本發(fā)明涉及核輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣載放射性監(jiān)測(cè)儀，用于對(duì)環(huán)境中的氣載放射性進(jìn)行自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)：

在核設(shè)施的運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生含有各種人工氣載放射性物質(zhì)，這些人工氣載放射性物質(zhì)泄漏到廠房?jī)?nèi)部的大氣環(huán)境中可對(duì)核設(shè)施工作人員產(chǎn)生輻射傷害，泄漏到外部大氣環(huán)境中時(shí)可對(duì)周邊居民產(chǎn)生輻射傷害。對(duì)核設(shè)施的大氣環(huán)境氣載放射性物質(zhì)含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可保障核設(shè)施工作人員的輻射安全，確保涉核工藝的運(yùn)行安全，因此核設(shè)施氣載放射性監(jiān)測(cè)設(shè)備的要求日益迫切。

現(xiàn)有的核設(shè)施氣載放射性監(jiān)測(cè)設(shè)備包括放射性氣溶膠探測(cè)器、放射性碘探測(cè)器和放射性氣體探測(cè)器、信號(hào)處理裝置、取樣及其它組件，設(shè)備測(cè)量的靈敏度低、探測(cè)下限高、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不能很好的滿足高危害的氣載放射性物質(zhì)的高靈敏度和快速響應(yīng)的監(jiān)測(cè)要求，對(duì)核設(shè)施的設(shè)備工藝安全和人員安全帶來了隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氣載放射性監(jiān)測(cè)儀，其靈敏度高、探測(cè)下限低、響應(yīng)時(shí)間短，能更好地實(shí)現(xiàn)氣載放射性物質(zhì)的快速有效測(cè)量。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的：一種氣載放射性監(jiān)測(cè)儀，包括氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)、放射性氣體探測(cè)系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)，取樣氣體入口端分別與氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)和取樣系統(tǒng)相連，氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)的出口分為兩路，其中一管路與放射性氣體探測(cè)系統(tǒng)相連，另一管路與取樣氣體出口端相連且該管路上設(shè)有手動(dòng)截止閥，取樣系統(tǒng)的出口與取樣氣體出口端相連。

在上述技術(shù)方案中，所述氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)包括氣溶膠碘探測(cè)器、氣溶膠碘信號(hào)處理分析裝置、氣溶膠碘接線箱，所述氣溶膠碘探測(cè)器的前端設(shè)有手動(dòng)截止閥，后端設(shè)有質(zhì)量流量計(jì)和手動(dòng)截止閥，質(zhì)量流量計(jì)與氣溶膠碘接線箱相連，氣溶膠碘探測(cè)器的前后端間設(shè)有壓差計(jì)，壓差計(jì)與氣溶膠碘接線箱相連，氣溶膠碘探測(cè)器與氣溶膠碘信號(hào)處理分析裝置相連，氣溶膠碘信號(hào)處理分析裝置與氣溶膠碘接線箱相連，所述氣溶膠碘接線箱與電氣控制箱相連。

在上述技術(shù)方案中，所述氣溶膠碘探測(cè)器包括LaBr₃閃爍體、光電倍增管、分壓前置放大電路、錐形有機(jī)玻璃、進(jìn)氣端蓋、濾紙、活性炭濾盒、出氣端蓋，所述LaBr₃閃爍體呈環(huán)形，LaBr₃閃爍體與錐形有機(jī)玻璃固連，錐形有機(jī)玻璃與光電倍增管固連，光電倍增管的末端連接分壓前置放大電路，所述進(jìn)氣端蓋、濾紙、活性炭濾盒、出氣端蓋連接成一體，置于LaBr₃閃爍體的環(huán)形內(nèi)部。

