CN107783174B - 一种核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，该方法将经过国家一级计量标准装置检定的γ标准点源放置在代表点处，测量探测器对标准点源的探测效率。然后利用蒙特卡罗程序模拟实际情形下探测器对液体样品的探测效率，结合模拟计算的空气等效情形下探测器对液体样品的探测效率，可以计算出衰减因子，结合实验中对标准点源的测量结果和模拟计算的衰减因子，可以最终得到探测器的探测效率，即实现效率校准。该方法不需要放射性溶液循环***，降低成本的同时免去了液体源的制备、运输及导源等步骤；该方法的整个实施过程只需要对标准点源进行测量，该标准点源已经经过国家一级计量标准装置检定，校准结果能溯源到相关国家标准。

Description

一种核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法
技术领域
本发明涉及辐射测量中的探测器效率校准技术，是一种经济快速地确定非介入式液态流出物在线监测仪的探测效率的方法。
背景技术
液态流出物是指实践中以液体形态排入环境的放射性物质。核设施周围的居民和其他生物会受到来自液态流出物中的放射性核素的辐射照射。为保护环境和保护工作人员和公众的健康，核电站、乏燃料后处理厂需要监测其排放的放射性液态流出物，监测方法分为离线监测和在线监测两种。在线监测分为取样型和非介入型两类，非介入式在线监测仪是将探测器放置于流出物排放管道的一侧，周围加以铅屏蔽，通过分析探测器谱仪的图谱信息得到管道内的放射性核素的活度浓度的实时信息。确定测量***的探测效率是其测量结果准确可靠地先决条件。
校准谱仪的初级方法是制作一个放射性溶液循环***，保证循环***的管道尺寸和材质和现场一样，管道内液体流速也一致，屏蔽效果达到一致。这一方法的优点是准确可靠，但是成本高，而且需要在实验室进行，需要运输探头，操作复杂。
蒙特卡罗方法也可以用于谱仪的效率计算，并且具有成本低，速度快，等特点。但由于厂商一般都会对探头尺寸等参数保密，实际参数与厂商所谓参数存在一定差异，这会大大增加无源效率刻度方法的结果的误差。并且无源效率刻度方法不能溯源到国家相关标准。
发明内容
本发明旨在建立一种速度快、结果可靠又能保证量值溯源的方法。
本发明利用多枚单核素γ标准点源，并借助蒙特卡罗模拟寻找代表点，提供一种实现对核设施液态流出物在线测量谱仪的现场校准的方法。该方法不需要放射性溶液循环***，降低成本的同时免去了液体源的制备、运输及导源等步骤；该方法的整个实施过程只需要对标准点源进行测量，该标准点源已经经过国家一级计量标准装置检定，校准结果能溯源到相关国家标准。
本发明的技术方案如下：
该方法首先利用蒙特卡罗程序，分别计算样品为空气的情况下探测器对样品的探测效率和探测器对样品空间内各位置处点源的探测效率，据此求得一个所谓的代表点位置坐标。所谓代表点具有这样的特性：在所关心的γ射线能量范围，探测器对位于这个点处的点源的探测效率与探测器对空气情况时样品的探测效率的差别最小。
将经过国家一级计量标准装置检定的γ标准点源放置在代表点处，测量探测器对标准点源的探测效率。所选取的标准点源的核素要求其放射性γ射线的能量范围能覆盖了流出物中放射性核素发射的γ射线的能量范围。
进一步，利用蒙特卡罗程序模拟实际情形下探测器对液体样品的探测效率，结合模拟计算的空气等效情形下探测器对液体样品的探测效率，可以计算出衰减因子，结合实验中对标准点源的测量结果和模拟计算的衰减因子，可以最终得到探测器的探测效率，即实现效率校准。
本发明既保证校准结果量值可溯源至国家一级计量标准，又不需使用到标准液体源，免去了液体源的使用过程中可能面临的诸多问题。本发明计算代表点位置和衰减因子时，都涉及到两次蒙特卡罗模拟值相除所得的商，这种做法大大抵消了探头尺寸结果与真实值不一致所带来的误差，因此最终校准结果远比直接使用蒙特卡罗模拟计算探测效率的结果准确。
附图说明
图1为本发明核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明的具体实施过程分为以下步骤：
(1)直接利用探测器厂商提供的尺寸参数，建立探头的蒙特卡罗模型；
然后利用蒙特卡罗软件计算在管道内为空气介质的情况下，探测器对样品空间范围内的探测效率，记为εair，MC(Ei)。这里下标air表示管道内的介质为空气，以下称为空气等效情形，下标MC表示该值由蒙特卡罗模拟计算获得，Ei表示不同能量的γ射线，下同。
利用蒙特卡罗软件计算一组探测器对样品空间内各位置点处点源的探测效率，记为
Figure BDA0001090966790000031
这里下标P表示点源。
Figure BDA0001090966790000032
表示点源的位置坐标。这一步中两个相邻位置点的距离建议设置为1mm。
