CN105158788B - 开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法 - Google Patents

Abstract

一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，对现有的计算方法进行修正，并进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率。测量过程采用较短的时间间隔测量，既2‑10分钟测量一次，测量n个周期直到集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值。计算过程将测量得到的n个周期的氡浓度数据定义为n个周期中点的氡浓度，再利用式（7）进行非线性数据拟合，就能够同步得到氡析出率和有效衰变常数。

Description

开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域测量氡析出率的方法，特别是一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法。

背景技术

空气环境中氡主要来自于介质表面的析出，测量介质表面氡析出率的主要方法有累积法、开环式和活性炭吸附法等。活性炭吸附法是利用活性炭对析出氡的吸附，通过对吸附在活性炭中的氡衰变产生的γ谱进行测量求出氡析出率，该方法测量时间长、不易实现自动化；累积法主要是用于测量一段时间内的平均氡析出率，具有重要的统计意义和参考价值，但是不易长期连续监测氡析出率的变化。

开环式氡析出率测量法是利用泵将外界空气主动引入集氡罩收集室，然后通过一个小干燥管后送入静电收集法测氡仪的测量腔，测量从集氡罩收集室引出的空气中氡的浓度。传统的开环式测量氡析出率的方法都忽略了有效衰变常数的影响，但研究表明：当集氡罩收集室的换气率不满足远远大于有效衰变常数时，测量误差较大。目前也有方法利用两次测量得到有效衰变常数，但是比较复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法。

本发明的技术方案是：一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，对现有的计算方法进行修正，并进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率。其具体操作如下：

一、测量过程：

将开口集氡罩扣在待测介质的表面上，或将待测介质装入密闭集氡罩收集室内，由于待测介质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入集氡罩收集室，导致集氡罩收集室内氡浓度变化，泵一直以恒定流速将外界的空气从集氡罩的进气口抽入集氡罩收集室，与集氡罩收集室内的空气混合均匀后，再从集氡罩的出气口泵入干燥管，然后送入静电收集法测氡仪的测量腔，流速0.5-15升/分钟，使得测氡仪测量腔内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度平衡，流量计用来测量流量。

测量过程采用较短的时间间隔测量，既2-10分钟测量一次，测量n个周期直到集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值。

二、计算过程：

由于泵的流率较大，静电收集法测氡仪测量腔内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0。

静电收集法测氡仪测量腔内的氡浓度C（t）为：

(1)

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩收集室的底面积，面积单位为cm²；V为集氡罩收集室体积，体积单位为升；L为泵的流率；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，集氡罩收集室内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间。

当时，且集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值时，即，氡析出率就能够由式（1）变化得到：

(2)

式（2）就是传统的开环式氡析出率测量方法。

式（1）能够改写为：

（3）

式（3）的解为：

（4）

对于静电收集法测氡仪，其实际测量的是氡衰变产生的Po-218的浓度，对于Po-218的浓度C_Po(t)有：

(5)

将式（4）带入式（5）得：

（6）

初始Po-218的浓度为0，式（6）的解为：

（7）

将测量得到的n个周期的氡浓度数据定义为n个周期中点的氡浓度，再利用式（7）进行非线性数据拟合，就能够同步得到氡析出率和有效衰变常数。

上述方法采用的测量装置由集氡罩、泵、干燥管、静电收集法测氡仪及流量计组成，集氡罩的出气口接头通过管道与泵的进气口连接，泵的出气口通过管道与干燥管连接，干燥管的另一端通过管道与静电收集法测氡仪测量腔的进气口连接，静电收集法测氡仪测量腔的出气口通过管道与流量计的进气口连接，流量计的出气口通过管道与外界空气相通。

集氡罩包括开口集氡罩和密闭集氡罩。

开口集氡罩为一个底端开口的矩形容器，开口集氡罩的顶板上设有进气口接头，其侧板上设有出气口接头。

密闭集氡罩包括一个底端开口的矩形容器及密封板，矩形容器的顶板上设有进气口接头，其侧板上设有出气口接头，密封板与矩形容器的开口端采用螺钉连接，通过密封板将矩形容器的开口端封闭。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

