一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域γ放射性監(jiān)測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及核應(yīng)急輻射監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，提供一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域γ放射性監(jiān)測(cè)儀，包括浮標(biāo)體、水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置、空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)傳電臺(tái)、鋰電池供電裝置，所述浮標(biāo)體由玻璃鋼材質(zhì)制成，浮筒頂部設(shè)有空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置和數(shù)傳電臺(tái)，數(shù)傳電臺(tái)天線安裝在浮標(biāo)體的端蓋上，浮筒外部下端固連有水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置，浮筒底部貼近水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置處設(shè)有鉛鉍合金的屏蔽配重和鋰電池供電裝置，所述水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置和空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置均與數(shù)傳電臺(tái)相連。本發(fā)明能夠同時(shí)保證測(cè)量精度和量程范圍，運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)易、體積小，并且具備快速投放能力。
【專利說(shuō)明】
一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域y放射性監(jiān)測(cè)儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及核應(yīng)急輻射監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域Y放射性監(jiān)測(cè)儀，在核應(yīng)急情況下，對(duì)水體區(qū)域進(jìn)行水體放射性活度濃度和空氣放射性水平進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的水域放射性監(jiān)測(cè)方法分為實(shí)驗(yàn)室采樣分析測(cè)量和大型浮標(biāo)體測(cè)量。試驗(yàn)室采樣分析測(cè)量通過(guò)采取待測(cè)水域水體和空氣樣本在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量方法精確度高，但測(cè)量?jī)x器設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。在核應(yīng)急的情況下，環(huán)境劑量率水平較高，人工取樣無(wú)法保證人員的福射安全。
[0003]大型浮標(biāo)體測(cè)量通過(guò)將放射性探測(cè)裝置安裝在浮標(biāo)體上，將閃爍體探測(cè)裝置通過(guò)纜繩放入水中進(jìn)行水體放射性測(cè)量。將大體積電離室或者閃爍體探測(cè)器安裝在浮標(biāo)體上進(jìn)行空氣吸收劑量率測(cè)量。在空間吸收劑量率監(jiān)測(cè)方面，電離室具備量程范圍寬、測(cè)量準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，但電離室所占空間大，不利于設(shè)備小型化。閃爍體探測(cè)器其測(cè)量范圍有限，只適應(yīng)于環(huán)境級(jí)Y放射性監(jiān)測(cè)，不滿足核應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)要求。大型浮標(biāo)體測(cè)量只適合于固定于某一區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)放射性監(jiān)測(cè)。
[0004]因此有必要研制一款小型水體區(qū)域y放射性監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)解決目前水體環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)在核應(yīng)急監(jiān)測(cè)中的不足，達(dá)到核應(yīng)急輻射監(jiān)測(cè)相關(guān)的技術(shù)要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，提供一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域y 放射性監(jiān)測(cè)儀，能夠同時(shí)保證測(cè)量精度和量程范圍，運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)易、體積小，并且具備快速投放能力。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的:一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域y放射性監(jiān)測(cè)儀，包括浮標(biāo)體、水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置、空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置、 數(shù)傳電臺(tái)、鋰電池供電裝置，所述浮標(biāo)體由玻璃鋼材質(zhì)制成，包括浮筒和端蓋兩部分，浮筒頂部設(shè)有空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置和數(shù)傳電臺(tái)，數(shù)傳電臺(tái)天線安裝在浮標(biāo)體的端蓋上，浮筒外部下端固連有水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置，浮筒底部貼近水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置處設(shè)有鉛鉍合金的屏蔽配重和鋰電池供電裝置，所述水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置和空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置均與數(shù)傳電臺(tái)相連。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置采用多根低量程G-M計(jì)數(shù)管耦合與單根高量程G-M計(jì)數(shù)管組合測(cè)量的方式。使空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)具備體積小、量程范圍寬的特點(diǎn)。同時(shí)采用該方式還可以提高低劑量率下的脈沖計(jì)數(shù)，降低了響應(yīng)時(shí)間和統(tǒng)計(jì)漲落誤差。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置采用Nal閃爍體探測(cè)器。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置外部設(shè)有防護(hù)支架。