计算代表点的位置坐标。代表点位置坐标的求法如公式(1)：
Figure BDA0001090966790000033
这里
Figure BDA0001090966790000034
即为探测器对位置
Figure BDA0001090966790000035
处点源和探测器对空气等效情形时气体样品探测效率的差别函数；
Figure BDA0001090966790000036
为所求的代表点位置。
(2)将γ标准点源放置在代表点位置处，实验测量探测器对点源发射的各能量γ射线的探测效率，记为
Figure BDA0001090966790000041
这里下标EX表示该数据由实验获得。
(3)在第1步的基础上，将管道内的物质成分设置为其实际情形，即水体环境，利用蒙特卡罗程序计算探测器对样品的探测效率，记为εtrue，MC(Ei)，这里下标true表示取样罐壁和样品气体的成分与真实情况一致。根据该效率和第2步得到的效率，计算衰减修正因子：
Figure BDA0001090966790000042
(4)将第2步测量得到的探测器对代表点位置处点源的探测效率与第3步计算得到的衰减因子相乘，得到探测器对气体样品的探测效率，即为本发明最终所得的结果：
Figure BDA0001090966790000043
使用本发明的方法与标准液体源(作为处级方法)在相同环境下校准同台监测仪，实验发现他们的相对偏差在7％以内，另外对此次校准实验做了不确定度平底，发现其扩展不确定度要好于4％(k＝2)，这表明代表点法是一种准确可靠的实用方法。
本发明成功用于校准国内某核电站的液态流出物非介入式在线监测仪(NaI(Tl))的探测效率，结果发现其计数率—活度浓度转换因子偏大了六倍左右，对实际应用也有较大意义。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)利用蒙特卡罗程序，分别计算样品为空气的情况下探测器对样品的探测效率和探测器对样品空间内各位置处点源的探测效率，据此求得一个代表点位置坐标；
所述步骤(1)中代表点位置坐标的求法如公式(1)所示：
Figure DEST_PATH_FDA0001090966780000021
其中，
Figure DEST_PATH_FDA0001090966780000022
为探测器对位置
Figure FDA0003325364170000013
处点源和探测器对空气等效情形时气体样品探测效率的差别函数；
Figure DEST_PATH_FDA0001090966780000024
为所求的代表点位置；εair，MC(Ei)为样品为空气的情况下探测器对样品的探测效率；
Figure DEST_PATH_FDA0001090966780000025
为探测器对样品空间内各位置处点源的探测效率；
(2)将γ标准点源放置在所述代表点处，测量探测器对γ标准点源的探测效率；
(3)利用蒙特卡罗程序模拟实际情形下探测器对液体样品的探测效率，结合步骤(1)中计算的样品为空气的情况下探测器对样品的探测效率，计算出衰减因子；
(4)结合步骤(2)中对γ标准点源的测量结果和步骤(3)中模拟计算的衰减因子，得到探测器对气体样品的探测效率。
2.如权利要求1所述的核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，其特征在于：
步骤(1)中的所谓代表点具有如下特点：在所关心的γ射线能量范围，探测器对位于这个点处的点源的探测效率与探测器对空气情况时样品的探测效率的差别最小。
3.如权利要求1所述的核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，其特征在于：
所述步骤(2)中的γ标准点源经过国家一级计量标准装置检定。
4.如权利要求1所述的核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，其特征在于：
所述γ标准点源的核素要求其放射性γ射线的能量范围能够覆盖流出物中放射性核素发射的γ射线的能量范围。
5.如权利要求1所述的核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，其特征在于：
所述步骤(1)中样品空间内各位置处点源的两个相邻位置点的距离设置为1mm。
6.如权利要求1所述的核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，其特征在于：
所述步骤(3)中计算衰减修正因子的方法如公式(2)所示：
Figure FDA0003325364170000021
其中，fatt(Ei)表示衰减修正因子，εair，MC(Ei)为样品为空气的情况下探测器对样品的探测效率；εtrue，MC(Ei)为步骤(2)中将γ标准点源放置在所述代表点处时测得的探测器对γ标准点源的探测效率。
