国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)絕對(duì)測(cè)量87Kr放射性活度濃度研究

2020-06-29 09:58肖玉琴
大眾科學(xué)·中旬 2020年7期
關(guān)鍵詞:放射性充氣長(zhǎng)度

肖玉琴

摘要:為對(duì)87Kr放射性活度濃度開展絕對(duì)測(cè)量,本文研究圍繞一種內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)進(jìn)行研究,通過測(cè)試內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)的壁效應(yīng)、端效應(yīng)、死時(shí)間、本底、坪特性等性能可以發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)能夠較好服務(wù)于87Kr放射性活度濃度的絕對(duì)測(cè)量。最終,研究得到了40.64(1±0.9%)Bq/mL的測(cè)量結(jié)果。

關(guān)鍵詞:內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng);放射性活度濃度;絕對(duì)測(cè)量;87Kr

前言

基于內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)的絕對(duì)測(cè)量、基于HPGeγ能譜法的相對(duì)測(cè)量均屬于氣體放射性活度常用的測(cè)量方法。在氣體放射性活度絕對(duì)測(cè)量中,作為國(guó)際公認(rèn)準(zhǔn)確度較高的測(cè)量裝置,內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)以長(zhǎng)度補(bǔ)償法為基礎(chǔ)。為保證內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)較好服務(wù)于氣體放射性活度測(cè)量,正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1.測(cè)量原理

作為國(guó)際公認(rèn)的氣體放射性活度絕對(duì)測(cè)量裝置,內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)在長(zhǎng)度補(bǔ)償法支持下具備較高的測(cè)量準(zhǔn)確度,在壽命較長(zhǎng)的核素活度絕對(duì)測(cè)量中,如放射性氣體14C、35S、3H、85Kr,內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)的應(yīng)用極為廣泛,且多數(shù)時(shí)候能夠取得較為準(zhǔn)確的絕對(duì)測(cè)量結(jié)果。對(duì)于本文研究的87Kr來(lái)說,作為一種短壽命氣體放射性核素,87Kr的擁有76.3±0.6min的半衰期,在測(cè)試核燃料裂變?nèi)己模怏w裂變產(chǎn)物法)中,87Kr屬于重要的核素之一。為準(zhǔn)確測(cè)量87Kr放射性活度濃度,基于長(zhǎng)度補(bǔ)償法的內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)針對(duì)性建設(shè)極為關(guān)鍵[1]。

對(duì)于基于長(zhǎng)度補(bǔ)償法的內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)來(lái)說,端效應(yīng)屬于其存在的最大問題,而通過采用結(jié)構(gòu)完全相同、長(zhǎng)度不同的計(jì)數(shù)管,并保證靈敏體積之差與計(jì)數(shù)管體積之差相等,端效應(yīng)對(duì)內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)絕對(duì)測(cè)量造成的影響即可有效消除。將工作氣體和待測(cè)的放射性氣體均勻混合,即可向內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管內(nèi)充入混合氣體,這相當(dāng)于探測(cè)介質(zhì)在每一衰變核周圍充滿,且存在4π的探測(cè)立體角,源的自吸收可由此規(guī)避,放射性氣體發(fā)射的β射線在靈敏體積內(nèi)可100%被探測(cè)。在靈敏體積確定后,定標(biāo)器負(fù)責(zé)記錄計(jì)數(shù)管所探測(cè)到的信號(hào),基于死時(shí)間、本底、甄別閾、壁效應(yīng)對(duì)得到的計(jì)數(shù)率開展針對(duì)性校正,即可通過內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)完成87Kr放射性活度濃度的絕對(duì)測(cè)量,得到放射性活度濃度A,具體計(jì)算公式如下:

式中的N1、V分別為靈敏體積內(nèi)的計(jì)數(shù)率(扣除本底后)、正比計(jì)數(shù)管的靈敏體積,δ1為死時(shí)間,δ2為甄別閾,δ3為壁效應(yīng)校正系數(shù)。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