[0010]在上述技術(shù)方案中，采用Nal閃爍體探測(cè)器進(jìn)行水體放射性活度濃度和典型放射性核素活度濃度測(cè)量，采用G-M計(jì)數(shù)管探測(cè)器進(jìn)行空氣吸收劑量率測(cè)量，同時(shí)具備水體和空氣放射性水平的監(jiān)測(cè)能力。
[0011]在上述技術(shù)方案中，為解決小型浮標(biāo)式水體區(qū)域y放射性監(jiān)測(cè)中空氣中y射線和宇宙射線引起水體放射性監(jiān)測(cè)測(cè)量結(jié)果偏大的問(wèn)題。合理進(jìn)行浮標(biāo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是浮筒長(zhǎng)度，充分利用水體屏蔽和浮標(biāo)體內(nèi)設(shè)備組件的屏蔽，同時(shí)配置一定厚度的鉛鉍合金進(jìn)行屏蔽配重。經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算，空氣中y射線和宇宙射線影響幾乎可以忽略。同時(shí)經(jīng)過(guò)屏蔽配重，監(jiān)測(cè)儀本身的重心和浮心間距加大，設(shè)備自穩(wěn)性更強(qiáng)。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所有輻射探測(cè)傳感器以及相應(yīng)的供電電源、電路板和數(shù)傳電臺(tái)都包裹在特質(zhì)的玻璃鋼浮標(biāo)體中，保證設(shè)備滿足IP68的防護(hù)等級(jí)，具備在水中長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)和發(fā)送數(shù)據(jù)的能力，滿足核應(yīng)急狀況下的環(huán)境條件要求。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具體以下優(yōu)點(diǎn):1.實(shí)現(xiàn)G-M計(jì)數(shù)管和Nal閃爍體組成水域水體和空氣放射性集成監(jiān)測(cè);2.解決了 G-M計(jì)數(shù)管在低劑量率情況下響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、統(tǒng)計(jì)漲落大的問(wèn)題;3.實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)監(jiān)測(cè)小型化，具備快速投放能力、寬量程監(jiān)測(cè)范圍等特點(diǎn)，滿足核應(yīng)急監(jiān)測(cè)要求;4.環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，滿足GJB150A-2009《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》相關(guān)要求;5.設(shè)備按照模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行充分驗(yàn)證，滿足核應(yīng)急突發(fā)情況下對(duì)設(shè)備的可靠性等要求。該設(shè)備其應(yīng)用范圍包括:一般環(huán)境條件下的核電廠與核設(shè)施周圍水域放射性監(jiān)測(cè)以及特殊條件下的水域應(yīng)急監(jiān)測(cè)?！靖綀D說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明小型浮標(biāo)式水體區(qū)域y放射性監(jiān)測(cè)儀外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明小型浮標(biāo)式水體區(qū)域Y放射性監(jiān)測(cè)儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明中水體活度濃度探測(cè)和典型核素分析監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明中空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明中多根低量程G-M計(jì)數(shù)管耦合測(cè)量電路原理圖。
[0019]其中:l.數(shù)傳電臺(tái)天線、2.G-M計(jì)數(shù)管、3.數(shù)傳電臺(tái)、4.空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置信號(hào)處理電路、5.浮標(biāo)體、6.鋰電池、7.屏蔽配重、8.水體活度濃度探測(cè)和典型核素分析監(jiān)測(cè)裝置、9.防護(hù)支架、10.浮心、11.重心、12.水平面、13.水下密封連接器、14.端蓋、15.密封圈、16.筒體外殼、17.信號(hào)處理電路板、18.電路板固定支架、19.橡膠保護(hù)套、20.Nal 閃爍體、21.光電倍增管及分壓器、22.固定螺栓、23.G-M計(jì)數(shù)管固定卡環(huán)、24.低量程G-M計(jì)數(shù)管、25.高量程G-M計(jì)數(shù)管、26.信號(hào)處理電路。【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021]如圖1、2所示，本實(shí)施例提供了一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域y放射性監(jiān)測(cè)儀，該設(shè)備主要由浮標(biāo)體5、水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置8、空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置 4、數(shù)傳電臺(tái)3、鋰電池6供電裝置組成。其中，浮標(biāo)體5由玻璃鋼材質(zhì)制成，包括浮筒和端蓋兩部分，浮筒用于安裝本發(fā)明設(shè)備相關(guān)部件，提供浮力，保證設(shè)備浮心10高于重心11。浮筒端蓋的作用主要保證浮標(biāo)體的密封和數(shù)傳電臺(tái)天線1的引出，使設(shè)備具備IP68的防護(hù)等級(jí)。浮筒頂部設(shè)有空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置4和數(shù)傳電臺(tái)3,數(shù)傳電臺(tái)天線1安裝在浮標(biāo)體的端蓋上，浮筒外部下端固連有水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置8,浮筒底部貼近水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置8處設(shè)有鉛鉍合金的屏蔽配重7和鋰電池6供電裝置，所述水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置8和空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置4均與數(shù)傳電臺(tái)3相連。鋰電池6供電裝置給整個(gè)監(jiān)測(cè)儀提供電源。
