氡析出率測(cè)量方法研究

【資料簡(jiǎn)介】

 

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1． 5氡析出測(cè)量的應(yīng)用方法

    實(shí)際測(cè)量氡析出率時(shí)，按照所需的時(shí)間間隔連續(xù)測(cè)量n個(gè)計(jì)數(shù)，以測(cè)量時(shí)間為自變量，計(jì)數(shù)為因變量進(jìn)行線(xiàn)性回歸，求出直線(xiàn)的斜率，即計(jì)數(shù)的增長(zhǎng)率，該增長(zhǎng)率乘以相應(yīng)的刻度系數(shù)即得所測(cè)量的氡析出率。

 

2．測(cè)量結(jié)果分析與處理

2.1 表面氡析出測(cè)量影響因素

根據(jù)輻射效應(yīng)委員會(huì)的1991度報(bào)告統(tǒng)計(jì)，建材、土壤、礦石和建筑物地面等在單位時(shí)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(kuò)散長(zhǎng)度，m。

2.2 REM-III氡析出率儀操作與測(cè)量數(shù)據(jù)處理

由于氡測(cè)量與取樣方法類(lèi)型多而復(fù)雜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件也難于考慮選擇合適的測(cè)量方法，環(huán)境氡測(cè)量本身所受的影響因素也比較多，即在同一地點(diǎn)的不同時(shí)刻、不同時(shí)間（早、中、晚）、不同季節(jié)（春、夏、秋、冬）所測(cè)量的結(jié)果均有明顯的差別。對(duì)于表面介質(zhì)氡析出率測(cè)量來(lái)說(shuō)，它比環(huán)境空氣中氡測(cè)量更加復(fù)雜，主要氡的收集與其探測(cè)方法選擇比較復(fù)雜。早年采用“箱式法”即通過(guò)一定體積與一定時(shí)間內(nèi)固定表面的氡累積來(lái)計(jì)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(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了快速氡析出儀（號(hào)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(cè)量結(jié)果更近于真值，在測(cè)量操作與數(shù)據(jù)處理上有嚴(yán)格的要求。

2.2.1REM-III測(cè)量操作詳見(jiàn)使用說(shuō)明書(shū)，但需注意以下幾點(diǎn)：

   1）一般現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用只需要采用方式2（即mode2,定時(shí)測(cè)量模式）?？筛鶕?jù)氡析出水平高低從1-99分鐘選擇測(cè)量時(shí)間間隔，即按照所選擇的時(shí)間間隔，“實(shí)時(shí)”測(cè)量即得出結(jié)果，該測(cè)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(píng)價(jià)、材料選擇、民用工程驗(yàn)收等提供參考依據(jù)。

需要說(shuō)明的是方式1為連續(xù)測(cè)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(cè)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(cè)量前，必須保證儀器充電飽滿(mǎn)，充電一次可用6小時(shí)左右，注意要關(guān)機(jī)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(cè)量計(jì)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(cè)量不同，不能同一點(diǎn)無(wú)數(shù)個(gè)測(cè)量值的平均，測(cè)量重復(fù)性與γ劑量率測(cè)量相比有系統(tǒng)誤差的局限性，但克服了“箱式法”操作不便。

5）根據(jù)儀器開(kāi)發(fā)過(guò)程中的試驗(yàn)與刻度技術(shù)要求：同一點(diǎn)測(cè)量次數(shù)的選擇與應(yīng)用的要求不同而選擇（如2.2.2 測(cè)量方法與數(shù)據(jù)處理）。

6）該儀器目前無(wú)專(zhuān)門(mén)的劑量刻度標(biāo)準(zhǔn)（有關(guān)技術(shù)機(jī)構(gòu)正在申報(bào)），只能間接用氡析出檢驗(yàn)源校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)方法按照如下中2.2.2所描述的測(cè)量與數(shù)據(jù)處理方法，也是測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)處理的依據(jù)。

7）該儀器采用相對(duì)測(cè)量法，主要為了達(dá)到更近于真值的目的，低水平環(huán)境可增加測(cè)量時(shí)間，如大理石測(cè)量可采用20分鐘以上。當(dāng)然也不是選擇時(shí)間越長(zhǎng)越好，還與環(huán)境條件的影響有關(guān)，如測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)了，濕度影響就稍明顯。