本发明与传统的开环式测量氡析出率的方法相比，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，对现有的计算方法进行修正，并进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率，测量过程及计算方法简单，结果准确。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为采用开口集氡罩进行测量时的示意图，图中P1为进气，P2为进气；

附图2为采用密闭集氡罩进行测量时的示意图，图中P1为进气，P2为进气。

具体实施方式

实施例一、如附图1所示，一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，对现有的计算方法进行修正，并进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率。其具体操作如下：

一、测量过程：

将开口集氡罩1扣在待测介质6的表面上，由于待测介质6内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入开口集氡罩1收集室，导致开口集氡罩1收集室内氡浓度变化，泵2一直以恒定流速将外界的空气从开口集氡罩的进气口抽入开口集氡罩收集室，与开口集氡罩1收集室内的空气混合均匀后，再从开口集氡罩1的出气口泵入干燥管3，然后送入静电收集法测氡仪4的测量腔，流速0.5-15升/分钟，使得测氡仪4测量腔内的氡浓度与开口集氡罩1收集室内的氡浓度平衡，流量计5用来测量流量。

测量过程采用较短的时间间隔测量，既2-10分钟测量一次，测量n个周期直到开口集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值。

二、计算过程：

由于泵2的流率较大，静电收集法测氡仪4测量腔内的氡浓度与开口集氡罩1收集室内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0。

静电收集法测氡仪4测量腔内的氡浓度C（t）为：

(1)

J为被测介质表面氡析出率；S为开口集氡罩1收集室的底面积，面积单位为cm²；V为开口集氡罩1收集室体积，体积单位为升；L为泵的流率；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，开口集氡罩1收集室内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间。

当时，且开口集氡罩1收集室内的氡浓度趋于恒定值时，即，氡析出率就能够由式（1）变化得到：

(2)

式（2）就是传统的开环式氡析出率测量方法。

式（1）能够改写为：

（3）

式（3）的解为：

（4）

对于静电收集法测氡仪4，其实际测量的是氡衰变产生的Po-218的浓度，对于Po-218的浓度C_Po(t)有：

(5)

将式（4）带入式（5）得：

（6）

初始Po-218的浓度为0，式（6）的解为：

（7）

将测量得到的n个周期的氡浓度数据定义为n个周期中点的氡浓度，再利用式（7）进行非线性数据拟合，就能够同步得到氡析出率和有效衰变常数。

上述方法采用的测量装置由开口集氡罩1、泵2、干燥管3、静电收集法测氡仪4及流量计5组成，开口集氡罩1的出气口接头通过管道与泵2的进气口连接，泵2的出气口通过管道与干燥管3连接，干燥管3的另一端通过管道与静电收集法测氡仪4测量腔的进气口连接，静电收集法测氡仪4测量腔的出气口通过管道与流量计5的进气口连接，流量计5的出气口通过管道与外界空气相通。

开口集氡罩1为一个底端开口的矩形容器，开口集氡罩的顶板上设有进气口接头1-2，其侧板上设有出气口接头1-1。

实施例二、如附图2所示，一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，对现有的计算方法进行修正，并进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率。其具体操作如下：

一、测量过程：

将待测介质8装入密闭集氡罩7收集室内，由于待测介质8内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入密闭集氡罩7收集室，导致密闭集氡罩7收集室内氡浓度变化，泵2一直以恒定流速将外界的空气从密闭集氡罩7的进气口抽入密闭集氡罩7收集室，与密闭集氡罩收集室内的空气混合均匀后，再从密闭集氡罩7的出气口泵入干燥管3，然后送入静电收集法测氡仪4的测量腔，流速0.5-15升/分钟，使得测氡仪4测量腔内的氡浓度与密闭集氡罩7收集室内的氡浓度平衡，流量计5用来测量流量。

测量过程采用较短的时间间隔测量，既2-10分钟测量一次，测量n个周期直到集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值。

