辐射监测讲义

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(1)电离室类监测仪 (2)闪烁剂量率仪 (3)G-M计数管监测仪 (4)携带式环境γ谱仪
(1)电离室类监测仪
高气压电离室是测量环境剂量率的王牌仪表,这类 仪器由一个高压电离室探测器和电子线路组成。前者为 一个充高气压(一般为20个大气压以上的氩气 )的不锈钢 球壳,中间密封一个电极。电子线路主要为静电计、二 次放大电路、高低压变换器以及读出线路。
(4)携带式环境γ谱仪
环境γ谱仪采用Nal(T1)或半导体探 测器作为探头,应用ADC和计算机等技术 来获得环境中各种放射性核素的γ谱, 给出各种放射性核素的剂量贡献,能很 快确定污染的来源。该方法的缺点为设 备复杂、价格昂贵,运行技术要求较高, 较难作为一种大环境测量或普查的设备。
2.α、β表面污染监测仪
电离辐射监测
电离辐射监测就是指为了评估和控制电 离辐射或放射性物质的照射,对辐射剂量 或污染所作的测量及对测量结果的分析和 解释。 电离辐射监测在习惯上称放射性监测, 简称辐射监测。
第一节
辐射探测器原理
第二节 辐射监测仪器 现场和实验室常用的辐射监测仪器,以及选择监测 仪器的原则 第三节 辐射监测方法 现场测量、样品采集与管理、 实验室测量分析、数 据处理与监测结果的报告、辐射监测的质量保证
• 不同的监测目的需制定不同的监测方案,有 些可以简化,有些比较简单的监测也可不制 定监测方案,但都必须保证监测过程人员安 全和监测数据准确可靠。
• 编制辐射监测方案的基本原则: • 1.首先明确监测要达到的目的,即明确 为什么要进行监测。 • 2.第二要明确为达到目的应怎样监测, 确定监测的对象、监测项目、监测时间 和监测点位布设、监测手段,必要时应 进行现场调查确定。
第四节 辐射防护监测 个人剂量监测、工作场所监测 第五节 辐射环境监测 辐射环境质量监测、辐射环境污染源监测
第一节
辐射探测器原理
辐射探测器简称探测器,是指在射 线作用下能产生次级效应的器件,而且 这种次级效应能被电子仪器所检测。
常用的辐射探测器有三类:
1.气体电离探测器(利用射线在气体中产生的电 离效应):电离室、正比计数管、G-M计数管 等 2.闪烁探测器(利用射线在闪烁体中产生的发光 效应):塑料和碘化钠闪烁探测器 3.半导体探测器(利用射线在半导体中产生的电 子和空穴):金硅面、高纯锗(HPGe) 此外,还有其他类型的探测器,如热释光探测器 等
根据射线电离所产生的电荷量 Q=C· V=I· t ,测量电容电压V或电路电流I, 即测得照射剂量。 电阻法直读测量值。 电容法计算公式: D=I/Ke或Kc =CΔV/(t · Ke或Kc) =k(V2-V1), • 式中:K=C/(t · Ke或Kc)。
(2)闪烁剂量率仪

闪烁剂量率仪表由闪烁探测器和电子线路两部 分组成。闪烁探测器由闪烁体、光电倍增管、前置 放大器以及磁屏蔽外壳组成。电子线路主要包括静 电计、高低压变换器以及读数表头等,较为先进的 还带有微处理器与打印装置。 • BH3013型—能量补偿型塑料闪烁体探测器 • FD-71型—NaI闪烁体探测器
(三)热释光剂量测量装置
热释光剂量测量包括:由热释光剂量计吸 收并贮存射线的部分能量,由热释光剂量计 读出器在加热时以光的形式释放这部分能量, 并为读出器测得,所测得的发光值与剂量成 正比。
读出器主要由加热装置、测光装置和有关 电子学部分组成。
二、选择监测仪器的原则
1.射线性质 2.量程范围 3.能量响应 4.环境特征:对于温度,要求在–10oC~40oC的范围 内仪器读数变化在±5%以内;对于相对湿度,要求 在10%~95%的范围内读数变化在±5%以内。 5.对其他辐射的响应 6.其它因素:仪器零点漂移要小;测量的方向性误差 不应大于±30%;仪器响应速度要快;重量要轻; 体积要小
二、实验室常用的辐射监测仪器
(一)α、β放射性活度测量仪器 (二)γ谱仪 (三)热释光剂量测量装置
(一)α、β放射性活度测量仪器
