气态氚活度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种低活度的气态氚活度测量方法，该方法应用于气态氚活度测量装置，该方法包括对气态氚样的采集，以及没有标准气态氚样时对测量结果的标定，以及利用标定结果，实现对未知活度的气态氚样进行活度测量。对高活度的氚样，选用不同体积的缓冲瓶将氚样进行稀释。测量结束后，根据测量的活度采用不同方法对正比计数器进行清洗，尽量减小残留气态氚对正比计数器的记忆效应。本发明专利技术能够有效利用已知活度的氚样进行标定，实现对不同活度氚样的有效测量，得到更为精确的活度值，提高了低本底气态氚活度测量方法的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种放射性气体的活度测量方法，尤其涉及一种。
技术介绍
氚又称为超重氢，是氢的同位素之一。它是一种广泛存在于自然界的重要天然放射性核素也是一种低能β发射体。自然界中天然存在的氚极微，主要由宇宙射线中的种子和质子轰击大气层中的16O和14Ν形成。近年来，在人类开展产氚活动之后，各种以气体、液体或固体形式排放到地表或大气中的氚构成环境氚源的重要部分。氚作为裂变动力运行堆排放的重要放射性气体核素，各种核设施泄漏入周围环境的氚，会造成周围环境大气氚活度的升高。而工作在核电站反应堆厂房及有关辅助厂房的工作人员必然会通过各种途径摄入氚，从而造成一定程度的内照射伤害。因此，如何高精度地测量空气中的氚活度是气态氚测量的一个关键问题。活度，也叫衰变率，指样品在单位时间内衰变掉的原子数，即某物质的“有效浓度”，或称为物质的“有效莫尔分率”。目前氚活度测量的方法主要包括，一是直接方法:采用气体探测器如电离室、正比计数器进行气体的测量，二是间接方法:将氚催化氧化成氚化水之后利用闪烁体探测器进行测量。两者面向不同的测量对象，前者的优点是连续直接测量，得到结果快、高效，但灵敏度低，只能用于放射性工作场所中氚的测量，后者灵敏度相对高些，简单、可处理大量样品，但是无法实现对气态氚的直接测量，且将气态氚转化成液态氚后，一方面提高了测量的难度，另一方面也降低了数据的精确度。氚发射的β粒子平均能量5.72keV，最大能量18.6keV。电离室只能对较大活度的氚进行测量，因能量小，低活度的氚电离室无法响应。而采用正比计数器，将高压加到一定值，可以探测到信号。但如果使用空气作为工作气体，β粒子相对α粒子在高压下电离的粒子对要少的多，不利于气态氚的测量，如果采用Pio气体(90%氩气+10%甲烷)，测量效果好很多，具体原理为:在正比计数器里空气样品中的氚同PlO气体混合加高压后，所产生的离子数由于阳极丝周围强电场的气体放大作用而倍增。这种放大足以产生可探测到的电荷脉冲。正比计数器输出脉冲幅度与初始电离有正比关系，可以用来计数单个粒子，并根据输出信号的脉冲高度来确定入射辐射的能量。其次，由于环境中存留的少量氚会使测量装置内也保留少量氚气，形成本底值和探测下限，造成记忆效应，只能对较大活度的氚进行测量，而对于活度低的气态氚，则无法响应、或数据出现偏差，影响测量的精确度。基于标准气态氚样太难获得，一般情况下无法对正比计数器的测量结果进行标定。因此，仍然存在很多问题，例如，1.如何将正比计数器内的工作气体由空气换为Pio气体，以提高探测器的探测效率；2.正比计数器中大量的雪崩作用是其输出信号为脉冲信号的主要原因，传统的测量装置不能准确处理、分析正比计数器输出的信号，可能会出现核辐射信号被淹没或者谱峰重叠现象的发生，造成“误计”、“漏计”的现象，因此，亟需一种能够便捷对空气中气态氚进行快速充气测量的装置；3.如何尽量减小残留气态氚对正比计数器的记忆效应，并利用已知活度的氚样进行标定，实现对不同活度氚样的有效测量，得到更为精确的活度值，提高了低本底的准确性。4.如何有效利用已知活度的氚样进行标定，实现对不同活度氚样的有效测量，得到更为精确的活度值，提高了低本底的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种解决上述问题，能实现对低能量的环境气体中气态氚活度的有效测量的。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的: 一种，该方法应用于气态氚活度测量装置，该气态氚活度测量装置具体结构如下: 一种气态氚活度测量装置，包括探测单元、信号获取单元和中央处理器，所述信号获取单元将探测单元检测到的信号形成对应幅度的脉冲信号，并送入中央处理器中计数、分析和处理，还包括一真空单元； 所述真空单元包括一个三通，所述三通一端连接真空表，另外两端分别连接一主管道； 其中一主管道与探测单元连通，且该主管道上设有阀门； 另一主管道远离三通的一端分为四个自带阀门的支管道，分别一一对应连通真空抽气泵、氦检漏仪和两个气体瓶； 所述探测单元包括一个或多个正比计数器，每个正比计数器仅有一个供气体出入的气体出入口，所述气体出入口上设有阀门，且均能分别通过阀门与对应主管道连通； 所述阀门均与中央处理器相连，由中央处理器控制其开合。