主动流气式零压差氡析出率测量装置和方法制造方法及图纸

主动流气式零压差氡析出率测量装置和方法

【技术实现步骤摘要】
主动流气式零压差氡析出率测量装置和方法


[0001]本专利技术涉及核辐射测量
，尤其指一种主动流气式零压差氡析出率测量装置和方法
。

技术介绍

[0002]氡在多孔介质内部的迁移主要有扩散和渗流，其中扩散是以浓度梯度作为驱动力，使氡从高浓度区域向低浓度区域迁移的现象；而渗流则是以压力作为驱动力，以空气或水等其他流体作为载体迁移的现象
。
常用的氡析出率测量方法主要有闭环和开环式测量两种方式
。
其中，闭环式测量存在集氡罩内累积氡浓度过高导致的反扩散问题，开环式氡析出率测量方式通过将集氡罩的进气口设置成与外界环境连通，能够避免集氡罩内氡浓度过高导致的反扩散问题，但流量调控时产生的压力会对射气介质表面氡渗流析出产生影响
。
例如，中国专利文献
CN110456405A
公开了一种无流量计静电收集法开环式测氡析出率方法及装置和系统，该方法属于典型的开环式氡析出率测量方法，其通过气泵将外界空气抽入集氡罩，再送入测氡仪，在启动气泵促使外界气体与罩内气体交换的过程中，会在罩内形成相对的负压环境，从而导致射气介质的氡析出率较自然状态下的值变大
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的之一是提供一种能够同时消除反扩散和负压对氡析出率的影响的开环式氡析出率测量装置，以实现更高的测量准确性
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：主动流气式零压差氡析出率测量装置，包括集氡罩
、
>测氡仪和气泵，所述测氡仪和集氡罩的出气口相连，所述集氡罩连接有压差计，所述集氡罩的进气口和出气口均与外界相连并各自连接有气泵，所述气泵能够调节集氡罩进出口的流量，并让集氡罩的内外压力保持平衡
。
[0005]其中，所述气泵的数量可以是两个，所述集氡罩的进气口和出气口各连接一个气泵
。
[0006]进一步地，如果测量地点位于高浓度环境下，所述集氡罩的进气口可以增设吸附净化装置，所述吸附净化装置能够对从外界环境进入的气体进行吸附净化，从而降低进入集氡罩内的气体氡浓度，避免外界过高氡浓度对集气罩内氡累积产生影响
。
[0007]进一步地，所述集氡罩的进气口增设氡浓度监测装置，用于监测吸附净化装置是否失效
。
[0008]其中，所述压差计用于监测集氡罩内外压差，并且通过气泵调节集氡罩进出口的流量，能够驱使显示正压或负压的压差计读数转变为零
(
也即集氡罩内外压差为零
)。
当然，集氡罩进出口的气泵也可以被配置为能够根据压差计的读数来自动增减流量，从而平衡集氡罩内外气压，使得压差计的读数为零
。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种主动流气式零压差氡析出率测量方法，其使用上述的主动流气式零压差氡析出率测量装置进行测量；
[0010]该方法主要包括如下步骤：
[0011]一
、
测量开始前，将集氡罩密闭并标定零压差，粗调进气口和出气口的气泵，使密闭的集氡罩内外压差为零并保持稳定；
[0012]二
、
标定结束后，打开集氡罩一端，将集氡罩扣于待测介质表面，保证其气密性后再细调进气口和出气口的气泵使压差为零，并记录下进出口流量
q
in
与
q
out
，而后开始测量；每过一个测量周期
Δ
T
记录下当前时刻的氡浓度，依次记录下氡浓度
C1、C2、C3……
C
n
……
C
n+i
；其中，
n
为集氡罩内部氡浓度平衡时刻，
i≥6
；
[0013]三
、
结合集氡罩内氡浓度变化微分方程计算出待测介质表面的氡析出率
J
；
[0014]所述集氡罩内氡浓度变化微分方程如下：
[0015][0016]式中，
V
为集氡罩内部容积，单位为
m3；
C
为集氡罩内氡浓度，单位为
Bq/m3；
C0为集氡罩进气口环境氡浓度，单位为
Bq/m3；
t
为累积氡的时间，单位为
s
；
J
为待测介质表面氡析出率，单位为
Bq/m2s
；
S
为集氡罩覆盖待测介质的面积，单位为
m2；
λ
e
为氡的等效衰变系数，
λ
e
＝
λ
b
+
λ
l
+
λ
，
λ
b
为泄露系数，
λ
l
为反扩散系数，
λ
为衰变常数，单位为
s
‑1；