二、计算过程：

由于泵2的流率较大，静电收集法测氡仪4测量腔内的氡浓度与密闭集氡罩7收集室内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0。

静电收集法测氡仪4测量腔内的氡浓度C（t）为：

(1)

J为被测介质表面氡析出率；S为密闭集氡罩7收集室的底面积，面积单位为cm²；V为密闭集氡罩7收集室体积，体积单位为升；L为泵的流率；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，密闭集氡罩7收集室内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间。

当时，且密闭集氡罩7收集室内的氡浓度趋于恒定值时，即，氡析出率就能够由式（1）变化得到：

(2)

式（2）就是传统的开环式氡析出率测量方法。

式（1）能够改写为：

（3）

式（3）的解为：

（4）

对于静电收集法测氡仪4，其实际测量的是氡衰变产生的Po-218的浓度，对于Po-218的浓度C_Po(t)有：

(5)

将式（4）带入式（5）得：

（6）

初始Po-218的浓度为0，式（6）的解为：

（7）

将测量得到的n个周期的氡浓度数据定义为n个周期中点的氡浓度，再利用式（7）进行非线性数据拟合，就能够同步得到氡析出率和有效衰变常数。

上述方法采用的测量装置由密闭集氡罩7、泵2、干燥管3、静电收集法测氡仪4及流量计5组成，密闭集氡罩7的出气口接头7-1-1通过管道与泵2的进气口连接，泵2的出气口通过管道与干燥管3连接，干燥管3的另一端通过管道与静电收集法测氡仪4测量腔的进气口连接，静电收集法测氡仪4测量腔的出气口通过管道与流量计4的进气口连接，流量计4的出气口通过管道与外界空气相通。

密闭集氡罩7包括一个底端开口的矩形容器7-1及密封板7-2，矩形容器7-1的顶板上设有进气口接头7-1-2，其侧板上设有出气口接头7-1-1，密封板7-2与矩形容器7-1的开口端采用螺钉连接，通过密封板7-2将矩形容器7-1的开口端封闭。

Claims (1)

1.一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，对现有的计算方法进行修正，并进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率；其具体操作如下：

一、测量过程：

将开口集氡罩扣在待测介质的表面上，或将待测介质装入密闭集氡罩收集室内，由于待测介质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入集氡罩收集室，导致集氡罩收集室内氡浓度变化，泵一直以恒定流速将外界的空气从集氡罩的进气口抽入集氡罩收集室，与集氡罩收集室内的空气混合均匀后，再从集氡罩的出气口泵入干燥管，然后送入静电收集法测氡仪的测量腔，流速0.5-15升/分钟，使得测氡仪测量腔内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度平衡，流量计用来测量流量；

测量过程采用较短的时间间隔测量，即 2-10分钟测量一次，测量n个周期直到集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值；

二、计算过程：

由于泵的流率较大，静电收集法测氡仪测量腔内的氡浓度与集氡罩收集室内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0；

静电收集法测氡仪测量腔内的氡浓度C（t）为：

(1)

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩收集室的底面积，面积单位为cm²；V为集氡罩收集室体积，体积单位为升；L为泵的流率；为有效衰变常数，包括氡的衰变常数，集氡罩收集室内氡的泄漏系数和反扩散系数； t为集氡的时间；

当时，且集氡罩收集室内的氡浓度趋于恒定值时，即，氡析出率就能够由式（1）变化得到：

(2)

其特征是：式（1）能够改写为：

（3）

式（3）的解为：

（4）

对于静电收集法测氡仪，其实际测量的是氡衰变产生的Po-218的浓度，对于Po-218的浓度C_Po(t)有：

(5)

将式（4）带入式（5）得：

（6）

初始Po-218的浓度为0，式（6）的解为：

（7）

将测量得到的n个周期的氡浓度数据定义为n个周期中点的氡浓度，再利用式（7）进行非线性数据拟合，就能够同步得到氡析出率和有效衰变常数。