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氡析出率測量方法研究

閱讀:451發(fā)布時間:2011-08-22

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1. 5氡析出測量的應(yīng)用方法
    實際測量氡析出率時,按照所需的時間間隔連續(xù)測量n個計數(shù),以測量時間為自變量,計數(shù)為因變量進行線性回歸,求出直線的斜率,即計數(shù)的增長率,該增長率乘以相應(yīng)的刻度系數(shù)即得所測量的氡析出率。
 
2.測量結(jié)果分析與處理
2.1 表面氡析出測量影響因素
根據(jù)輻射效應(yīng)委員會的1991度報告統(tǒng)計,建材、土壤、礦石和建筑物地面等在單位時間內(nèi)氡的析出為60kBqd-1,其析出率為2×10-3Bqm-2s-1,科學(xué)研究證明,氡的析出能力除與鐳含量有關(guān)外,還與土壤、建材、礦石等介質(zhì)的孔隙度、顆粒的大小、孔隙的幾何形狀、含水量以及外界環(huán)境溫度、濕度、大氣壓力的變化有關(guān)。表面氡析出率可用下式表示:R=λ·ρ·C·F·L·Tanh(L1/L2) 。式中:λ為氡的衰變常數(shù)2.1×10-6S-1;ρ為材料密度,kgm-3;C為材料中鐳的比活度,Bqkg-1;F為射氣系數(shù);L1為材板的半厚度,L2為氡在材料中的擴散長度,m。
2.2 REM-III氡析出率儀操作與測量數(shù)據(jù)處理
由于氡測量與取樣方法類型多而復(fù)雜,根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用條件也難于考慮選擇合適的測量方法,環(huán)境氡測量本身所受的影響因素也比較多,即在同一地點的不同時刻、不同時間(早、中、晚)、不同季節(jié)(春、夏、秋、冬)所測量的結(jié)果均有明顯的差別。對于表面介質(zhì)氡析出率測量來說,它比環(huán)境空氣中氡測量更加復(fù)雜,主要氡的收集與其探測方法選擇比較復(fù)雜。早年采用“箱式法”即通過一定體積與一定時間內(nèi)固定表面的氡累積來計算表面氡析出,操作煩瑣復(fù)雜,系統(tǒng)誤差不可避免;中輻院氡研究組在長期現(xiàn)場實驗的基礎(chǔ)上,開發(fā)了快速氡析出儀(號為ZL200420096051.0),克服了“箱式法”操作的不便與使誤差減少到zui小,但為了測量結(jié)果更近于真值,在測量操作與數(shù)據(jù)處理上有嚴(yán)格的要求。
2.2.1REM-III測量操作詳見使用說明書,但需注意以下幾點:
   1)一般現(xiàn)場應(yīng)用只需要采用方式2(即mode2,定時測量模式)??筛鶕?jù)氡析出水平高低從1-99分鐘選擇測量時間間隔,即按照所選擇的時間間隔,“實時”測量即得出結(jié)果,該測量方式主要適宜于鈾鐳尾礦、建筑材料表面、土壤表面等的普通應(yīng)用,為退役治理、環(huán)境評價、材料選擇、民用工程驗收等提供參考依據(jù)。
需要說明的是方式1為連續(xù)測量,主要應(yīng)用在地質(zhì)找礦、山體滑坡、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)備監(jiān)測與相關(guān)科學(xué)研究分析等需要氡/釷及其子體析出研究的應(yīng)用。
   2)測量前,必須保證儀器充電飽滿,充電一次可用6小時左右,注意要關(guān)機充電。嚴(yán)禁使用至顯示器不顯示后才考慮充電導(dǎo)致儀器內(nèi)部電池耗壞。
   3)測量計數(shù)與結(jié)果只有相關(guān)性,而不是正比關(guān)系。
   4)數(shù)據(jù)處理與γ劑量率測量不同,不能同一點無數(shù)個測量值的平均,測量重復(fù)性與γ劑量率測量相比有系統(tǒng)誤差的局限性,克服了“箱式法”操作不便。
5)根據(jù)儀器開發(fā)過程中的試驗與刻度技術(shù)要求:同一點測量次數(shù)的選擇與應(yīng)用的要求不同而選擇(如2.2.2 測量方法與數(shù)據(jù)處理)。
6)該儀器目前無專門的劑量刻度標(biāo)準(zhǔn)(有關(guān)技術(shù)機構(gòu)正在申報),只能間接用氡析出檢驗源校準(zhǔn),其校準(zhǔn)方法按照如下中2.2.2所描述的測量與數(shù)據(jù)處理方法,也是測量報告數(shù)據(jù)處理的依據(jù)。
7)該儀器采用相對測量法,主要為了達到更近于真值的目的,低水平環(huán)境可增加測量時間,如大理石測量可采用20分鐘以上。當(dāng)然也不是選擇時間越長越好,還與環(huán)境條件的影響有關(guān),如測量時間長了,濕度影響就稍明顯。
2.2.2 REM-III型儀測量方法與數(shù)據(jù)處理
(以選擇時間間隔T=15min為例,低水平環(huán)境可增加測量時間來達到更近于真值的目的)
 1)快速抽樣測量:把儀器置于需測量的物質(zhì)表面約5分鐘以上,同時讓儀器底邊密封與用保鮮膜捂住抽屜口(目的為保證測量效果),然后開機測量,15分鐘后即得測量結(jié)果。與測量真值的差別稍微大,適宜大面積的定性調(diào)查。(刻度系數(shù)K1=   
2)快速測量:把儀器置于需測量的物質(zhì)表面約15分鐘以上,同時讓儀器底邊密封與用保鮮膜捂住抽屜口(目的為保證測量效果),然后開機測量,15分鐘后即得第1個測量結(jié)果,在同位置不動,再測量15分鐘得出第2個結(jié)果,兩個結(jié)果取平均值即為測量結(jié)果。該結(jié)果與測量真值的差別不大,適宜要求不高的定量分析與環(huán)境評價,一般環(huán)境水平可采用該方法實現(xiàn)測量目的。(刻度系數(shù)K0=    ,我們給用戶的刻度系數(shù)均為該方法就標(biāo)準(zhǔn)源的刻度值。)
3)測量:把儀器置于待測表面約180分鐘以上,再打開電源開始測量,15分鐘后即得第1個測量結(jié)果,在原位置不動,再測15分鐘得出第2個結(jié)果,在原位置不動,按測量鍵,再測量15分鐘得出第3個結(jié)果,把后兩個結(jié)果取平均值即為結(jié)果。該結(jié)果與測量真值的差別很小,適宜要求定量分析與衛(wèi)生安全評價,如建材的選擇等。(刻度系數(shù)K2=   
以上三種測量操作方法中,如果均按照方法2)中刻度系數(shù)K0進行測量,是可以的,用它測量所得結(jié)果與真值的誤差相對于氡隨時間與環(huán)境的變化來說可忽略(或簡單修正)。因此,我們給用戶的刻度系數(shù)為方法2)中的K值。
在以上測量操作方法中,方法2)與方法3)中,如果多個測量結(jié)果中出現(xiàn)的異常的不可靠數(shù)據(jù)應(yīng)該刪除,在原位置(儀器也不要關(guān)機)按測量鍵,另多測一個數(shù)據(jù),采集該數(shù)據(jù)作為測量數(shù)據(jù)與前有效數(shù)據(jù)來求平均值。
 