• 北京核仪器厂生产的BH1216型低本底α-β测量仪, 由ST-1221型低本底α-β闪烁体和GDB-52LD型低噪 声光电倍增管组成的主探测器、反符合探测器、铅 室、电子线路、计算机以及系统软件等组成。 BH1227型低本底α-β测量仪可同时测量四个样品总 α、总β的活度。 • 德国BERTHOLD公司的10路α-β计数器可同时测量10 个样品总α、总β的活度。该仪器的探测器是正比 计数管。 • 芬兰产QUANTULUS 1220 液体闪烁计数器用于低能量 α、β活度的测量。
• YB—Ⅱ型高气压电离室环境辐射剂量率仪为例,其主要 技术指标: A.灵敏度因子(用电离室对单位空气吸收剂量率的电流响 应值表示): 对镭源KRa为12.5×10-16A · (nGy)-1 · h 对典型环境Ke为13.0×10-16A · (nGy)-1 · h ; 对宇宙射线电离成分Kc为14.6×10-16A · (nGy)-1 · h 。 B.电离室自身本底电流<3×10-16A。 C.量程(10〜 3×103)nGy· h-1 。 D.相对固有误差<±10% 。 E.能量响应特性<±30%(55keV〜 1250 keV)。
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监测方案内容应包括: 监测目的 任务由来 监测对象 监测项目 监测频次 监测点位布设(附示意图) 采样、测量分析方法 仪器设备 监测全过程的质量保证措施 现场监测过程中辐射防护与安全措施
一、现场测量
现场测量是指在现场完成的监测工作。 现场测量一般由准备阶段和实施测量两部 分组成。
第三节
辐射监测方法
监测方法的选用和验证 1.优先使用以国际、区域或国家标准发布的方法,并确保 使用标准的最新有效版本。 2在没有上述标准的情况下,可选用以行业标准发布的方 法,或由知名的技术组织或有关科学书籍和期刊公布的, 或由设备制造商指定的方法。 3.对自行制定或采用标准方法中未包含的方法时,在使用 前应经适当的确认。方法的确认按照CNAL/AC01: 2005《检测和校准实验室认可准则》的规定进行方法确 认。
• α、β表面污染监测仪主要用于测量现场 的设备、地面、台面、衣服和人体皮肤表 面有无放射性污染。该仪器多使用闪烁探 测器,也有使用G-M计数管的。
3.中子监测仪
中子与物质相互作用主要是通过弹性碰撞和 核反应,形成直接电离的次级粒子。常借助 n-p 弹性散射探测快中子,利用10B(n、α)7Li反应和 6Li (n、3H) 4He反应探测慢中子。这两种反应都 具有不产生γ射线特点。内部充以 3He 和 BF3 气体 正比计数管和内部涂层为6Li、7Li、10B的正比计 数管,可用来测量能量低于 0.5eV 的慢中子,而 内部充以含氢物质(如甲烷、聚乙烯)的计数管, 可用于探测能量大于l00keV的快中子。中子辐射 监测比起γ辐射的监测要复杂的多。一方面是中 子辐射场大都伴有γ辐射 ,另一方面,中子能 量范围宽。
现行的HJ/T61—2001《辐射环境监测 技术规范》是由国家环境保护总局提出的 行业标准。 该标准确定了辐射环境质量监测、辐 射污染源监测、放射性物质安全运输监测 以及辐射设施退役、废物处理和辐射事故 应急监测等监测项目、监测布点、采样方 法、数据处理、质量保证,规定了监测报 告的编写格式与内容等。
据《中国环境电离辐射水平及居民受照剂量(外照 射部分)》(中华人民共和国卫生部出版,1986年)资 料,由于 FD-71 仪器存在能量响应问题,在进行环境天 然γ辐射测量时,其读数必须经过适当的修正,修正公 式为: X=0.5X宇-0.2 式中:X —仪器读数修正值,μR· h-1 ; X读—仪器读数,μR· h-1 ; X宇—宇宙射线电离成分的等效照射量率,μR· h-1 ; Xγ—仪器测量的天然γ辐射修正值,μR· h-1 ; 0.5、0.925、0.075和0.2分别是与FD-71仪器对天 然γ辐射、宇宙射线响应系数及其自身本底有关的常数。
• 辐射监测的过程 1.监测方案的制定:监测对象、监测点位、 监测周期、监测仪器与方法、质量保证 措施等 2.监测方案的实施:现场采样和测量;实 验室测量分析;数据处理;全过程质控
3.监测结果报告与评价