使用高分辨能力的環(huán)型LaBr₃閃爍體探測(cè)器進(jìn)行放射性氣溶膠和放射性碘的同時(shí)測(cè)量，濾紙和活性炭盒被環(huán)形閃爍體探測(cè)器包圍，提高了探測(cè)器對(duì)濾紙上的氣溶膠和活性炭盒中碘的探測(cè)效率?；讦媚茏V測(cè)量方式按照能量不同區(qū)分放射性氣溶膠（參考放射性核素¹³⁷Cs）和放射性碘（參考放射性核素¹³¹I），實(shí)現(xiàn)了以往兩種探測(cè)器（氣溶膠探測(cè)器和碘探測(cè)器）才能實(shí)現(xiàn)的測(cè)量功能。

在上述技術(shù)方案中，所述放射性氣體探測(cè)系統(tǒng)包括放射性氣體探測(cè)器、空氣壓縮泵、氣體接線箱、氣體信號(hào)處理分析裝置，氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)的出口經(jīng)空氣壓縮泵后與放射性氣體探測(cè)器相連，空氣壓縮泵與電氣控制箱相連，放射性氣體探測(cè)器的前端設(shè)有壓力計(jì)，壓力計(jì)與電氣控制箱相連，放射性氣體探測(cè)器的后端設(shè)有質(zhì)量流量計(jì)和減壓閥，質(zhì)量流量計(jì)與氣體接線箱相連，所述放射性氣體探測(cè)器與氣體信號(hào)處理分析裝置相連，氣體信號(hào)處理分析裝置與氣體接線箱相連，氣體接線箱與電氣控制箱相連。

在上述技術(shù)方案中，所述放射性氣體探測(cè)系統(tǒng)包括半圓柱形有機(jī)玻璃、塑料閃爍體、進(jìn)氣管口、分壓前置放大電路、光電倍增管、錐形有機(jī)玻璃、出氣管口，半圓柱形有機(jī)玻璃上設(shè)有進(jìn)氣管口和出氣管口，半圓柱形有機(jī)玻璃的內(nèi)壁上均勻附著塑料閃爍體，半圓柱形有機(jī)玻璃與錐形有機(jī)玻璃固連，錐形有機(jī)玻璃與光電倍增管固連，光電倍增管的末端連接分壓前置放大電路，所述塑料閃爍體厚度約為0.2mm。

使用大面積超薄塑料閃爍體進(jìn)行放射性氣體的測(cè)量，半圓柱形（圓柱形沿軸向割開）有機(jī)玻璃圍成的密封取樣空間。半圓柱形有機(jī)玻璃內(nèi)表面完全被超薄塑料閃爍體覆蓋（加熱變軟后使用導(dǎo)光膠粘貼），對(duì)取樣空間中的氣體實(shí)現(xiàn)4π立體測(cè)量，提高了放射性氣體探測(cè)效率；同時(shí)使用空氣壓縮泵將取樣氣體從大氣常壓進(jìn)行壓縮氣壓升高到1MPa后送到放射性氣體探測(cè)器中進(jìn)行測(cè)量，相當(dāng)于樣本放射性濃度提高了1個(gè)量級(jí)，進(jìn)一步提高了探測(cè)效率，通過這些措施使得放射性氣體的探測(cè)下限降低了1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)了高靈敏度的放射性氣體快速測(cè)量。

在上述技術(shù)方案中，所述氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)和放射性氣體探測(cè)系統(tǒng)分別設(shè)置于鉛屏蔽體內(nèi)。

在上述技術(shù)方案中，所述取樣系統(tǒng)包括手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計(jì)、氣體取樣口、氣溶膠碘取樣器，氣溶膠碘取樣器的前端設(shè)有氣體取樣口和手動(dòng)截止閥，氣溶膠碘取樣器的后端依次設(shè)有手動(dòng)截止閥、氣體取樣口、質(zhì)量流量計(jì)和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。PIS取樣器進(jìn)行離線測(cè)量分析，可與在線結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。所述氣體取樣口可以用于取樣環(huán)境中的氣體供其他研究使用。

在上述技術(shù)方案中，所述取樣氣體出口端上依次設(shè)有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、真空保護(hù)閥、抽氣泵、氣體取樣口、手動(dòng)截止閥、氣體取樣口、取樣氣體出口。所述抽氣泵與與電氣控制箱相連。所述氣體取樣口可以用于直接取樣經(jīng)過濾的惰性氣體。

