^(222)Rn指示北部湾北部近海SGD输送的时空特征初探

放射性同位素氡222(^(222)Rn)是来源于地层中铀衰变生成的惰性元素。由于其性质稳定,容易测量且在地下水和地表水中活度差异显著,近年来被用作示踪剂广泛应用在海底地下水排泄(submarine groundwater discharge,SGD)的研究中。本文选取北部湾北部海水的^(222)Rn活度作为研究对象,通过2021年8月—9月以及12月—次年1月在北部湾北部海域的两个航次采样,分析了北部湾北部海域水体^(222)Rn的空间分布和季节性变化特征,并结合^(222)Rn的质量平衡模型,估算了北部湾北部海域的SGD通量。结果表明,^(222)Rn分布特征受到季节变化和陆源SGD过程的显著影响,冬季^(222)Rn活度的平均值与夏季相比减少了约40%。夏季底层水^(222)Rn活度较高,断面特征显示SGD过程明显且多集中于研究区北部,而冬季底层水^(222)Rn活度较低,断面特征显示SGD过程较弱。通过构建^(222)Rn质量平衡模型,估算出北部湾北部海域夏季与冬季SGD速率分别为4.16 cm·d^(-1)和2.88 cm·d^(-1)。夏季SGD速率明显高于冬季,且夏季以近岸SGD过程为主,冬季以离岸SGD为主。北部湾北部海域存在着明显的SGD过程,而且由于该区域被陆地和岛屿三面环绕,SGD过程很可能是陆源物质向近岸海域输送的重要自然途径。

中国地下煤矿^(222)Rn和^(220)Rn水平的初步调查研究

本文介绍在2002年12月至2004年8月期间,用固体径迹探测器对北京史家营矿、房山城关矿、山西古交西曲矿、太原王封矿、湖南衡阳市柏坊矿、衡南县松柏矿、贵州黔西红林矿及浙江安仁锦江矿等5省市的8座煤矿井下氡浓度进行了实际为期1年(分四个阶段)的调查。结果表明,8座煤矿的年平均氡浓度(测点数)分别为550(69)、3 187(28)、45(224)、117(72)、88(79)、79(58)、40(72)、136(116)Bq/m3。井下氡浓度及其变化规律与通风状况、地质结构等因素有很大的关系,通风不好的矿井氡浓度较高,且呈现出夏、秋季高,冬季低的趋势;而通风状况良好的矿井氡浓度较低,且四季变化不明显。结合调查结果揭示了北京地区煤矿氡浓度普遍较高、浙江石煤矿并不太高以及国有煤矿较低等一些特点,对影响煤矿井下氡浓度水平的因素作了简要分析。文中还给出了北京和湖南两地所测煤矿井下220Rn及其子体水平的测量结果,220Rn子体α潜能浓度与氡子体α潜能浓度的比值在0.036~0.42之间。

北京房山区两座煤矿^(222)Rn、^(220)Rn及其子体的测量

用被动式累积探测器在北京房山区史家营(中型煤矿,年产量30万吨)和城关(小型煤矿,年产量3万吨)2座煤矿井下进行了222Rn、220Rn及220Rn子体的测量。测量结果表明,史家营煤矿的222Rn、220Rn年平均浓度和220Rn平衡当量浓度分别为292、90.5和0.9 Bq/m3;城关煤矿的222Rn、220Rn年均浓度和220Rn平衡当量浓度分别为4919、2619和6.0 Bq/m3。由于吸入的222Rn和220Rn及其子体所致矿工人均年有效剂量,史家营煤矿矿工分别为2.54和0.13 mSv;城关煤矿矿工所致相应的人均年有效剂量分别为42.9和1.43 mSv。在这两个煤矿中,222Rn及其子体是矿工受照剂量的主要来源;220Rn及其子体剂量仅占两矿矿工所受总剂量份额的4.9%和3.2%。在通风不好的矿井(如城关矿)222Rn、220Rn浓度的季节变化很大,夏季个别测点222Rn浓度高达1×104Bq.m-3。加强煤矿井下通风,降低矿工的辐射危害是值得关注的问题。

