[发明专利]高灵敏度多路放射性气体在线监测仪

说明书

本发明公开了高灵敏度多路放射性气体在线监测仪，涉及核电站辐射防护监测领域，其技术方案要点：包括气流循环单元和进样测量单元两部分，气流循环单元包括高压氮气瓶、多个前端气溶胶过滤器、活塞式空压机、质量流量控制器、进气电磁阀、切换电磁阀和回气电磁阀；进样测量单元包括进样电磁阀、压力传感器、马玲杯型气体样品容器、铅屏蔽室、HPGe探测器、液氮回凝制冷系统和真空泵。该监测仪可全自动完成放射性气体的采样、测量和能谱分析，采用切换管路的方式依次监测多个点，以调整进样量的模式扩展测量的活度浓度范围，能分辨放射性气体种类，并给出每种放射性气体的活度浓度，测量精度高，且监测频率和自动化程度达到商用连续监测系统的水平。

技术领域

本发明涉及核电技术领域，更具体地说，它涉及高灵敏度多路放射性气体在线监测仪。

背景技术

在反应堆运行、放射性同位素生产、乏燃料处理等过程中，会产生大量的放射性物质。放射性物质主要包括放射性气溶胶和放射性气体两类。与放射性气溶胶相比，放射性气体更容易穿透屏蔽结构泄漏至环境中，进而对工作人员和民众造成辐射危害，是核设施泄漏监测的主要监测对象。

通常的监测技术手段有两类，分别是采样实验室分析和在线监测。前者测量的精确度高，但是操作人员工作量大，监测周期长，获取的数据量少。后者则相反，测量精度差，但是操作人员工作量少，监测周期短，获取的数据量大。因为需要持续监测核设施的放射性气体泄漏情况，因此一般以在线监测技术为主，采样实验室分析为辅。

在放射性气体在线监测技术领域，国外的技术较为成熟。国际上使用最广的产品是Mirion公司的NGM系列放射性惰性气体在线监测系统。该系列产品的基本工作原理是：使用采样泵把放射性气体抽入气体样品容器，然后使用硅探测器或气体探测器进行测量。其中气体样品容器体积为数十至数百毫升，外部包裹3-5cm的铅屏蔽体。为了进一步降低本底辐射的干扰，一般采用双探测器。一台探测器测量气体样品和环境本底产生的总计数率，另一台探测器仅测量环境本底产生的计数率。两者相减得到被测放射性气体产生的净计数率。根据净计数率、测量气体样品体积、探测效率计算被测气体的活度浓度。测量的活度浓度范围为10⁴-10¹²Bq/m³。

该类放射性气体在线监测系统的主要缺陷有三个方面：

(1)无法分辨放射性气体种类。系统仅能给出对¹³³Xe和⁸⁵Kr的探测效率。如果泄漏的放射性气体仅有上述两种放射性气体中的一种，则可以较精确地给出活度浓度数据。但是大部分情况下，泄漏的放射性气体成分复杂，无法计算各种成分的活度浓度。

(2)单套监测系统仅能监测一个点。核设施周边需要监测的地点较多，如果使用多套系统进行监测，会显著提升总体成本。

(3)对放射性气体测量的活度浓度下限偏高，约10⁴Bq/m³，只有在发生较严重泄漏的情况下才能被探测到。

国内一些研究机构和厂家也研制了几款类似的放射性气体在线监测设备。工作原理与国外产品类似，但是为了节约成本，一般使用单个国产的硅或气体探测器。性能指标和可靠性与国外产品相比差距较大。而且仪器的总体设计，气密封性能，控制系统软硬件等方面也显著逊与国外产品。另外，大部分产品没有使用放射性气体进行充分测试，无法给出可信的技术指标。

发明内容

本发明的目的是提供高灵敏度多路放射性气体在线监测仪，该监测仪能够分辨放射性气体种类，并能给出每种放射性气体的活度浓度，测量精度能达到采样实验室分析的水平，且监测频率和自动化程度达到商用连续监测系统的水平；同时，能够采用切换管路的方式依次监测多个点，并能以调整进样量的模式扩展测量的活度浓度范围。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：