核环境监测与评价 第3章环境辐射监测方法和技术

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X和γ剂量率仪的刻度方法有标准仪器法和标准源 法两种,用于测量X和低能γ射线的仪器常用X射线源 和标准仪器法刻度;其它的仪器宜采用137Cs、60Co、 226Ra等标准γ源刻度。
2、辐射剂量仪自然底数的测定
自然环境中测量地表γ辐射剂量时,会受到 宇宙射线和仪器自身的本底辐射的干扰,同 一地区内海拔高相差不大时,宇宙射线的照 射率基本不变,但仪器的本底各不相同。可 采用水面法或铅屏法测量仪器的自然底数。
3.1.2 环境辐射监测方案的制定
1、制定监测方案应考虑的因素 从源项单位本身及源项单位与周围环境等方面考虑。
2、环境监测方案的设计 大型的核设施一般都要进行运行前本底调查、运行中常
规监测和事故应急监测。
本底调查的基本内容:
1)环境物质中放射性核素的种类、浓度、γ辐 射水平及其随时间的变化,一般要取得运行前连续2 年的资料,了解1年内本底变化和年度间的可能变化 范围。
核辐射探测器 核辐射探测器可分为电离探测器、闪烁探测器和半导体探 测器等几类。
3.2 流出物监测√
3.2.1 流出物监测的目的 流出物监测的目的:对流出物本身、对核设施、
对周围环境等进行监测。
3.2.2 流出物监测的设计 1、气载流出物监测设计 2、液体流出物监测设计
3.2.3 流出物采样和测量技术
气球法:主动式采样,能测量出采样瞬
间空气中氡及其子体浓度,探测下限:氡 2.2Bq/m3,子体5.7×10-7J/m3。
其工作原理同双滤膜法,只不过气球代
替了衰变筒。把气球法则氡和马尔柯夫法测潜 能联合起来,一次操作用25 min,即可得到氡
及其子体α潜能浓度。
测氡仪-RAD7-美国RAD
FD216环境测氡仪
3.3.1 就地监测前的准备
根据监测对象,进行就地监测前的准备工作。
1) 就地核辐射测量之前必须先要制定详细的测量计划。作 计划时,下列因素应予以考虑:
a.测量对象的性质,包括要测量核素的种类,预期活度范围, 物理化学性质等; b.环境条件(地形、水文、气象等)的可能影响; c.测量仪器的适应性,包括量程范围,能量响应特性和最小可 探测限值等; d.设备及测量仪器在现场可能出现的故障及补救办法; e.测量人员的技术素质; f.测量的重要性以及资金的保障情况。
3.3.2 监测网点的布设
监测网点应根据污染源的性质、规模、 公众照射途径、人群分布、人群活动情况合 理布设。
环境地表γ辐射剂量测量分为源相关及个 人相关两种测量方式。源相关是针对单个源 进行的,而人相关则是针对多个源进行的。
3.3.3 地表γ辐射剂量的测量
地表γ辐射剂量监测是在一定的区域内, 距离地面一定高度(一般为1m) 测量周围环境 中天然和人工放射性核素所产生的γ辐射所致 空气吸收剂量。
3、地表γ辐射剂量的步行测量
确定路线;沿路线步行测量;异常地方加点测量。 以下公式估算公众受照剂量:
Eγ=Dγ,a×K 测得空气照射量率时,则可按下式估计空气吸收 剂量:
Dγ,a=fX
3.3.4 就地γ能谱测量
使用γ能谱仪就地测量地面上γ辐射的能谱,可以确定土 壤或岩石中所含γ放射性核素的成分及相对浓度分布。
1MeV=1.6×10-13J; 1MeV/L=1.6×10-10J·m-3; 1WL=2.08×10-5J·m-3; 1WLM=4.24×10-3J。
3、氡析出率的测量
氡析出率测量方法有静态法和动态法两种。静态法是在 含氡 物质表面设置一个封闭的积累空间,在没有通风的条件 下,测量其中氡浓度随时间的积累增长,计算其析出率。
3)核事故应急监测
目的: a 迅速测定事故造成的环境辐射水平、污染范围 和程度及对公众的危害程度; b 迅速摸清释放核素的种类、性质及其在环境中 的迁移行为,测定食物与饮水的污染程度、范围; c 及时向决策机构和公众通报污染情况,以便采 取必要的应急措施。
应急监测分为早期和中后期监测。
4)核设施退役的环境监测
2、环境空气中氡子体α潜能浓度的测量和估计 氡子体所致吸入内照射剂量远比氡的剂量贡献大,
