海水就地γ谱测量最小探测活度影响因素研究

海水就地γ谱测量可实现海洋放射性环境的实时在线监测和预警。为了确保准确测量海水中低含量的放射性核素,利用实验和MC模拟研究了Na I(Tl)就地γ谱仪本底计数、测量时间和探测效率对最小探测活度的影响。结果表明:将γ谱仪放置在合适的测量深度可减小本底计数,从而降低最小探测活度;γ射线能量、探测器晶体类型及体积、封装材料类型及厚度也会对最小探测活度产生影响。研究结果可为海水就地γ谱仪的研发和改进提供重要参考依据。

大气放射性气溶胶连续监测最小可探测活度浓度研究

介绍了大流量空气采样器用于北京地区大气放射性气溶胶进行连续监测的情况,给出了大流量空气采样器用于大气放射性气溶胶进行连续监测最小可探测活度、最小可探测活度浓度的计算方法,并且分析了几种典型人工核素的最小可探测活度浓度以及影响最小可探测活度浓度的因素。

塑闪型车载式放射性探测系统的最小可探测活度的估算

根据塑闪型车载式放射性探测系统的性能特点,通过理论模型和实验相结合的方法研究最小可探测活度的测量与估算方法。结果表明:(1)估算塑闪型车载式放射性探测系统最小可探测活度时,探测系统的参考活度响应应在距离车体20 m范围内进行测量;(2)参考活度响应与距离x之间的关系模型为2个e指数相加模型,可据此模型估算具体位置处的最小可探测活度,也可在参考源活度已知的情况下,估算该车载式放射性探测系统的可探测距离。研究建立的最小可探测活度估算方法可为塑闪型车载式放射性探测系统技术性能评价与应用提供参考。

最小可探测活度公式理解

最小可探测活度的正确理解与计算,对环境样品分析工作中低活度样品测量结果的正确判断非常重要。文章运用误差传递公式,对最小可探测活度的计算公式进行了推导。

闪烁光纤阵列探测器最小可探测活度浓度仿真计算

为评估闪烁光纤阵列探测系统的性能,本文采用理论分析、模拟仿真等方法对系统的最小可探测活度浓度进行仿真分析。最小可探测活度浓度取决于系统的本底计数率和探测效率,首先对系统的探测效率进行了MC模拟,包括弯曲损耗和长度损耗对荧光传输的影响,获取了探测系统对不同能量β粒子的探测效率;其次对探测系统的本底计数率进行了仿真分析,包括空间宇宙射线、屏蔽材料产生的辐射及电子学系统噪声等。经计算,长度为1 m的2025根闪烁光纤阵列探测系统的本底计数率约为^(60) s^(-1),对于^(40)K的β粒子的探测效率为1.86 s^(-1)/(Bq/L)。该探测系统6 min内探测系统最小可探测活度浓度可达到1.0 Bq/L,30 min内可达到0.457 Bq/L,可用于水中低水平放射性测量。

最小可探测活度(MDA)在核电站控制区出入口辐射监测系统设备上的应用

从核电站控制区出入口辐射监测系统设备引入最小可探测活度(MDA),判断限和探测限概念,并对计算公式进行推导,不同性质的设备应采用不同的计算公式以计算其MDA,目的是帮助核电站相关设备运维从业者理解MDA的定义,掌握其在实际测量中的应用。

无人机载CeBr3航空监测系统无限大面源探测能力研究

在核设施发生重大事故后,快速获取事故应急区内的辐射水平,对后续应急决策及救援、保护公众免受辐射危害具有至关重要的意义,核应急航空辐射监测是核应急早期快速获取辐射水平的重要技术手段和方法之一,因此核工业航测遥感中心自主研发了无人机载CeBr3航空监测系统。为准确评估该监测系统的探测能力,文章使用蒙特卡罗方法对该监测系统进行了建模,并通过60Co点源对模型的准确性进行了验证。在此基础上,采用全能谱分析、蒙特卡罗及实验相结合的方法获得监测系统对天然辐射单位能谱,并以核事故后地面受到一个新的137Cs放射性沉降场景为例,计算监测系统在不同测量条件下(天然辐射本底、晶体体积、测量高度)对无限大137Cs面源的探测效率及最小可探测活度浓度。通过模拟及计算监测系统对天然辐射本底及核应急人工放射性核素的单位能谱,准确评估了自研的无人机载CeBr3核应急航空监测系统的探测能力,为后续利用该监测系统开展核与辐射航空监测可提供重要理论依据及数据支撑。

