论文部分内容阅读
在各种核材料生产、核设施退役以及放射性废物的储存处理过程中,都可能使半衰期长的放射性物质弥散于空气中,形成人工放射性气溶胶。放射性气体气溶胶是造成工作人员内照射的主要来源,严重影响相关场所人员的职业健康安全。目前对于放射性气溶胶的测量有两大类即取样实验室分析法和现场连续监测方法,取样实验室分析方法具备精度高、检出限低等优点,但其采样周期长达50个小时,现场连续监测相对于取样实验室分析方法其测量时间短但检出限较差。为兼顾放射性气溶胶测量低检出限与快时间响应,本文设计了常压与真空双通道现场连续监测方法及装置。本文系统地分析了影响连续在线监测仪检出限的各种因素,在现有的基础上设计了包含真空测量通道和常压测量的高灵敏度和响应时间快的连续监测仪,在完善方案的基础上经设计、加工、调试最终完成了放射性气溶胶连续监测仪的研制。主要包含了:(1)针对气溶胶的采集,设计了常压测量室。为了减小氡钍及其子体的拖尾影响测量结果的准确性设计了真空测量室。独立双通道测量室的设计保证了系统测量响应时间的快速性,克服了传统常压测量检出限高的问题。其中常压测量室为正常大气压测量,由于没有抽真空氡钍及其子体会干扰人工放射性的测量产生拖尾现象,所以检出限高,但常压室属于边抽边测量不存在时时间问题。能保证生产场合发生重大泄露第一时间报警。真空测量室为真空环境下测量,常压测量室采样一段时间后将滤纸送入真空环境测量,保证了系统检出限。(2)针对测量滤纸的特性及采集需求设计了滤纸走纸部件。通过步进电机驱动滤纸走纸,增量式光电编码器计数计算走纸量,减速箱提供预紧力保证滤纸的预紧。(3)为了方便仪器的安装及使用场合的兼容性,设计了一款壁式机箱,内部区域化设计包括了内部测量机械区域、硬件电路区域、真空泵等产热大部件的隔热区域,该机箱特点为体积小、重量轻、可靠性好、良好的人机工程。(4)由于本系统涉及各种电路模块其供电方式复杂,设计了多路线性电源供电,其电源电压从-15V到+24V各种电压,其满载纹波低、串扰小。(5)针对系统的各种流程控制及传感器信号设计了主控电路。包括了气压、压力、增量式光电编码器、质量流量计等的信号采集电路及下位机信号采集程序设计。真空泵、采样泵、直线电机、步进电机等控制及驱动电路。编写了硬件下位机程序。6)为保证人机交互性,本文设计了包含权限管理、报警管理、历史数据管理等模块、数据处理的专用气溶胶测量软件。本文研制的放射性气溶胶连续监测仪是基于现有基础上,应用新技术设计的一款针对现有气溶胶连续监测仪适应范围窄(不能应用于高氡环境)的问题,通过提出双通道测量方式,使设备响应时间大大降低。其理论检出限10-4~10-3Bq/m3,可验证探测下限为铀0.1Bq/m3,钚0.02Bq/m3。试验结果表明该监测仪指标达到了国内外先进水平。目前该监测仪性能稳定、检出限低,能应用于各种低氡及高氡环境下放射性气溶胶的监测。