2.1氡析出率儀刻度檢驗方法
1)原理
通過已知標(biāo)準(zhǔn)氡析出率的含鐳礦石粉源R0,在某一環(huán)境條件下(T、RH、P),對氡析出率儀作單點測量的刻度實驗,不同時間間隔有不同的刻度系數(shù),同時受濕度的影響較大,應(yīng)進行濕度修正。
1)氡析出率
    介質(zhì)表面單位面積、單位時間內(nèi)釋放的放射性氡活度,單位為:BQ/M2S。
2)氡析出率測量儀
    用于測量介質(zhì)表面氡析出率的儀器,這里指的是直讀式氡析出率測量儀,而不是經(jīng)典箱式法或活性炭盒法裝置。
3)收集效率
    探測器表面收集到的粒子數(shù)與同一時間間隔內(nèi)收集室內(nèi)產(chǎn)生的該種粒子數(shù)之比。
2)快速氡析出率測量儀的測量原理與基本組成
本技術(shù)所規(guī)定的氡析出率儀(指中輻院開發(fā)的REM-III型,實用新型號200420096051.0)是通過以下方法實現(xiàn)其測量的,測量時將收集裝置扣在待測材料表面,這時收集室內(nèi)氡濃度的變化主要有以下幾種機制:①材料內(nèi)的氡原子在擴散與滲流過程逸出材料表面進入收集室;②收集室中的一部分氡經(jīng)擴散返回材料中(稱為反擴散);③一部分氡經(jīng)收集室與材料表面接觸處泄漏出去;④收集室中的氡衰變產(chǎn)生氡子體。在這四種機制作用下收集室中氡濃度的變化可用下式描述[5]:dC/dt=RS/V-Cλe 。

…………


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