医疗场所空气中碘-131在线探测系统模拟设计

为了实现无富集条件下对碘-131的快速精准测量,提出了针对医疗场所空气中碘-131的γ、β联合测量方法。通过Geant4建立探测系统模型,模拟研究探测系统对碘-131释放的β粒子和γ射线进行探测,其中NaI探测器和塑料闪烁体探测器分别实现对γ射线和β射线的测量。模拟计算表明,探测系统获取的γ全能峰计数、β计数与碘-131浓度之间存在线性关系。系统可首先通过获取γ能谱分析碘-131特征峰实现碘-131识别,利用γ射线全能峰计数与β射线计数之间的线性关系确定β射线贡献是否仅来自于碘-131,然后利用β射线的高探测效率进行快速测量。模拟计算探测系统测量1 h,其双3英寸NaI探测器的探测效率为1.7%,其MDC可达到19.59 Bq/m^(3),其塑闪探测器的探测效率为36%,MDC为7.93 Bq/m^(3),均显著低于38.50 Bq/m^(3)。基于γ全能峰计数和β计数的联合计算公式计算的碘-131的浓度,相对误差≤0.6%。提出的探测系统充分利用了β射线探测效率高和γ能谱能量识别能力强的优点,通过γ能谱全能峰计数和β计数测量可实现碘-131浓度的快速准确测量。

反宇宙射线γ谱仪系统测量氙同位素活度

放射性氙同位素是全面禁止核试验条约(CTBT)重要的监测内容。针对CTBT氙同位素样品活度低的特点,建立了一套反宇宙射线γ谱仪系统。相对于原始γ能谱,在20~2 400keV能量范围内,采用反宇宙射线屏蔽后,全谱积分本底降低了约6倍。使用反宇宙射线HPGeγ谱仪系统对氙同位素样品测量3d,^(131) Xe^m、^(133) Xe^m、^(133) Xe和^(135) Xe的最小可探测活度分别为3.2、4.3、2.8、6.1mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。

基于PIPSBOX测量气态14C流出物装置的设计

14C作为环境影响评价中的重要核素,现有测量技术很难实现核设施气态14C流出物的在线测量。基于PIPSBOX测量技术研制了气态14C流出物在线测量装置的原理样机,模拟了PIPSBOX测量14C的探测效率,理论证明测量的可行性。通过将不同形式的14C气体转化为14CO_(2)形态,以便进行低温分离14CO_(2)提高14C浓度,最后实现PIPSBOX测量14C气体。最终在3 h内,该系统测量14C的最小可探测活度浓度达到0.99 Bq/m3,小于现在连续取样一周的探测下限10 Bq/m^(3),这项工作建立了14C测量新方法,实现了气态14C流出物的在线测量,也为大气中14C在线测量提供参考。

风化壳淋积型稀土矿中^(138)La原位γ能谱法最小可探测活度的计算

镧在赣南稀土矿中含量十分丰富,其中^(138)La作为镧的主要同位素,衰变过程中释放0.788 MeV(发射比0.344)和1.44 MeV(发射比0.656)的伽马射线。本文通过理论计算与蒙卡模拟相结合的方法建立一套针对^(138)La的现场伽马能谱测量方法。首先,利用数学理论计算得到探测器探测距离的最佳位置(距地0cm)和可探测范围(?60×20 cm)。其次,根据赣南地区七个典型稀土矿的U,Th,40K比活度数据,采用蒙特卡洛模拟获得U系,Th系,40K的天然放射性本底"秒谱"。最后,计算了^(138)La的最小可探测活度,在1000 s测量时间下^(138)La的最小可探测活度可降低至在29.88 Bq/kg~121.69 Bq/kg。

多晶体航空γ能谱仪的地面辐射监测模拟仿真

采用基于MCNP5的Monte Carlo模拟方法对多晶体航空γ能谱仪用于地面辐射监测进行模拟仿真。鉴于目前航空γ能谱仪主要用于资源勘探,对137Cs以及131I低能射线探测并不关注。本文以地面辐射为监测目标,通过建立多晶体航空γ能谱仪探测装置的Monte Carlo模拟模型,获得137Cs以及131I的模拟电子脉冲能量幅度分布谱,然后用计算得到的全能峰高斯展宽系数对模拟电子脉冲能量幅度分布谱进行高斯展宽,并对不同探测条件下最小可探测活度(Minimum detectable activity,MDA)进行计算。结果表明,Monte Carlo模拟方法能较好地对地面辐射监测进行仿真,在相同测量条件下,探测器外置计数比探测器内置计数大,且探测器外置时MDA优于探测器内置时MDA。所以实际航测过程中,建议采用探测器外置的方式,以减小MDA值。