• 在开展辐射监测之前一般都要制定切实可行 的监测方案,以确保: 1.监测工作的顺利进行, 2.监测过程中人员的辐射安全 3.监测数据的准确可靠。
4.γ剂量率连续监测系统
γ剂量率连续监测系统由辐射探测器、数据采 集器、数据传输线路、数据接收终端及数据分析处 理和显示、转发设备等部分组成。γ剂量率连续监 测的探测器,可以使用高压电离室、正比计数管、 G-M管、闪烁探测器等。数据经分析处理后,用于 记录、屏幕显示、报警、转发以及编制报告等用途。 江苏省田湾核电站外围现设有6个γ剂量率连 续监测哨,监测哨设有一台高压电离室、雨量计、 五参数气象仪、数据采集器和通讯设备。各监测哨 以每分钟一次的频率发送数据。
(一)现场测量前的准备
1.制定现场测量方案 现场测量前的准备工作, 要求根据现场测量对象的性质,包括要测量核素的种类、 预期辐射水平等,以及现场环境条件,制定现场测量方 案,确定测量点位数、点位位置及其工作程序。 2.准备测量仪器 考虑测量仪器的适应性,包括 量程范围、能量响应特性和最小探测限等,准备测量仪 器和设备,仪器应经过检定有效,并检查仪器工作状态 是否正常,剂量率仪器还需经稳定辐射场检查。 3.确定测量人员 考虑测量人员的素质,确定 测量人员,测量人员需经培训考核合格,持证上岗,能 熟练使用测量仪器,在现场可以进行简单的维修,并具 备判断监测数据是否合理的能力。
(二)γ谱仪 • γ谱仪的探测器有 NaI ( Tl )闪烁体和高纯锗 (HPGe)半导体探测器。 • NaI(Tl)γ谱仪具有探测效率高、不需要液氮 冷却、价格便宜和维护容易等优点,但能量分辨 率差。其结构由NaI(Tl)探头、屏蔽体、放大 器和多道分析器等组成。较复杂的NaI(Tl)γ 谱仪增加了符合、反符合NaI(Tl)晶体和相应 的电子学线路。 • HPGeγ谱仪的优点是能量分辨率高,适合于复杂 能谱的分析测量;缺点是探测效率低,必须在液 氮冷却(或电制冷)下使用,价格较贵,且维护 较困难。
BH3103A便携式x-γ剂量率仪
FD-71A便携式X-γ辐射仪
FD-71A小型闪烁辐射仪,因携带轻便,使用方便,故 障率低,目前应用比较广泛。其主要技术指标为: A.量程(0~1000)μR· h-1或(0~250)nC· kg-1· h-1
1μR· h-1=8.73 nGy· h-1 1 nC· kg-1· h-1=33.85 nGy· h-1 B. 相对误差≤±15% 。
第二节 辐射监测仪器
核辐射测量仪器主要由探测器和电子仪器所组成。
现场常用的辐射监测仪器类型有:X-γ辐射监测 仪,α-β表面污染监测仪,中子监测仪,热释 光剂量计等。
实验室常用的辐射监测仪器类型有:α、β放射性 活度测量仪器、γ 谱仪、热释光剂量测量装置等。
一、现场常用的辐射监测仪器
1.X-γ辐射监测仪
(3)G-M计数管监测仪
G-M计数管工作在G-M区,气体放大系数 远大于1,内充的工作气体一般为惰性气体, 此外还有猝灭气体。这类仪器结构简单,不易 损坏,而且价格低廉,易做小型的便携式仪表。 但G-M计数管灵敏度低,灵敏度一般比闪烁探 测器与高压电离室低一个数量级。G-M计数管 的β、γ能量响应特性差。在环境监测中G-M计 数管较难以普遍使用。西欧各国普遍将它用作 核电厂周围监测的探测器。
热释光探测器工作原理:
经典的固体能带理论认为: 当磷光体(晶体)受到辐射照射时,晶体产生电离 和激发,晶体价带中的电子获得足够的能量游离出来上 升到导带,在价带中剩下空穴;被电离激发的电子和空 穴在亚稳态能级分别被晶格中的缺陷所俘获,这些缺陷 称为“陷阱”(俘获电子的缺陷)或“中心”(俘获空 穴的缺陷),统称为“发光中心”;处于亚稳态能级上 的电子和空穴在无外源激发的环境下可以长时间滞留在 缺陷中。 加热磷光体时,电子和空穴从发光中心中逸出迅速 复合,在复合过程中以可见光或紫外光的形式释放能量。 在暗处加热该探测元件,由光电倍增管接收并放大 探测元件发出的可见光或紫外光,测得的光输出就正比 于探测器接受的辐射能量。热释光探测器主要用于累积 剂量测量。
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