α能谱法测量^(222)Rn/^(220)Rn气体活度浓度过程中的拖尾修正

α能谱法是环境中222 Rn/220 Rn气体活度浓度测量的重要方法之一。吸收层及探测器能窗等导致的α能谱低能拖尾是影响222 Rn/220 Rn活度浓度准确测量的重要因素。为修正α能谱法对222 Rn/220 Rn气体活度浓度的测量结果,本文从原理上探讨了拖尾形成的原因及其对222 Rn/220 Rn气体活度浓度测量的影响。结合商用测氡仪,实验修正了222 Rn/220 Rn气体活度浓度的测量结果,对修正前后的结果进行了实验比对。研究表明,经准确刻度后的修正因子和刻度因子能很好地用于修正222 Rn/220 Rn气体活度浓度的测量结果,保证了测量结果的准确性。建议在对α能谱法测量222 Rn/220 Rn气体活度浓度的仪器进行刻度检定时,必要情况下需对拖尾修正因子和刻度因子进行适当刻度。

就地γ谱仪测量某坑道内^(222)Rn-^(220)Rn子体剂量比

为了解某坑道内222Rn-220Rn子体α潜能浓度比及剂量比的变化,使用就地HPGeγ谱仪分别在坑道内密闭环境和通风两种状态下进行测量,使用相对效率法和α潜能浓度法对测量结果进行分析。结果表明:测量期间,密闭坑道内222Rn-220Rn子体α潜能浓度比平均为3.6,子体剂量比平均为10.8;通风8小时内,坑道中222Rn-220Rn子体α潜能浓度比平均为1.2,子体剂量比平均为3.6;通风约14小时后,坑道内222Rn-220Rn子体α潜能浓度比平均为0.2,子体剂量比平均为0.6,220Rn子体剂量占222Rn-220Rn子体总剂量份额的62%。使用就地HPGeγ谱仪可快速、连续得到坑道内222Rn-220Rn子体α潜能浓度比及剂量比,在未来的222Rn-220Rn剂量研究中有着广阔的应用前景。

空气中^222Rn／^220Rn子体水平α能谱测量方法的优化

通过222Rn/220Rn子体α能谱测量程序对222Rn/220Rn子体测量不确定度的分析,获得了有关采样时间、测量时间段、总测量时间与222Rn/220Rn子体测量不确定度的较清晰的关系。在此基础上,按照快速准确测量222Rn/220Rn子体的原则,优化了一种222Rn/220Rn子体α能谱测量程序,并通过和多种早先提出的222Rn/220Rn子体测量程序的实验对比,验证了该测量程序的合理性。

空气中混合^(222)Rn、^(220)Rn子体浓度水平测量方法的比较

为了对同时测量222Rn、220Rn子体浓度水平的五段法、二段法和α能谱连续测量法的特点和可靠性进行比较,在南华大学氡实验室用这三种方法进行了222Rn、220Rn子体浓度水平的同时测量。与二段法比较,五段法测量结果较准确,但由于测量时间长(10h以上)、测量段数多且操作麻烦,故不适合用于快速、大规模的测量;然而在高220Rn、低222Rn的建筑物中,用二段法测得的222Rn子体α潜能浓度的误差较大。采用α能谱法的LCD-BWLM型222Rn、220Rn子体测量仪,具有操作方便、能区分能量及连续测量等优点,但它需要开机8h以上才能得到较准确的220Rn子体浓度测量结果。对于220Rn子体浓度变化很大的实际环境,LCD-BWLM型仪器测得的220Rn子体水平结果不够准确,且该仪器在重启的同时要更换新的滤膜。

^(220)Rn 对固体径迹探测器测量 ^(222)Rn 影响的研究

本文介绍了２２０Ｒｎ对固体径迹探测器测量２２２Ｒｎ影响的实验研究结果。为了估计氡及子体的年均暴露量，α径迹探测器已广泛用于室内２２２Ｒｎ浓度测量。由于某些探测器采用的滤膜具有很大的空气交换率，在测量过程中２２０Ｒｎ也可以与２２２Ｒｎ一道扩散到测量杯中，对测量结果造成干扰，以致过高估计了被测场所空气中的２２２Ｒｎ浓度，而忽略了２２０Ｒｎ的贡献，这是一个值得注意的问题。

室内^(222)Rn/^(220)Rn子体平衡因子的初步测量

为了测量222Rn/220Rn子体水平及其与222Rn/220Rn浓度之间的平衡关系,采用连续测氡仪和氡钍子体连续监测仪,选择包头地区几种典型居室和工作场所,对其空气中222Rn/220Rn及其子体浓度进行测量。结果显示,工作场所和居室中222Rn平衡因子均值分别为0.35和0.43,工作场所和居室距墙壁20cm处220Rn平衡因子均为0.030;室内220Rn平衡当量浓度昼夜变化与222Rn类似,即白天低、晚上高;222Rn/220Rn浓度瞬时测量值与累积结果存在较大差异,平均比例分别为2.1和1.7。