為滿足87Kr放射性活度濃度絕對(duì)測(cè)量需要,本文采用由四部分組成的內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng),包括廢氣收集系統(tǒng)、充放氣真空系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)、正比計(jì)數(shù)管(3支)。系統(tǒng)設(shè)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和直徑完全相同的三支長(zhǎng)度不同計(jì)數(shù)管,分別為短、中、長(zhǎng)內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管。采用無(wú)氧高導(dǎo)電性銅作為圓筒型計(jì)數(shù)管的陰極(壁),外徑為38.10mm,長(zhǎng)度分別為94.0mm、188.0mm、281.9mm,空間體積分別為90.00mL、179.53mL、268.84mL。采用1/4英寸標(biāo)準(zhǔn)閥門作為充氣閥門,數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)含有甄別器6路,分6路同時(shí)計(jì)數(shù)。采用由閥門及Swagelok管件連接組成的充放氣真空系統(tǒng)。結(jié)合具體測(cè)試可以確定,研究采用的內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)存在10-7Pa·L·s-1以下的漏率,而通過廢氣罐收集管路中的廢氣,即可避免環(huán)境污染問題出現(xiàn)[2]。

3.具體實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論

3.1 坪曲線與本底

在充放氣真空系統(tǒng)上分別接入內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管,充入99.99%的純甲烷(工作氣體)至所需壓力,正比計(jì)數(shù)管的坪特性測(cè)試采用65Zn(外γ源)進(jìn)行。設(shè)置1.0V的單道下閾,計(jì)數(shù)管的高壓緩慢改變,即可得到坪曲線。在50kPa和100kPa兩種氣壓條件下,采用65Zn對(duì)坪特性進(jìn)行測(cè)試,可確定短正比管、中正比管、長(zhǎng)正比管在50kPa氣壓條件下的高壓分別處于2200~2500區(qū)間、2100~2500區(qū)間、2100~2500區(qū)間,坪斜分別為0.44%/100V、0.40%/100V、0.36%/100V。在100kPa氣壓條件下,高壓均處于2750~3300區(qū)間,坪斜分別為0.44%/100V、0.44%/100V、0.34%/100V。結(jié)合上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以確定,3支計(jì)數(shù)管在100kPa氣壓條件下的坪特性良好,存在550V的坪長(zhǎng)以及小于0.5%/100V的坪斜。同時(shí),坪電壓在50kPa氣壓條件下向低電壓移動(dòng),這是由于自由程因氣壓低而變大,電子在平均自由程上因較低的電壓獲得了足夠大的能量,新的離子對(duì)會(huì)因此產(chǎn)生?;趯?shí)驗(yàn)可以確定,短、中、長(zhǎng)3支正比計(jì)數(shù)管的本底計(jì)數(shù)率分別為1s-1、2s-1、3s-1。

3.2 系統(tǒng)死時(shí)間測(cè)量與控制

插入6個(gè)門產(chǎn)生器與定標(biāo)器和6路甄別器之間,死時(shí)間控制采用改變門產(chǎn)生器門寬的方式,各路的死時(shí)間測(cè)量采用雙振蕩器,可測(cè)得6路死時(shí)間分別為1.98μs、2.01μs、2.02μs、2.00μs、2.02μs、2.01μs。由于屬于非擴(kuò)展型死時(shí)間,需采用式(2)進(jìn)行死時(shí)間校正,式中的N2、τ分別為直接讀出的計(jì)數(shù)率(定標(biāo)器)、系統(tǒng)死時(shí)間。

3.3 87Kr測(cè)量

由86Kr(99.46%豐度)在反應(yīng)堆中輻照,即可獲取87Kr。在充放氣真空系統(tǒng)上將由此獲得的87Kr混合純甲烷,即可向正比計(jì)數(shù)管中同時(shí)充入混合氣體,開展針對(duì)性的絕對(duì)測(cè)量。采用6路甄別器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),甄別閾分別取3.0V、2.6V、2.2V、1.8V、1.4V、1.0V。開展具體實(shí)驗(yàn)可得到甄別閾與相應(yīng)計(jì)數(shù)率的線性關(guān)系,需基于本底及死時(shí)間對(duì)計(jì)數(shù)率進(jìn)行修正,甄別閾的影響通過將甄別曲線外推到零閾值即可消除。分別線性外推計(jì)數(shù)管坪上的2400V、2300V、2200V3條高壓曲線,即可得到0.2%的計(jì)數(shù)率平均值(3個(gè)零甄別閾)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,可以將其視作外推甄別閾產(chǎn)生的不確定度。基于實(shí)驗(yàn)可以確定,87Kr在堆輻照后含有半衰期為4.48h的少量85Krm,以及半衰期為16.8h、59.4d的少量125Xe、125I,因此需設(shè)法扣除相關(guān)干擾。對(duì)于半衰期長(zhǎng)的125I,可忽略其影響。由于實(shí)驗(yàn)測(cè)得了3種核素的總計(jì)數(shù)(125Xe、125I、85Krm),由此根據(jù)半衰期對(duì)連續(xù)多次跟蹤測(cè)量結(jié)果進(jìn)行最小二乘法分解,可獲得占總活度93%以上的87Kr活度(起始測(cè)量時(shí)刻),同時(shí)存在0.4%以下的不確定度(最小二乘法分解引入)。