提高大气气溶胶放射性分析灵敏度的研究

目的:提高涉核事件监测现场便携式空气采样器监测气溶胶的灵敏度。方法:采用多台便携式空气采样器并联采样,利用无源效率刻度技术对γ能谱进行刻度的测量分析方法。结果:并联采样后单位时间内,采样体积成倍增加,核素的最小可探测活度浓度明显下降。结论:采用多台便携式空气采样器并联的采样和测量分析方法,可显著提高可疑核事件的监测灵敏度。

BH1217G多路超低本底α测量仪

介绍了最新研制的BH1217G型多路低本底α测量仪的设计思路、技术指标和主要特点。并给出了实际样品的测量比对结果。该仪器主要用于从事放射性工作人员内照射情况的检测以及极微弱α放射性的检测。

一套反宇宙射线HPGeγ谱仪系统的建立

放射性核素监测是全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)4种监测手段之一。针对放射性核素样品活度低的特点,研制了一套反宇宙射线HPGeγ谱仪系统。相对于原始的γ能谱,在15~2700 keV能量范围内,反符合方法使全谱积分本底降低为原始谱的1/8,提高了对放射性核素的监测灵敏度。使用该系统对气溶胶样品测量7 d,^(140)Ba的最小可探测活度为10 mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。这不仅在CTBT放射性核素核查工作中具有重要意义,在辐射环境监测中也具有重要的应用前景。

反宇宙射线低本底γ谱仪系统的设计和建立

通过对γ谱仪中的本底来源和屏蔽方法的研究,建立了一套反宇宙射线低本底γ谱仪测量系统,100~2500 keV能区积分本底为1.1×10^(-1)s^(-1)/100 cm^(3)Ge。应用该系统测量几何规格为Ф75 mm×70 mm土壤基材和Ф75 mm×35 mm生物灰基材的标准样品,确定了土壤样品中137 Cs的最小可探测活度为0.089 Bq;生物灰样品中137 Cs和134 Cs的最小可探测活度分别为0.068 Bq和0.098 Bq。

大面积塑料闪烁体适合阈值电压研究

大面积塑料闪烁体广泛运用于辐射监测领域,采用信号过阈检测的方式用作辐射计数器。过阈检测阈值电压的大小影响探测效率和最小可探测活度。射线入射在大面积塑料闪烁体不同位置时,收集端对光子的收集效率不同,存在探测效率一致性差异。根据大面积塑料闪烁体本底能谱和^(60)Co、^(137)Cs源在大面积塑料闪烁体不同位置的能谱,以^(60)Co源数据为例,结合处理电路信号放大关系,确定了合适的阈值电压。结果表明:上述方法确定的阈值电压,大面积塑料闪烁体探测器探测效率一致性较好,远离收集端有较高的探测效率,同时最小可探测活度较低。

基于β-γ符合法测量的在线啜吸检测装置的研制

反应堆运行期间燃料包壳时常会发生破损,当燃料组件发生破损后,核电厂通常会在换料过程中使用在线啜吸装置对每个燃料组件进行啜吸试验,通过裂变产物分析确定被测组件是否发生破损,然而受核岛内过强的辐射环境干扰影响,传统单一β或单γ粒子检测设备的检测结果时有误判或漏判发生。本文设计了一种基于β-γ符合法测量技术的在线啜吸检测装置,装置含有β和γ粒子探测器,并构建了β-γ符合检测通道,融合了现有β、γ破损判断技术,同时增加了基于β-γ符合判断的结果。相关应用结果表明:在核岛内较强辐射干扰下,本系统符合测量本底计数率可达到0.04 s-1,装置对133Xe最小可探测活度(MDA)达23.7 Bq,检测灵敏度优于单一β粒子或γ粒子检测模式;3种判断模式的应用大幅提升了破损判断结果的可靠性。该装置可以替代现有单一粒子检测模式的在线啜吸检测装置应用于核电厂开展相关检测工作。