在上述技術(shù)方案中，所述氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)兩端并聯(lián)灰塵過濾系統(tǒng)，氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)和灰塵過濾系統(tǒng)互為冗余，所述灰塵過濾系統(tǒng)由依次連接的手動(dòng)截止閥、灰塵濾盒、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、手動(dòng)截止閥組成。當(dāng)氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)正常使用時(shí)，灰塵過濾系統(tǒng)中的手動(dòng)截止閥關(guān)閉，灰塵過濾系統(tǒng)不投入使用，當(dāng)氣溶膠碘探測(cè)系統(tǒng)發(fā)生異常無法工作時(shí)，灰塵過濾系統(tǒng)中的手動(dòng)截止閥打開，灰塵過濾系統(tǒng)投入使用，以保證連接在后面的放射性氣體探測(cè)系統(tǒng)能夠正常使用。

所述氣體信號(hào)處理分析裝置和氣溶膠碘信號(hào)處理分析裝置均包括信號(hào)放大單元、信號(hào)采樣單元、信號(hào)處理單元、顯示通訊單元、控制單元，同時(shí)包含兩路485總線輸出、兩路模擬量信號(hào)輸出及4路繼電器信號(hào)輸出。

所述電氣控制箱實(shí)現(xiàn)對(duì)抽氣泵的控制，具有三個(gè)檔位。停止檔使抽氣泵停止運(yùn)行；強(qiáng)制啟動(dòng)檔使抽氣泵強(qiáng)制啟動(dòng)；自動(dòng)運(yùn)行檔能根據(jù)所監(jiān)視參數(shù)變化對(duì)抽氣泵啟停進(jìn)行自動(dòng)化控制。電氣控制箱可根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控等效到標(biāo)況的取樣流量，隨著取樣進(jìn)行濾紙上灰塵增多導(dǎo)致取樣流量下降時(shí)自動(dòng)增加抽氣泵的供電電源功率，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)取樣監(jiān)測(cè)工作中的流量穩(wěn)定性，由于氣溶膠碘探測(cè)器中的放射性氣溶膠和碘測(cè)量都需要流量值作為重要轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行測(cè)量值計(jì)算，因此取樣流量的穩(wěn)定性提高了放射性氣溶膠和放射性碘測(cè)量的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明集氣載放射性探測(cè)（氣溶膠、碘、氣體）、取樣、數(shù)據(jù)處理、泵控、穩(wěn)流等功能為一體，集成度高、占用空間少；能根據(jù)所設(shè)定參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)化程度高、人工干預(yù)少；可實(shí)時(shí)在線測(cè)量，數(shù)據(jù)及時(shí)有效；含有PIS取樣器，可在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境對(duì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步分析。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明氣載放射性監(jiān)測(cè)儀的工作原理圖。

其中：1．取樣氣體入口，2.手動(dòng)截止閥，3．氣溶膠碘探測(cè)器，4．氣溶膠碘信號(hào)處理分析裝置，5．氣溶膠碘接線箱，6．壓差計(jì)，7．灰塵濾盒，8．放射性氣體探測(cè)器，9．空氣壓縮泵，10．壓力計(jì)，11．氣體接線箱，12．氣體信號(hào)處理分析裝置，13．減壓閥；14．電氣控制箱，15．手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，16．質(zhì)量流量計(jì)，17．氣體取樣口，18．氣溶膠碘取樣器，19．真空保護(hù)閥，20．抽氣泵，21．取樣氣體出口。

圖2 是本發(fā)明中氣溶膠碘探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中氣溶膠碘探測(cè)器的LaBr₃閃爍體部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：22．LaBr₃閃爍體，23．光電倍增管，24．分壓前置放大電路，25．錐形有機(jī)玻璃，26．進(jìn)氣端蓋，27．濾紙，28．活性炭濾盒，29．出氣端蓋。