計(jì)數(shù)管內(nèi)充氣壓強(qiáng)的函數(shù)為壁效應(yīng),β粒子能量(待測(cè)核素)與之相關(guān)?;诔鋲褐?0kPa的計(jì)數(shù)管,追蹤測(cè)量短管和長(zhǎng)管,并將中管的壓力變?yōu)?00kPa,即可獲得隨壓強(qiáng)倒數(shù)的計(jì)數(shù)率線性關(guān)系,壁效應(yīng)損失(任意工作氣體壓力下)均可由此求得。壁效應(yīng)校正系數(shù)δ3在100kPa工作氣體壓力下為1.024,存在0.5%以下的不確定度。任意兩支計(jì)數(shù)管的長(zhǎng)度補(bǔ)償為87Kr的放射性濃度,即計(jì)數(shù)率之差除以體積之差,由此可得到測(cè)量值3個(gè)??紤]到不存在完全一致的計(jì)數(shù)管端效應(yīng),存在細(xì)微差別的3個(gè)測(cè)量值的平均值即為研究需要的放射性濃度值,長(zhǎng)度補(bǔ)償引入的不確定度為平均值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,該值在0.5%以下。

基于對(duì)1個(gè)樣品進(jìn)行的測(cè)量可以發(fā)現(xiàn),在測(cè)量時(shí)間為20s下,3次測(cè)量得到的放射性活度濃度結(jié)果分別為40.73Bq/mL、40.69Bq/mL、40.51Bq/mL,開展進(jìn)一步計(jì)算可求得放射性活度濃度的最終值,即40.64Bq/mL,存在0.2%的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。圍繞放射性濃度測(cè)量不確定度進(jìn)行研究,可最終得到40.64(1±0.9%)Bq/mL的結(jié)果。

結(jié)論

綜上所述,內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)可較好服務(wù)于87Kr放射性活度濃度的絕對(duì)測(cè)量。在此基礎(chǔ)上,本文涉及的測(cè)量原理、實(shí)驗(yàn)裝置、坪曲線與本底、系統(tǒng)死時(shí)間測(cè)量與控制、87Kr測(cè)量等內(nèi)容,則提供了可行性較高的內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管系統(tǒng)應(yīng)用路徑。為更好服務(wù)于87Kr放射性活度濃度的絕對(duì)測(cè)量,相關(guān)理論與設(shè)備的升級(jí)探索同樣需要得到業(yè)內(nèi)人士的重視。

參考文獻(xiàn)

[1]李奇,樊元慶,王世聯(lián).低本底內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管測(cè)量~(37)Ar活度[J].原子能科學(xué)技術(shù),2019,53(04):734-738.

[2]李奇,王世聯(lián),樊元慶.用內(nèi)充氣正比計(jì)數(shù)管準(zhǔn)確測(cè)量~(131)Xe~m活度濃度[J].核技術(shù),2018,41(01):49-53.1

基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)(ZLJC1605—3,科技部課題編號(hào)2016YFF0200803)

猜你喜歡
放射性充氣長(zhǎng)度
烏克蘭兩處放射性廢物處理設(shè)施受損尚未造成放射性泄露
充氣恐龍
為什么汽車安全氣囊能瞬間充氣?
遙控充氣枕讓您睡出健康
愛的長(zhǎng)度
特殊長(zhǎng)度的測(cè)量
長(zhǎng)度單位
貴州省新型墻體材料天然放射性水平評(píng)價(jià)
不同檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)粉煤灰砌塊放射性檢測(cè)結(jié)果的影響
長(zhǎng)度學(xué)校里的故事