亚太地区中子周围剂量当量（率）仪的校准比对

亚太地区中子周围剂量当量（率）仪的校准比对
刘毅娜;王志强;徐科;骆海龙
【摘要】Proper calibration methods are important aspects to ensure good results of neutron ambient dose equivalent meters .The APMP.RI(Ⅲ )‐S1
for the calibration of neutron ambient dose equivalent meters was introduced in this paper .The radionuclide neutron reference radiation fields and the calibration results of the metrology institutes of
Korea ,Australia ,India ,China Taiwan ,China ,Japan and Russia were
shown .Two comparison transfer instruments were also calibrated by China Institute of Atomic Energy in the 241 Am‐Be and 252 Cf neutron reference radiation fields ,and the calibration results were compared with the APMP.RI(Ⅲ )‐S1 results .The results show that the calibration factors obtained with the shadow cone metho d and the distance inverse‐square method of our laboratory and the reference value are consistent with each other within the uncertainties .%适当的校准方法是保证中子周围剂量当量（率）仪测量结果准确可靠的重要因素。

本文介绍了亚太地区首次中子周围剂量当量（率）仪校准比对APM P.RI（Ⅲ）‐S1，以及韩国、澳大利亚、印度、中国台湾、中国
大陆、日本和俄罗斯等国家和地区的计量院的放射性核素中子参考辐射场及比对结果。

本文利用实验室建立的241 Am‐Be和252 Cf中子源参考辐射场对两台比对
传递仪器进行了校准，并将校准结果进行了比较。

结果表明，本实验室采用影锥法和距离反平方法的校准因子与比对参考值在不确定度范围内一致。

【期刊名称】《原子能科学技术》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】7页(P181-187)
【关键词】中子参考辐射场;中子周围剂量当量(率)仪;比对;校准因子
【作者】刘毅娜;王志强;徐科;骆海龙
【作者单位】中国原子能科学研究院计量与校准技术重点实验室，北京 102413;中国原子能科学研究院计量与校准技术重点实验室，北京 102413;中核核电运行管理有限公司，浙江海盐 314300;中国原子能科学研究院计量与校准技术重点实验室，北京 102413
【正文语种】中文
【中图分类】R144.1
中子周围剂量当量监测是核电站、加速器等核设施周围辐射防护监测的重要内容。

而中子周围剂量当量(率)仪校准因子的准确性是监测结果可靠性的重要影响因素。

国际标准化组织(ISO)推荐了常规校准中子辐射防护仪器的中子参考辐射场。

各国的国家计量院均至少配备了其中的一种参考辐射场，开展中子剂量仪表的量值溯源和传递工作。

借助中子参考辐射场系列标准[1-3]，各国在中子剂量仪表的校准方法上已达成一致。

欧盟地区曾多次成功完成了中子周围剂量当量(率)仪的校准比对。

2012年，以韩国标准和科学研究院(KRISS)为主导实验室，进行了亚太地区首次区域比对APMP.RI(Ⅲ)-S1。

本次比对以在实验室间传递仪器的方式进行，比对传递仪器为两种类型慢化体的中子周围剂量当量(率)仪。

参加比对的为亚太计量规划组织(APMP)电离辐射技术委员会(RI)成员国或地区，包括韩国KRISS、澳大利亚辐射
防护和核安全组织(ARPANSA)、印度Bhabha原子研究中心(BARC)、台湾核能研究院(INER)、中国计量科学研究院(NIM)、日本国家计量科学研究院(NMIJ)和俄罗斯门捷列夫计量研究院(VNIIN)。

中国原子能科学研究院计量与校准技术重点实验室依据国际标准ISO 8529和ISO 12789，建立了中子源参考辐射场(241Am-Be、252Cf和D2O慢化252Cf)、144 keV～19 MeV单能中子参考辐射场、模拟反应堆工作场所中子参考辐射场，是国内主要从事中子计量工作的实验室之一。

作为国际电离辐射咨询委员会第三分部(CCRI-Ⅲ，中子分部)的观察员单位，本实验室曾代表中国参加了历年的中子源强度、单能中子注量(率)等中子关键量值的国际比对。

虽然关于中子参考辐射的国际标准ISO 8529已颁布多年，但从未开展过关于中子辐射防护仪器的比对。

本实验室在建立的241Am-Be和252Cf中子参考辐射场下，对本次亚太比对的两台传递仪器进行校准。

通过国际间的比对，验证所建立的中子校准辐射场、中子辐射防护仪器的校准方法和人员操作等与ISO 8529中规定的一致性，确保中子周围剂量当量(率)量值传递的准确性，以及中子周围剂量当量(率)仪监测结果的准确可靠。