某核电厂员工因氡及^(222)Rn/^(220)Rn子体所致剂量评价

对核电厂员工按工作性质、区域进行分组,运用FT-648型测氡仪对核电厂各监测区域采用经湿度校正的双滤膜法测量氡的浓度、总α五段法测量222Rn/220Rn短寿命放射性子体的浓度,研究核电厂工作人员因氡及222Rn/220Rn子体所致年有效剂量,提出高氡区域的具体防护措施。研究结果表明,核电厂中除乏燃料水池外,其他各区域监测数据均比国际辐射防护委员会推荐值低。

被动沉积法测量^(222)Rn/^(220)Rn子体浓度

被动沉积式222 Rn/220 Rn(Rn/Tn)子体测量对于现场环境Rn/Tn子体浓度调查和环境Rn/Tn暴露剂量评价具有重要意义。本工作利用自行开发的被动沉积式Rn/Tn子体测量仪,对被动沉积式Rn/Tn子体浓度测量方法进行了初步研究,探讨了其基本原理,并分析了其影响因素。研究表明,在粗略反映同一类型环境不同房屋Rn/Tn子体暴露水平差别的情况下,被动沉积法可用于Rn/Tn子体浓度的现场测量。暴露90d时,本被动沉积式Rn/Tn子体测量仪测量Rn/Tn子体的探测下限分别为0.234Bq.m-3和0.424Bq.m-3。若将其应用于不同现场环境Rn/Tn子体浓度测量与暴露剂量评价,还需对该方法进行深入细致的研究。

^(222)Rn-^(220)Rn分辨探测器的刻度与比对

为了保证测量质量,采用实验室新改进的222Rn-220Rn分辨探测器在南华大学氡实验室进行了刻度,并参加了日本NIRS组织的国际比对。结果显示,222Rn、220Rn暴露量与径迹密度之间有很好的线性关系,相关系数分别是0.9894、0.9885;222Rn、220Rn刻度因子分别为4.27±0.40Tackscm-2(kBq·m-3·h)–1、2.33±0.39Trackscm-2(kBq·m-3·h)–1。纯222Rn条件,测量值与NIRS提供的参考值的相对百分偏差(RPD)和变异系数(COV)分别为12%、7.7%,达到了英国NRPB规定的B级水平,在美国EPA规定的可接受的控制限之内;高220Rn条件,220Rn测量值的RPD和COV分别为22%、4.8%。有关220Rn测量偏差偏高的原因有待进一步探讨。

调节闪烁室法测量^(222)Rn、^(220)Rn时仪器工作状态对探测效率的影响

针对闪烁室法222Rn2、20Rn的测量装置,介绍了一种调节仪器最佳工作状态的比较完善的方法,并用实验进行了探测效率比较。结果表明,通过调节闪烁室法测量222Rn2、20Rn浓度装置的工作状态,可以提高仪器的探测效率约10%。

^(222)Rn/^(220)Rn联合测量的方法与技术状况

氡是地球上无处不在的放射性气体,对^(220)Rn/^(220)Rn问题的研究一直是辐射防护和环境保护的重要课题。目前国内外^(222)Rn测量仪比较成熟,而^(220)Rn的测量标准还没有建立起来。^(222)Rn/^(220)Rn联合测量主要分为双滤膜能谱法、闪烁室延时法、α径迹蚀刻法、活性炭盒λ谱法、活性炭滤纸法、静电收集法。国内外^(222)Rn/^(220)Rn联合测量仪主要包括FD-129型氡钍射气测定仪、LR-115固体核径迹探测器、RAD7测氡仪等。

河北省地下煤矿^(222)Rn、^(220)Rn水平及γ剂量率的调查

目的调查河北省唐山地区地下煤矿放射性水平。方法应用累积测量和瞬时测量技术对四个地下煤矿氡浓度和γ剂量率进行测量,以及用高纯锗γ谱仪对各煤矿的放射性核素活度浓度测量。结果对四个煤矿累积测量表明:矿区煤矿222Rn浓度约为50.1Bq/m3,220Rn约为38.4Bq/m3,矿井下γ剂量率约为108nGy/h;瞬时取样测量表明矿区煤矿中222Rn浓度约为60.8Bq/m3,矿区地表γ剂量率约为67nGy/h;煤矿中煤和矸石238U,226Ra,232Th,40K放射性活度浓度算术平均值分别为39.6,31.3,36.3,26.0Bq/kg。结论唐山地区地下煤矿氡浓度高于环境氡浓度,该矿区煤的放射性核素含量低于全国平均值,矿区归一化集体剂量4.76人mSv/万t。

