[發明專利]放射性惰性氣體的測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710292007.9
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN108802792A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 徐宏坤;黃子瀚;曾心苗;王戈;牟長利;殷蔭
• 申請（專利權）人: 北京市射線應用研究中心
• 主分類號: G01T1/167
• 分類號: G01T1/167
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯;湯在彥

本發明實施例提供了一種放射性惰性氣體的測量裝置及方法，其中，該裝置包括：信號探測設備，用于檢測待測試氣體樣品中的放射性惰性氣體核素發生β衰變產生的β電脈沖信號，檢測待測試氣體樣品中的放射性惰性氣體核素發生γ衰變產生的γ電脈沖信號；信號采集處理設備，實時采集β電脈沖信號和γ電脈沖信號，根據β電脈沖信號和γ電脈沖信號判斷是否發生了β衰變和γ衰變的級聯衰變，根據γ電脈沖信號生成γ譜線；計算設備，用于在發生β衰變和γ衰變的級聯衰變且存在特征能量與γ譜線對應的能量滿足預設條件的放射性惰性氣體核素時，計算該放射性惰性氣體核素的活度的濃度值。該方案可以提高放射性惰性氣體測量結果的準確、可靠性。

技術領域

本發明涉及環境放射性監測技術領域，特別涉及一種放射性惰性氣體的測量裝置及方法。

背景技術

核設施在運行過程中，可能釋放出放射性核素并向大氣中擴散，危害環境安全及人員健康。其中，由于燃料包殼破損或堆芯區域物質吸收中子活化，可能產生放射性惰性氣體，其監測對于保障核設施的運行安全及環境人員健康具有十分重要的意義。

放射性惰性氣體是核設施環境評價的重要監測源項。源項報告是核電站環境影響評價的基礎。根據環境影響評價要求，惰性氣體是核電站重要的氣態流出物的組成部分，核電站反應堆運行時，所排放惰性氣體的放射性劑量占總氣態流出物排放劑量的99％以上，煙囪氣態流出物監測計劃中，放射性惰性氣體監測為常規監測，是重要的監測源項。

放射性惰性氣體核素是核設施運行安全的重要預警信息。核裂變過程中，重核原子經中子撞擊后，分裂成為兩個較輕的原子，這就是最初的裂變產物。如⁸⁵Kr及其同位素，作為核反應堆裂變過程中產生的最主要的惰性氣體裂變產物，最先釋放出來，是重要的核燃料組件破損預警信息，對于核設施安全監測、判斷事故類型具有重要意義。

目前，我國不同的核電廠對放射性惰性氣體具有不同的監測能力，對于低于探測限的相關測量結果按探測限的二分之一取值，結果具有很大的不確定性，探測限較高是我國核電廠統計的排放量偏高的可能因素之一。我國多年運行的核電基地主要是江蘇省田灣、浙江省秦山和廣東省大亞灣三個核電基地放射性惰性氣體監測能力狀況分別如表1所示。

表1

其中：田灣采用的探測器為ORTEC公司GEM45P4高純鍺譜儀，樣品量為3L，測量時間為5000s。秦山核電廠取樣體積為7.6L、7.8L，測量時間分別為3000、5000、3600s，測量儀器分別為ADCAM-100型DSPECPLUS型、DSPEC型、HpGe多道伽馬譜儀。大亞灣采用探測器為LAL2譜儀，取樣體積為3L專用鋼瓶，測量時間為5000s。

目前，放射性惰性氣體主要采用電離室測量的方式，從水平煙道中引出三條取樣管線至輻射監測室，通過設置在每條管線的惰性氣體探測器，采用β測量方法連續監測排氣給出總β活度，無法具體甄別⁴¹Ar、⁸⁵Ke、¹³³Xe等關鍵核素，甚至該β衰變是否為放射性惰性氣體產生，還是由其他天然放射性核素產生都無法辨別。或利用增壓泵的方式將煙囪取樣惰性氣體打到一定體積的不銹鋼取樣罐中，取樣后將不銹鋼取樣罐拿到實驗室高純鍺譜儀進行γ核素活度分析，雖然提高了惰性氣體的監測能力，但是，γ測量容易受其他核素干擾，且需要經采樣制樣流程后，送實驗室進行高純鍺測量，費工費時，不利于及時發現環境異常。我國核電廠對于流出物中的⁸⁵Kr監測采取樣品γ譜儀分析的方法，其探測限較高，為1.0×10²Bq/m³，與歐盟建議書2004/2/EURATOM中對于輕水反應堆流出物中的⁸⁵Kr的探測限要求值1.0×10^-4Bq/m³相差非常大。同時，無論是采用電離室測量總β衰變還是經復雜制樣送實驗室進行高純鍺探測器測量γ衰變，所利用的是單一的β衰變或單一的γ衰變，使得影響測量結果的準確、可靠性。