[0022]在上述實(shí)施例中，水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置安裝在浮標(biāo)體的外部下端，工作時(shí)處于水面下?？諝庵衁射線由于屏蔽配重等屏蔽措施的阻擋作用，很難被探測(cè)到。所以該監(jiān)測(cè)裝置主要測(cè)量對(duì)象為水中的Y射線。水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括水下密封連接器13、端蓋14、筒體外殼16,水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)水下密封連接器13與浮標(biāo)體固連，端蓋14和筒體外殼16之間設(shè)有密封圈15,筒體外殼16內(nèi)設(shè)有信號(hào)處理電路板17、Nal閃爍體20、光電倍增管及分壓器 21，所述信號(hào)處理電路板17安裝在電路板固定支架18上，光電倍增管及分壓器21外圍設(shè)有橡膠保護(hù)套19,水體中y射線進(jìn)入Nal閃爍體與閃爍體原子發(fā)生作用引起退激而產(chǎn)生熒光， 熒光入射到光電倍增管光陰極產(chǎn)生電子，電子經(jīng)過(guò)倍增放大最終產(chǎn)生一定的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路和相應(yīng)的算法處理轉(zhuǎn)化成待測(cè)水體的放射性活度濃度和典型核素信息。測(cè)量結(jié)果可通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳送，最遠(yuǎn)傳送距離可達(dá)5km。
[0023]在上述實(shí)施例中，空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置安裝在浮標(biāo)體的浮筒頂部，工作時(shí)處于水面上。如圖4所示，空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置包括多根低量程G-M計(jì)數(shù)管24、一根高量程 G-M計(jì)數(shù)管25、信號(hào)處理電路26,采用多根低量程G-M計(jì)數(shù)管耦合測(cè)量的方法，其測(cè)量原理圖如圖5所示。多根計(jì)數(shù)管信號(hào)通過(guò)陽(yáng)極1?11、&1(11=1.2.3—)電流取樣、郵艮流、(:〇交流耦合、1^ 負(fù)載電阻形成電壓脈沖輸出信號(hào)。計(jì)數(shù)管數(shù)量根據(jù)使用環(huán)境確定。該方法能成倍提高固定劑量率下的電壓脈沖數(shù)量，增加測(cè)量靈敏度。相比與單根G-M計(jì)數(shù)管0.lyGy/h的量程下限， 其測(cè)量下限能達(dá)到〇.01yGy/h量級(jí)。同時(shí)高量程G-M計(jì)數(shù)管測(cè)量范圍為0.lmGy/h?10Gy/h， 保證空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量范圍覆蓋〇.〇lyGy/h?10Gy/h范圍。優(yōu)于傳統(tǒng)的G-M計(jì)數(shù)管組合測(cè)量方式〇.lyGy/h?10Gy/h的范圍和環(huán)境級(jí)電離室0.0lyGy/h?0.lGy/h的范圍。G-M計(jì)數(shù)管與信號(hào)處理電路通過(guò)固定支架、G-M計(jì)數(shù)管固定卡環(huán)23及固定螺栓22固定在浮筒內(nèi)部?？諝庵衁放射性在G-M計(jì)數(shù)管內(nèi)產(chǎn)生電離激發(fā)生成脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路和相應(yīng)的算法處理轉(zhuǎn)化成空氣吸收劑量率信息。測(cè)量結(jié)果通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳送，最遠(yuǎn)傳送距離可達(dá)5km。
[0024]在上述實(shí)施例中，浮標(biāo)體內(nèi)不同部件之間設(shè)計(jì)有限位筋，保證設(shè)備之間不會(huì)由于沖擊振動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備部件移動(dòng)而導(dǎo)致的運(yùn)行不穩(wěn)定。
[0025]本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容，屬于本專業(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型浮標(biāo)式水體區(qū)域Y放射性監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:包括浮標(biāo)體、水體放射性活 度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置、空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)傳電臺(tái)、鋰電池供電裝置，所 述浮標(biāo)體由玻璃鋼材質(zhì)制成，包括浮筒和端蓋兩部分，浮筒頂部設(shè)有空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè) 裝置和數(shù)傳電臺(tái)，數(shù)傳電臺(tái)天線安裝在浮標(biāo)體的端蓋上，浮筒外部下端固連有水體放射性 活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置，浮筒底部貼近水體放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝 置處設(shè)有鉛鉍合金的屏蔽配重和鋰電池供電裝置，所述水體放射性活度濃度以及典型核素 監(jiān)測(cè)裝置和空氣吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置均與數(shù)傳電臺(tái)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型浮標(biāo)式水體區(qū)域Y放射性監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述空氣 吸收劑量率監(jiān)測(cè)裝置采用多根低量程G-M計(jì)數(shù)管耦合與單根高量程G-M計(jì)數(shù)管組合測(cè)量的 方式;多根低量程G-M計(jì)數(shù)管信號(hào)通過(guò)陽(yáng)極Rn、Cn電流取樣，再經(jīng)R限流、Co交流耦合、RL負(fù)載 電阻形成電壓脈沖輸出信號(hào)，n=l.2.3…。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型浮標(biāo)式水體區(qū)域Y放射性監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述水體 放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置采用Nal閃爍體探測(cè)器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型浮標(biāo)式水體區(qū)域Y放射性監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述水體 放射性活度濃度以及典型核素監(jiān)測(cè)裝置外部設(shè)有防護(hù)支架。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型浮標(biāo)式水體區(qū)域Y放射性監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:通過(guò)浮標(biāo) 體的長(zhǎng)度和屏蔽配重的設(shè)計(jì)使得監(jiān)測(cè)儀的浮心高于重心。
【文檔編號(hào)】G01T7/00GK106094002SQ201610604411
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日 公開(kāi)號(hào)201610604411.0, CN 106094002 A, CN 106094002A, CN 201610604411, CN-A-106094002, CN106094002 A, CN106094002A, CN201610604411, CN201610604411.0
【發(fā)明人】郭曉彬, 沈明明, 馬天驥, 陳祥磊, 程翀, 萬(wàn)新峰, 施禮
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所