7.如权利要求1所述的核设施液态流出物在线监测仪探测效率的校准方法，其特征在于：
所述探测器对气体样品的探测效率的计算方法为将步骤(2)中对γ标准点源的测量结果和步骤(3)中模拟计算的衰减因子相乘即可得到。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110515115B (zh) * 2018-05-22 2022-11-25 中国辐射防护研究院 一种用于伽马谱峰面积求解的评估方法
CN110568472B (zh) * 2019-08-29 2022-11-22 福建福清核电有限公司 一种取样型液态流出物监测仪的检定方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103083820A (zh) * 2013-01-13 2013-05-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种剂量引导精确放射治疗***
CN103135125A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 中国辐射防护研究院 一种过滤x射线参考辐射的能谱分析方法
CN103135122A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 中国辐射防护研究院 混合核素γ点源体积样品效率刻度方法
CN203025355U (zh) * 2012-12-24 2013-06-26 核工业北京地质研究院 一种车载伽玛能谱大气氡消除装置
CN104020483A (zh) * 2014-06-13 2014-09-03 西北核技术研究所 采用虚拟源模拟刻度探测器探测效率的方法及装置
CN104411245A (zh) * 2012-06-29 2015-03-11 皇家飞利浦有限公司 对光子计数探测器的缺陷的动态建模

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9504431B2 (en) * 2013-06-13 2016-11-29 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method and apparatus for sensitivity calibration
CN103605149B (zh) * 2013-11-26 2015-11-25 西北核技术研究所 一种刻度氙气样品HPGe探测效率的装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103135125A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 中国辐射防护研究院 一种过滤x射线参考辐射的能谱分析方法
CN103135122A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 中国辐射防护研究院 混合核素γ点源体积样品效率刻度方法
CN104411245A (zh) * 2012-06-29 2015-03-11 皇家飞利浦有限公司 对光子计数探测器的缺陷的动态建模
CN203025355U (zh) * 2012-12-24 2013-06-26 核工业北京地质研究院 一种车载伽玛能谱大气氡消除装置
CN103083820A (zh) * 2013-01-13 2013-05-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种剂量引导精确放射治疗***
CN104020483A (zh) * 2014-06-13 2014-09-03 西北核技术研究所 采用虚拟源模拟刻度探测器探测效率的方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Determination of Gamma-ray Efficiency Curves for Volume Samples by the Combination of Monte Carlo Simulations and Point Source Calibration;Jun SAEGUSA;《Journal of Nuclear Science and Technology》;20120207;第1076页左栏到1077页左栏，及公式（3） *

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