作为优选:所述信号获取单元为一路或多路连接电荷灵敏前置放大器的多道幅度脉冲分析器，且为一路时，电荷灵敏前置放大器与一正比计数器的高压端口可拆卸连接，为多路时，多个电荷灵敏前置放大器与多个正比计数器的高压端口一一对应相连，多道幅度脉冲分析器与中央处理器相连。作为优选:所述正比计数器仅有一个气体出入口具体为，所述正比计数器为封闭了一个气口的流气式正比计数器。作为优选:所述正比计数器具体为，包括作为阴极的密封中空金属罩、金属罩内部作为阳极的芯线、固定在金属罩上与芯线连接的高压接头，所述金属罩上仅设有一个与其内部连通的气体出入口。作为优选:所述高压接头位于金属罩一端，所述气体出入口位于金属罩另一端。作为优选:当正比计数器为多个时，每个正比计数器的体积大小各不相同。利用以上气态氚活度测量装置，我们设计了一套，该方法应用于气态氚活度测量装置，所述装置包括两个气体瓶和数个正比计数器，其中，两个气体瓶，一个为工作气体瓶装PlO气体，一个为样品瓶装氚气或环境气体，所述环境气体为检测环境中带氚的空气，该方法包括以下步骤: 1)探测器的标定； 11.清洁一已知体积的样品瓶； 12.针管注入已知活度的氚气至样品瓶中； 13.静置样品瓶至其中气体扩散均匀； 14将一正比计数器抽真空，并将步骤13得到的气体转移至该正比计数器中； 15.将工作气体瓶中的PlO充入正比计数器内，至一个大气压，静置至混合均匀； 16.加高压，设定测量时间进行测量； 17.测量结束后，将测量结果与理论计算值进行比较，计算出相对探测效率作为标定； 18.清洁正比计数器； 2)未知活度的氚活度测量； 21.利用已知体积的样品瓶收集未知活性的环境气体； 22.将一正比计数器抽真空，充入步骤21中样品瓶内的环境气体； 23.将工作气体瓶中的PlO充入正比计数器内，至一个大气压； 24.设置测量时间，开启高压进行测量； 25.测量结束后，根据标定的探测效率和本次测量得到的计数值，计算出活度值。作为优选:所述步骤11具体为: Ila.将样品瓶抽真空； Ilb.充入一个大气压的洁净空气。作为优选:所述18具体为，将正比计数器抽真空，再加入PlO气体，如此反复直至测得正比计数器内的氚气活度接近本底值。作为优选:所述步骤11和12间还包括步骤a:判断已知活度的氚样的活度，总量超过104Bq则进行稀释。作为优选:所述正比计数器抽真空的真空度为IOOPa 500Pa。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:以气态氚活度测量装置为基础，能够高效、快速的测量气态氚的活度，尤其是实现对低活度气态氚活度的准确测量，本专利技术具有低本底、低探测限，通过精密的真空表可以严格控制充入气体的量，实现更为准确的测量。气态氚活度测量装置利用正比计数器作为探测单元，通过真空单元对正比计数器进行气体的抽出、充入控制，可以更换正比计数器内的工作气体，克服了空气做工作气体时，β粒子相对α粒子在高压下电离的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气态氚活度测量方法，其特征在于：该方法应用于气态氚活度测量装置，所述装置包括两个气体瓶和数个正比计数器，其中，两个气体瓶，一个为工作气体瓶装P10气体，一个为样品瓶装氚气或环境气体，所述环境气体为检测环境中带氚的空气，该方法包括以下步骤：1）探测器的标定；11.清洁一已知体积的样品瓶；12.针管注入已知活度的氚气至样品瓶中；13.静置样品瓶至其中气体扩散均匀；14将一正比计数器抽真空，并将步骤13得到的气体转移至该正比计数器中；15.将工作气体瓶中的P10充入正比计数器内，至一个大气压，静置至混合均匀；16．加高压，设定测量时间进行测量；17.测量结束后，将测量结果与理论计算值进行比较，计算出相对探测效率作为标定；18.清洁正比计数器；2）未知活度的氚活度测量；21.利用已知体积的样品瓶收集未知活性的环境气体；22.将一正比计数器抽真空，充入步骤21中样品瓶内的环境气体；23.将工作气体瓶中的P10充入正比计数器内，至一个大气压；24.设置测量时间，开启高压进行测量；25.测量结束后，根据标定的探测效率和本次测量得到的计数值，计算出活度值。

【技术特征摘要】
1.一种气态氚活度测量方法，其特征在于:该方法应用于气态氚活度测量装置，所述装置包括两个气体瓶和数个正比计数器，其中，两个气体瓶，一个为工作气体瓶装Pio气体，一个为样品瓶装氚气或环境气体，所述环境气体为检测环境中带氚的空气，该方法包括以下步骤: 1)探测器的标定；洁一已知体积的样品瓶；管注入已知活度的氚气至样品瓶中；置样品瓶至其中气体扩散均匀； 14将一正比计数器抽真空，并将步骤13得到的气体转移至该正比计数器中；工作气体瓶中的PlO充入正比计数器内，至一个大气压，静置至混合均匀；高压，设定测量时间进行测量；量结束后，将测量结果与理论计算值进行比较，计算出相对探测效率作为标定；洁正比计数器； 2)未知活度的氚活度测量；用已知体积的样品瓶收集未知活性的环境气体；一正比计数器抽真空，充入步骤21中样品瓶内...

【专利技术属性】
技术研发人员：庹先国，成毅，连晓雯，周国家，宋茜茜，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：