一种单闪烁室测量^(220)Rn室中^(222)Rn/^(220)Rn浓度的方法

介绍了闪烁室法测量220Rn室中222Rn/220Rn混合浓度的基本原理和测量程序,提出了测量中两种计算方法:测量结果平行计算法和消除220Rn子体对测氡干扰的算法。在220Rn室中使用单闪烁室法分别在10、152、0 min三个不同的静态时间下工作,同时利用RAD7测氡仪进行平行测量,最后将测量结果和RAD7测氡仪的测量结果进行比较。实验结果表明:单闪烁室法是可靠的,能够满足准确、快速测量的要求,并且静态时间为10 min时用平行算法得到的结果更合理。

白云鄂博矿开发利用对室内^(222)Rn、^(220)Rn、γ辐射水平影响初步调查研究

白云鄂博矿石中含有较高的天然放射性核素钍,在采矿、选矿和冶炼过程中会向环境中排放放射性核素钍及其子体。目前包头钢铁有限责任公司(包钢)废钢渣广泛用于建材,可能影响包头及白云鄂博地区(白云区)室内辐射水平。为初步摸清资源利用过程中是否引起室内辐射水平的变化,采用固体核径迹方法分4个阶段对包头及白云鄂博地区室内222Rn、220Rn浓度进行了为期1年的测量,采用热释光法进行了为期3个月的γ辐射水平累积测量。结果表明,包头及白云鄂博地区室内222Rn浓度范围为16.7~125.3 Bq/m3,均值为39.3 Bq/m3;220Rn浓度范围为30~153.3 Bq/m3,均值为51.2 Bq/m3;γ辐射水平范围为120~283 n Gy/h,均值为149 n Gy/h。白云区总体222Rn、220Rn、γ辐射水平高于包头市区,总体上包头市区没有表现出离包钢较近的河西工业区室内220Rn浓度偏高,但包钢、白云区及掺渣建材建造的房屋室内222Rn浓度、γ辐射水平明显高于本次调查的其它区域的房间。随房间建造年代的增加,包头市区室内222Rn、220Rn浓度基本呈增高趋势,γ辐射水平没有明显的变化趋势。

^(222)Rn/^(220)Rn子体测量方法与仪器比较

在小型氡混合室对抓取测量、连续测量和累积测量三种方法及仪器测量结果进行了比较。与优化五段法相比,对于222Rn平衡当量浓度,BWLM连续测量仪和24 h累积探测器测量结果分别高出其31%和29%,Wlx仪偏低20%左右;对于220Rn平衡当量浓度,FJ414-142低本底闪烁探测器和KF-602D氡子体测量仪的测量结果分别偏高86%和18%,BWLM连续测量仪和24 h累积探测器测量结果分别偏高28%和36%,Wlx仪偏低5%左右。对于这几种方法和仪器测量数据之间的差异,须进一步研究。

空气中^(222)Rn、^(220)Rn子体水平的α能谱数据重建测量法

研究了一种能获取总测量周期内任意时段任意能区α能谱数据的α能谱数据重建测量方法,应用该方法解决了空气中222Rn和220Rn子体水平优化测量中时间段重叠的问题,并在ORTEC八通道α谱仪上实现了空气中222Rn和220Rn子体水平自动、快速及可靠的测量。

^(222)Rn/^(220)Rn子体连续测量仪采集α能谱的峰重叠因子研究

为配合222Rn/220Rn子体连续测量仪的研制,开展了用222Rn/220Rn子体测量仪采集α能谱的峰重叠因子研究。本研究以国家标准222Rn室与220Rn室分别作为纯222Rn子体与220Rn子体测量环境,用222Rn/220Rn子体连续测量仪采集222Rn子体与220Rn子体α能谱,求得各α能峰的重叠因子。研究结果表明:非真空条件下220Rn子体发射的8.78Me Vα粒子慢化到7.69Me Vα能谱峰计数区,以及222Rn子体发射的7.69Me Vα粒子慢化到6.00Me Vα能谱峰计数区的概率较大,可取0.0335、0.1791作为表征α能谱峰重叠情况的峰重叠因子θ1、θ2典型值。而8.78Me Vα粒子慢化到6.00Me Vα能谱峰计数区的概率非常小,其峰重叠因子θ3可以忽略;同一张滤膜重复多次使用并未导致峰重叠因子显著的变化,且不同滤膜的峰重叠因子的差异在2%以内,对测量仪测量误差的贡献有限。