点源放在各小体积元的中心，并计算固态标准点源在每个小体积元处时的符合探测效率；/n步骤D，对各小体积元处的符合探测效率进行加权求和，得到整个取样容器的符合探测效率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，确定代替气体源的固态标准点源，该固态标准点源发出的射线与所述气体源发出的射线性质相同；
步骤B，将取样容器划分为若干个小体积元；
步骤C，依次将固态标准点源放在各小体积元的中心，并计算固态标准点源在每个小体积元处时的符合探测效率；
步骤D，对各小体积元处的符合探测效率进行加权求和，得到整个取样容器的符合探测效率。


2.如权利要求1所述的基于固态点源模拟短寿命气态源的符合探测效率刻度方法，其特征在于，所述步骤C中，
固态标准点源在第i个小体积元处时的符合探测效率εi为：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵越，屈国普，张文利，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43