圖4是本發(fā)明中放射性氣體探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：30．半圓柱有機(jī)玻璃，31．塑料閃爍體，32．鉛屏蔽體，33．進(jìn)氣管口，34．分壓前置放大電路，35．光電倍增管，36．錐形有機(jī)玻璃，37．出氣管口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

如圖1、2、3、4所示，本實(shí)施例中抽氣泵20提供取樣動(dòng)力，氣體由取樣氣體入口1進(jìn)入監(jiān)測(cè)儀后首先進(jìn)入氣溶膠碘探測(cè)器3中。

取樣氣體通過氣溶膠碘探測(cè)器3 中進(jìn)氣端蓋26后其中的放射性氣溶膠被濾紙27過濾下來，接著取樣氣體中的放射性碘被活性炭濾盒28過濾下來，之后氣體通過出氣端蓋29離開氣溶膠碘探測(cè)器3。濾紙27中的放射性氣溶膠和活性炭濾盒28中的放射性碘發(fā)射的γ射線以高的探測(cè)效率被LaBr₃閃爍體22探測(cè)到并轉(zhuǎn)化為光信號(hào)后通過錐形有機(jī)玻璃25到達(dá)光電倍增管23的光陰極，然后光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并倍增后在分壓前置放大電路24中進(jìn)一步放大濾波，之后信號(hào)發(fā)送給氣溶膠碘信號(hào)處理分析裝置4進(jìn)行信號(hào)的處理分析，并通過氣溶膠碘接線箱5對(duì)外發(fā)送放射性氣溶膠碘測(cè)量結(jié)果。壓差計(jì)6實(shí)時(shí)測(cè)量放射性氣溶膠碘探測(cè)器兩端氣路的壓差。

取樣氣體從氣溶膠碘探測(cè)器3出來后分成2路，其中一路直接從放射性氣體探測(cè)器8的旁路通過，另一路通過空氣壓縮泵9進(jìn)行壓縮壓力由0.1MPa升高到1MPa后進(jìn)入放射性氣體探測(cè)器8中，放射性氣體探測(cè)器8使用鉛屏蔽體32進(jìn)行環(huán)境γ影響剔除，氣體進(jìn)入放射性氣體探測(cè)器8后其中的放射性氣體發(fā)射的β射線被塑料閃爍體31探測(cè)到轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，光信號(hào)通過半圓柱形有機(jī)玻璃30傳送給錐形有機(jī)玻璃36并進(jìn)一步達(dá)到光電倍增管35，然后光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并倍增后達(dá)到分壓前置放大電路34進(jìn)行信號(hào)的放大和濾波。之后信號(hào)發(fā)送給氣體信號(hào)處理分析裝置12進(jìn)行信號(hào)的處理分析，并通過氣體接線箱11對(duì)外發(fā)送放射性氣體測(cè)量結(jié)果。壓力計(jì)10實(shí)時(shí)測(cè)量放射性氣體探測(cè)器進(jìn)氣端的大氣壓力，為測(cè)量結(jié)果的壓力修正提供參考數(shù)據(jù)。

取樣氣體從放射性氣體探測(cè)器8出來經(jīng)過減壓閥13后壓力恢復(fù)到常壓，由抽氣泵20通過取樣氣體出口21排出設(shè)備。真空保護(hù)閥19在取樣氣體出口端管路發(fā)生堵塞時(shí)自動(dòng)打開以保護(hù)抽氣泵。電氣控制箱14控制空氣壓縮泵9進(jìn)行空氣壓縮，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣溶膠碘探測(cè)器3后端的質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量信號(hào)，根據(jù)取樣流量的變化實(shí)時(shí)調(diào)整抽氣泵20的供電功率，以保持流量穩(wěn)定。

本實(shí)施例氣載放射性監(jiān)測(cè)儀測(cè)量靈敏度高、探測(cè)下限好、響應(yīng)速度快，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、工作高效、自動(dòng)化程度高，設(shè)備組件都采用模塊化設(shè)計(jì)，易維護(hù)保養(yǎng)，可對(duì)核設(shè)施大氣環(huán)境氣載放射性物質(zhì)含量進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量。