对空气中氡子体α潜能浓度的测量和估计具有更重要 的意义。空气中氡的实测浓度估计相应的氡子体α潜 能浓度:
χa,p=5.6×10-9χa,RnFRn
α潜能浓度,单位为 MeV·L-1 工作水平:在辐射防护中,以前用过一个特定的单位“工 作水平”,以WL表示1WL=1.3×105MeV·L-1 工作水平月:在具有一个工作水平的子体潜能值的场所工 作170小时,则其总暴露量为一个工作水平月,用WLM表示。
2)调查鉴别关键核素及关键途径,关键人群组 的分布、习俗、饮食资料及有关“指示体”的资料。
2)核设施运行中的常规监测
常规监测:在核设施正常运行期间,对其周围 环境进行的定期例行监测。
核电站环境监测对象应包括放射性物质与非放 射性化学物质两方面。重点是对放射性物质与辐射 水平的监测。其常规监测分析项目、内容与本底调 查相似,主要有总α、总β、总γ能谱分析测定和单个 核素的浓度。我国核电站的监测半径为30km。
(4)
这样,多次测量后用最小二乘法求出A、B和λe,即可求出氡析出率R为:
(5)
3.4 环境样品的采集和前处理
3.4.1 环境样品的采集
要获得可靠的监测结果主要在于两方面:一是可靠的仪 器;二是可靠的取样。
1、采样方案的制定
样本的容量:指样本所包含的实测个体或单元的数目。由样本所代表
的待测对象的全体则称为总体。
(2)采样方法和采样仪器
滤料采样法(大气中的气溶胶、可吸入颗粒物、尘等总粒
子浓度测定)
这种方法是将过滤材料(滤纸或滤膜)夹在采 样夹上。采样时,用抽气装置抽气。气体中的颗粒 物质被阻留在过滤材料上。
粒度分级采样(大气飘尘测定)
旋风式、向心分离式和撞击式采样器等多种。它们又 分为二级式和多级式。二级式用于采集10μm以下的颗 粒物,多级式可分级采集不同粒径的颗粒物,用于测定 颗粒物的粒度分布。

M
O m in
两部分构成。
M= + M A m in
MO m in
若仪器的最低探测限为LD,则单次分析所需最小样品量为:
mmAin
LD
YAe
t
3、空气样品的采集
采样体积的确定、采样点的选定、采样方法的确定。
采样体积的确定
对于累积空气样品的采集,每个单样所需的采样体积为:
V=FT=q/x
(1)采样点的选定
核设施服役期满或因计改、发生事故等原因而 关闭后,应采取一些必要的措施,确保其安全、永 久地退役。
3.1.3 环境辐射监测仪器
原理:基于射线和物质相互作用所产生的各种效应如电离、 光、电或热等进行观测和测量的方法。
常用的核辐射监测仪器有: 个人剂量计、环境放射性气体监测仪和环境核辐射监测仪。 各类仪器的结构和原理基本相似,都由核辐射探测器和测 量装置两部分组成。
静电收集装置内氡浓度的变化 收集室扣在介质表面后,令t=0时,收集室中的氡浓度为C0, 则⑴式的解为:
(1)
如果进行时间间隔为T的连续测量,则相邻两次测得的收集 室中的氡浓度有如下关系:
(2)
令:
则有:
Ci=A+BCi-1
(3)
对一定的介质而言,由于开始时氡的反扩散可以忽略,收集室中氡浓度的 减少只是由其衰变引起的,λe近似等于氡的物理衰变常数,因而A和B都是常 数,二者之间有:
1、基本原理和方法
每种γ放射性核素都能释放出一种或几种具有特定能量 的γ射线,因此,只要测得某种能量的特征γ谱线,即可确定 相应核素的存在。根据这些核素释放出的γ射线能量之间的 显著差异, γ能谱仪相应地设置了不同的能谱窗口测量道, 测得各测量道中的计数率后,根据这几种能量的γ射线在相 应道中的刻度系数,即可求得土壤中相应核素的浓度。
通常依据置信区间确定样本容量,当监测项目的测量值遵从正态分布
规律时,如要求由样本均数 推断总体的均数μ的置信区间不超过2L(L为
置信区间的1/2),则有
S
L t 2
n
S—样本监测结果的标准差;
t—所需样本容量; t-- Student因子。
2

n
(t 2
S
L)2
2、最小采样量 它是由监测分析样 M mAin和贮存备用
几何图形布点法:目前常用以下几种布设方法: ①网格布点法; ②同心圆布点法; ③扇形布点法
①网格布点法:这种布
