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大气放射性监测的方式和方法

2022.6.09
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zhaoqisun

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重要性

大气中放射性核素的监测,是常规监测以及核事故情况下放射性监测的一个重要手段,在大气放射性核素监测中,获得连续性具有代表意义的样品,是取得准确数据和可靠结论的前提与基础。我国在以往的空气放射性核素监测工作中多针对特定场所、设施,环境大气放射性气溶胶监测工作开展较少,连续不间断监测更未见报道,所用采样器的流量(指单位时间内采样体积)一般不超过100m3 /h。

采样式监测方法

环境监测网络由分布在不同位置处的大量辐射监测站组成,辐射监测站的性能指标直接决定了监测网络的探测性能。由于大气放射性分布范围很广,而且浓度很低,为了实现低本底测量,辐射监测站所使用的探测系统往往采用抽样富集测量方式,如放射性气溶胶监测中的滤纸过滤方式和裂变气体监测中的变压吸附方式。

大气放射性核素监测的两种重要设备,分别是用过滤法捕集大气气溶胶的超大流量气溶胶采样器,和用吸附法富集大气中氙的大气氙取样器。我所研制的超大流量气溶胶采样器,采样流量为500~800m3/h,滤材收集效率>80%(0.2μm),采样器总效率>60%(10μm),对134Cs的最小可探测浓度(MDC)m3;大气氙取样器[6]的取样流量>9 m3/h,氙获取量>5ml/24h,对133Xe的MDC<0.25mBq/m3,性能指标不低于禁核试条约组织(CTBTO)的国际监测系统(IMS)的技术要求。福岛核事故后,我们在西安进行了为期3个月的大气取样分析,监测到了131I、134Cs、137Cs、133Xe等核素的浓度变化情况,发现其浓度异常偏高,初步判断来自于福岛核事故的泄漏。

非采样式监测方法

与富集测量方式不同,研究者利用蒙特卡罗( MC) 方法和理论模型建立一种非采样式大气放射性测量方法,将未屏蔽的闪烁体探测器竖立在空气中直接朝向空气进行测量,并评估了这种测量方法的可行性与探测下限。

通过研究结合MC 方法和理论模型,计算了LaBr3闪烁体探测器竖立在放射性空气中时的响应情况,并最终给出了探测器的测量能谱和放射性浓度探测下限。

将探测器直接对着空气测量是可以鉴别核素的,而且这种探测方式相比抽样富集测量方式具有一定优势; 由于探测器所测量的空气范围非常大,这种测量方式实际上已经达到了富集的目的,所以探测器的探测下限可以很低。但该测量方式存在两个不足:由于没有铅屏蔽,探测下限易受环境本底变化的影响; 在封闭空间中该测量方式的探测下限会相应增加。计算过程表明,探测器的本底计数直接决定了探测器的探测下限,因此NaI 闪烁体更加适合于低本底测量,而LaBr3闪烁体更加适合于多核素识别。


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