2.2.2 REM-III型儀測(cè)量方法與數(shù)據(jù)處理

（以選擇時(shí)間間隔T=15min為例，低水平環(huán)境可增加測(cè)量時(shí)間來(lái)達(dá)到更近于真值的目的）

 1）快速抽樣測(cè)量：把儀器置于需測(cè)量的物質(zhì)表面約5分鐘以上，同時(shí)讓儀器底邊密封與用保鮮膜捂住抽屜口（目的為保證測(cè)量效果），然后開(kāi)機(jī)測(cè)量，15分鐘后即得測(cè)量結(jié)果。與測(cè)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(cè)量：把儀器置于需測(cè)量的物質(zhì)表面約15分鐘以上，同時(shí)讓儀器底邊密封與用保鮮膜捂住抽屜口（目的為保證測(cè)量效果），然后開(kāi)機(jī)測(cè)量，15分鐘后即得第1個(gè)測(cè)量結(jié)果，在同位置不動(dòng)，再測(cè)量15分鐘得出第2個(gè)結(jié)果，兩個(gè)結(jié)果取平均值即為測(cè)量結(jié)果。該結(jié)果與測(cè)量真值的差別不大，適宜要求不高的定量分析與環(huán)境評(píng)價(jià)，一般環(huán)境水平可采用該方法實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的。（刻度系數(shù)K₀=    ，我們給用戶(hù)的刻度系數(shù)均為該方法就標(biāo)準(zhǔn)源的刻度值。）

3）測(cè)量：把儀器置于待測(cè)表面約180分鐘以上，再打開(kāi)電源開(kāi)始測(cè)量，15分鐘后即得第1個(gè)測(cè)量結(jié)果，在原位置不動(dòng)，再測(cè)15分鐘得出第2個(gè)結(jié)果，在原位置不動(dòng)，按測(cè)量鍵，再測(cè)量15分鐘得出第3個(gè)結(jié)果，把后兩個(gè)結(jié)果取平均值即為結(jié)果。該結(jié)果與測(cè)量真值的差別很小，適宜要求定量分析與衛(wèi)生安全評(píng)價(jià)，如建材的選擇等。（刻度系數(shù)K2=    ）

以上三種測(cè)量操作方法中，如果均按照方法2）中刻度系數(shù)K₀進(jìn)行測(cè)量，是可以的，用它測(cè)量所得結(jié)果與真值的誤差相對(duì)于氡隨時(shí)間與環(huán)境的變化來(lái)說(shuō)可忽略（或簡(jiǎn)單修正）。因此，我們給用戶(hù)的刻度系數(shù)為方法2）中的K值。

在以上測(cè)量操作方法中，方法2）與方法3）中，如果多個(gè)測(cè)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(jī)）按測(cè)量鍵，另多測(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)，采集該數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)與前有效數(shù)據(jù)來(lái)求平均值。

 

2．1氡析出率儀刻度檢驗(yàn)方法

1）原理

通過(guò)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(duì)氡析出率儀作單點(diǎn)測(cè)量的刻度實(shí)驗(yàn)，不同時(shí)間間隔有不同的刻度系數(shù)，同時(shí)受濕度的影響較大，應(yīng)進(jìn)行濕度修正。

（1）氡析出率

    介質(zhì)表面單位面積、單位時(shí)間內(nèi)釋放的放射性氡活度，單位為：BQ/M2S。

（2）氡析出率測(cè)量?jī)x

    用于測(cè)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(cè)量?jī)x，而不是經(jīng)典箱式法或活性炭盒法裝置。

（3）收集效率

    探測(cè)器表面收集到的粒子數(shù)與同一時(shí)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(cè)量?jī)x的測(cè)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(kāi)發(fā)的REM-III型，實(shí)用新型號(hào)200420096051.0）是通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)其測(cè)量的，測(cè)量時(shí)將收集裝置扣在待測(cè)材料表面，這時(shí)收集室內(nèi)氡濃度的變化主要有以下幾種機(jī)制：①材料內(nèi)的氡原子在擴(kuò)散與滲流過(guò)程逸出材料表面進(jìn)入收集室；②收集室中的一部分氡經(jīng)擴(kuò)散返回材料中（稱(chēng)為反擴(kuò)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(jī)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-Cλ_e 。

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