本次APMP.RI(Ⅲ)-S1比对选择了两台典型的中子周围剂量当量(率)仪作为比对传递仪器，如图1所示，图中箭头方向为规定的中子入射方向。

其中NSN2型中子周围剂量当量(率)仪采用φ210 mm的球形低密度聚乙烯慢化体(内含中子吸收材料)，中心放置φ50.4 mm的球形3He正比计数器。

2222A型中子监测仪采用
φ215 mm×230 mm的近似等高圆柱形聚乙烯和含硼塑料慢化体，中心的热中子探测器也为球形3He正比计数器。

两台传递仪器均可在脉冲计数模式(cps模式)和率模式(rate模式)下工作，各比对实验室应至少选择一种模式进行测量。

比对的物理量为仪器的校准因子N，由式(1)计算：
式中：H*(10)为中子周围剂量当量约定真值；M为仪器的读数，cps模式下的单
位为s-1，rate模式下的单位为Sv/h。

参加本次比对的实验室辐射场及中子源相关信息列于表1。

本实验室的中子源参考辐射场空间与俄罗斯VNIIM的接近，其辐射场空间及中子源相关信息也列于表1。

传递仪器工作在cps模式和rate模式下，进行校准比对的实验室、采用的中子参
考辐射场和散射本底扣除方法分别如表2、3所列。

每台比对仪器的灵敏度由生产厂商内设，将计数率转换为周围剂量当量率，或反之。

比对仪器2222A生产厂商提供的中子灵敏度为0.42 s-1/(μSv·h-1)，转换因子为0.151×1010 Sv-1。

NSN2生产厂商提供的中子灵敏度为3.63 s-1/(μSv·h-1)，转换因子为1.307×1010 Sv-1。

根据本次比对结果，APMP认为比对仪器2222A
生产厂商提供的中子灵敏度和转换因子不合理，其中子灵敏度应调整为
(0.395±0.002) s-1/(μSv·h-1)，转换因子应调整为(0.142 2±0.000 7)×1010 Sv-1。

而比对仪器NSN2的生产厂商提供的中子灵敏度与本次比对的结果一致。

在241Am-Be、252Cf和D2O慢化的252Cf中子源辐射场下，影锥法的比对结
果列于表4～6，比对参考值由主导实验室根据世界公认的比对数据评估方法[4]计算给出。

由于印度BARC的结果严重偏离，因此在计算比对参考值时被剔除。

根据ISO 8529-2的推荐，房间散射中子本底扣除方法主要分为两大类：1) 影锥法，可直接给出内散射中子贡献；2) 基于距离反平方律和数学解析方法发展得到
的通用拟合法、半经验法和简化拟合法。

两台比对仪器采用半经验法、简化拟合法和通用拟合法扣除房间散射本底得到的校准结果分别列于表7～13。

本工作(CIAE)的测量结果也列于其中。

本次比对共有来自亚太地区的7家实验室参加，采用了3种类型的中子参考辐射
场及4种房间散射中子扣除方法。

每家实验室都提供了影锥法的校准结果。

个别
实验室还提供了通用拟合法、半经验法和简化拟合法的校准结果。

除印度BARC
以外，其他实验室影锥法的结果在不确定度范围内是一致的。

此外，通过比对也可
验证仪器灵敏度的准确性。

本实验室也给出了两台传递仪器在241Am-Be和252Cf中子辐射场下的校准结果。

与比对参考值相比，2222A影锥法的校准结果与比对参考值在不确定度范围内是
一致的，NSN2的校准结果高于比对参考值，这主要是由NSN2的角响应引起的。

本实验室在照射时，中子沿显示屏方向入射，而参考方向垂直于显示屏入射。

根据NSN2的仪器说明书，当使用252Cf中子辐射场，入射角在0°～±135°范围内变
化时，仪器的角响应在±10%以内。

考虑角响应因素，NSN2的结果与比对参考值在不确定度范围内也是一致的。

衷心感谢中国计量科学研究院张辉研究员在比对仪器传递至中国期间，为本实验室顺利完成校准实验提供的帮助。