点法是将监测区域地面 划分成若干均匀网状方 格,采样点设在两条直 线的交点处或方格中心。 这种布点方法适用于有
②同心圆布点法:此 种布点方法主要用于 多个污染源构成的污 染群,或污染集中的 地区。
2、测量方法
测量方法有:航空测量、汽车测量、步行测量等。
3.3.5 氡及其子体与析出率的测量
1、环境空气中氡浓度的测量 测量的标准方法有:径迹蚀刻法、活性炭
盒法、双滤膜法和气球法等。
径迹蚀刻法:被动式采样,能测量采样期间内氡的累积 浓度,探测器在空气中暴露20d,其探测下限可达 2.1×103Bq·h/m3。探测器是聚碳酸脂片或CR-39薄片,置 于一定形状的采样盒内,组成采样器。
1、采样方式
采样方式有:连续采样、比例采样;定期采样;专 门采样等。根据流出物的情况采取相应的采样方式。
2、采样技术
流出物的采样技术应满足采样及时性和代表性。
3.3 环境辐射就地监测技术
环境辐射监测可采取就地监测和实验室分析两 种方式进行。就地监测是在欲测对象所在地进行的 监测,一般不需采集样品,因而不会改变欲测对象 在环境中的分布状态。实验室分析则要从环境中采 集欲测环境物质样品,使用实验手段进行分析。
多个污染源,且污染源
分布比较均匀的情况。
③扇形布点法:此种方法适用于 主导风向明显的地区,或孤立的 高架点源。以点源为顶点,主导 风向为轴线,在下风向地面上划 出一个扇形区域作为布点范围。 扇形角度一般为45°~90°。 采样点设在距点源不同距离的若 干弧线上,相邻两点与顶点连线 的夹角一般取10°~20°。
氡随空气扩散到活性炭床内,即被活性炭吸附,其衰变 而新产生的子体亦沉积在活性碳床内。采样停止后3h,盒内氡 与其子体达到放射性暂时平衡,即用 γ谱仪测量活性炭盒内 氡子体特征γ射线峰(或峰群)的面积,可求得空气中氡的 平均浓度:
χa, Rn=a nr /( t1b ·e-λRnt2 )
双滤膜法:主动式采样,能测量采样瞬间 的氡浓度,探测下限为3.3 Bq/m3。抽气泵开 动后含氡空气经过滤膜进入衰变筒,被滤掉 子体的纯氡在通过衰变筒的过程中又生成新 子体,新子体的一部分为出口滤膜所收集。 测量出口滤膜上氡子体的α计数就可换算出氡 浓度。
2) 就地测量之前必须准备好仪器和设备。 a. 对于常规性的就地测量,每次出发前均要清点仪器和设备, 检查仪器工作状态。 b.作为应急响应的就地测量,事先必须准备好应急监测箱, 应急监测箱内的仪表必须保持随时可以工作状态。
3) 从事就地核辐射监测的人员事先必须经过培训,使之熟 悉监测仪器的性能,在现场可以进行简单维修,并应具备判 所监测数据是否合理的能力。
核环境监测与评价 第3章环境辐射监测方法和技术
3.1 环境辐射监测 3.1.1 环境辐射监测的目的与特点
1、监测目的 根据中华人民共和国《环境核辐 射监测规定》,环境辐射监测目的是:
对核设施、放射性核素、本底及核设施与公众 的关系等方面进行监测与评价。
2、环境辐射监测的特点 指监测对象的广泛性、衰变性、复杂性等特点 (1~6条)。
氡及其子体发射的α 粒子轰击探测器,使其产生亚微 观型损伤径迹后,将其在一定条件下进行化学或电化学蚀刻, 扩大损伤径迹,即可用显微镜或自动计数装置进行计数。单 位面积的径迹数与氡浓度和暴露时间的乘积成正比,可将刻 度系数将径迹密度换算成氡浓度:
χa, Rn=nR百度文库/T ·FRn
活性炭盒法:被动式采样,能测量出采样期间内平均氡 浓度,暴露3 d,探测下限可达到6 Bq/m3 。 采样盒用塑料或金属制成,直径6~10 cm,高3~5 cm,内装 25~100 g活性炭。盒的敝开面用滤膜封住,固定活性炭且允 许氡进入采样器。
高压电离室(香港) 在高压电离室内的压缩气体不停受到四周环境的 γ射线电离。电离所产生的电流,可以提供γ射线强度 的资料。高压电离室是一套灵敏度非常高的仪器,可 以量度环境辐射水平的微弱变化。
1、辐射剂量仪的刻度
仪器在使用前必须用国家统一的刻度标准源和方 法进行刻度。刻度标准一般分为国家基准、次级标准、 三级标准和工作标准等四级。
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