q
in
与
q
out
分别为进气口和出气口的流量，单位为
L/min
；
[0017]解上述氡浓度变化微分方程
(1)
得到：
[0018][0019]进一步地，步骤二中细调气泵时，根据观察到的压差计读数进行如下操作：
[0020]a、
若压差计读数为零，则测氡仪开始测量；
[0021]b、
若压差计读数不为零，则细调气泵：正压则增加出气口气泵流量或减小进气口气泵流量，负压则减小出气口气泵流量或增加进气口气泵流量，直至压差计读数为零后，再开始测量
。
[0022]其中，所述测氡仪的测量时间不少于集氡罩内部氡浓度稳定的时间
。
[0023]进一步地，在低浓度的环境下测量时，其环境浓度较低，可将其忽略，即，
C0＝0；
[0024]或者是，在高浓度的环境下测量时，利用设于集氡罩进气口的吸附净化装置对从外界环境进入的气体进行吸附净化，降低进入集氡罩内的气体氡浓度，使得进入集氡罩内的气体氡浓度
C0趋近于
0Bq/m3(
即
C0≈0Bq/m3)
，再重复上述步骤一的标定零压差步骤，然后再细调气泵使压差为零，继续上述测量步骤；
[0025]则简化上述方程
(2)
得到：
[0026][0027]进一步地，上述方法还可以包括以下步骤：
[0028]四
、
利用上述测量值
C1、C2、C3……
C
n
……
C
n+i
进行拟合，结合拟合曲线得到的平衡浓度；
[0029]当且则集氡罩
(4)
内氡浓度趋于稳定，此时使用下式计算氡析出率
J
：
[0030][0031]当
q
out
＞＞
λ
e
V
，则可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
主动流气式零压差氡析出率测量装置，包括集氡罩
(4)、
测氡仪
(7)
和气泵
(1)
，所述测氡仪
(7)
和集氡罩
(4)
的出气口相连，其特征在于：所述集氡罩
(4)
连接有压差计
(5)
，所述集氡罩
(4)
的进气口和出气口均与外界相连并各自连接有气泵
(1)
，所述气泵
(1)
能够调节集氡罩
(4)
进出口的流量，并让集氡罩
(4)
的内外压力保持平衡
。2.
根据权利要求1所述的主动流气式零压差氡析出率测量装置，其特征在于：所述集氡罩
(4)
的进气口还连接有吸附净化装置
(2)
，所述吸附净化装置
(2)
能够对从外界环境进入的气体进行吸附净化，从而降低进入集氡罩
(4)
内的气体氡浓度
。3.
根据权利要求2所述的主动流气式零压差氡析出率测量装置，其特征在于：所述集氡罩
(4)
的进气口设有氡浓度监测装置，用于监测吸附净化装置
(2)
是否失效
。4.
主动流气式零压差氡析出率测量方法，其特征在于，使用权利要求1‑3中任意一项所述的主动流气式零压差氡析出率测量装置进行测量；该方法包括如下步骤：一
、
测量开始前，将集氡罩
(4)
密闭并标定零压差，粗调进气口和出气口所连的气泵
(1)
，使密闭的集氡罩
(4)
内外压差为零并保持稳定；二
、
标定结束后，打开集氡罩
(4)
一端，将集氡罩
(4)
扣于待测介质表面，保证其气密性后再细调进气口和出气口所连的气泵
(1)
使压差为零，并记录下进出口流量
q
in
与
q
out
，而后开始测量；每过一个测量周期
Δ
T
记录下当前时刻的氡浓度，依次记录下氡浓度
C1、C2、C3……
C
n
……
C
n+i
；其中，
n
为集氡罩
(4)
内部氡浓度平衡时刻，
i≥6
；三
、
结合集氡罩内氡浓度变化微分方程计算待测介质表面的氡析出率
J
；所述集氡罩内氡浓度变化微分方程如下：式中，
V
为集氡罩
(4)
内部容积，单位为
m3；
C
为集氡罩
(4)
内氡浓度，单位为
Bq/m3；
C0为集氡罩
(4)
进气口环境氡浓度，单位为
Bq/m3；
t
为累积氡的时间，单位为
s
；
J
为待测介质表面氡析出率，单位为
Bq/m
2 s
；
S
为集氡罩
(4)
覆盖待测介质的面积，单位为
m2；
λ
e
为氡的等效衰变系数，
λ
e
＝
λ
b
+
λ
l
+
λ
，
λ
b
为泄露系数，
λ
l...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶勇军，周宁，夏铭，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：