氡析出率測量方法研究

【資料簡介】

 

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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，但克服了“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-Cλ_e 。

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