[发明专利]改进马林杯式水体放射性核素伽玛辐射自动监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，特备是涉及一种改进马林杯式水体放射性核素伽玛辐射自动监测装置。

背景技术

无论是核电站还是其他核设施，在正常运行情况或者事故情况下，都可能向水体排放放射性废物。同时，某些恐怖分子也可能在水源地（如水库、湖泊、河流等）释放大量放射性核素达到其危害社会安全的目的。为此，需要对水体放射性核素进行不间断的环境监测。

水体放射性核素伽玛辐射监测技术分为取样-实验室分析和在线实时能谱测量分析两种。

首先介绍取样-实验室分析。该方法首先到目标水域进行取样，把取样得到的水运回到实验室，在实验室进行样品处理、之后用低本底高纯锗谱仪进行测量与伽玛能谱分析。这种方法经过长期发展，已经建立起一整套的技术标准和规范，测量精度高，结果可靠，在世界范围内得到广泛地使用。我国目前对核电站周围水体和饮用水就采用这种方法进行水体放射性核素监测。但这种非实时在线、非持续的工作模式难于对水体放射性环境进行及时有效的监测，更难进行可能的放射性污染的预报和预警。因此，这种方法虽然目前还是水体放射性核素监测的主流，但是逐渐被在线实时能谱测量分析所取代。

其次，在线实时能谱测量分析通过在线实时测量水体中放射性核素的伽玛能谱得到放射性核素活度浓度。相较于取样-实验室分析，在线实时能谱分析具有多种优势：可以实时地、持续地监测，可以较快测出污染扩散区的范围，可以指导和优化实验室分析的采样工作，可以用来调查沉没放射性物质甚至核潜艇周围的辐射。

从实现技术上，在线实时能谱测量分析又分为两种：

（1）水下实时在线伽玛能谱测量分析。水下实时在线伽玛射线测量装置最初是用于水下（海洋或湖泊）地质勘探的。1958～1960年，前苏联科学院地球物理实验室开发了第一个水下伽玛射线探测装置MORS-59，用来在Azerbaidzhan地区进行油气勘探。MORS-59用的是NaI(Tl)探测器，可以测量1MeV以上的总伽玛数。紧接着，比利时、加拿大、丹麦、法国、德国、日本、荷兰、挪威、美国和英国从60年代开始纷纷开展独立研究。1961-1962年，为了完成美国湖泊和海洋的放射性调查，美国在Superior湖和Burt湖进行了水下原型机的野外实验，该原型机采用的是多个盖格计数器，并用已知60Co源的测量结果来反推密度。1973年，比利时研制了一个拖曳式水下NaI(Tl)探测器，该探测器对伽玛射线进行总计数，用来进行海床沉积物放射性调查。60年代末70年代前期，英国首次在非洲西北部的海床上测量到了世界上第一个海水就地伽玛能谱（100道）；其后，在70年代后期和80年代，英国在此基础上先后发展了拖曳式能谱测量系统，分别采用NaI探测器和Ge(Li)探测器，广泛用于海底地质调查等方面。德国从70年代后期，就采用NaI(Tl)探测器直接测量海水总的γ辐射和伽玛能谱，并确定特定核素（如137Cs）活度。碘化钠探测器由于其低功率消耗、高探测效率和低价格，是目前水体放射性实时在线能谱分析系统最常使用的探测器。虽然很多人研究通过改进水下探测器系统的结构或者改进γ能谱的分析方法来提高用于水体就地γ能谱监测的碘化钠系统的性能，但是碘化钠探测器由于固有的能量分辨率不够好的缺点，是不可能实现复杂γ能谱的核素分析的。

（2）水体伽玛谱自动监测测量。这种监测装置不是直接放入到水体中进行监测，而是通过水路系统把水抽到特定的容器中进行检测（称为容器式），或者直接对通过液体的管道进行放射性监测（称为钳式）。

容器式以美国堪培拉公司生产的自动γ谱水体监测装置（Automatic Gamma Spectroscopic Water Monitor）为代表，它以NaI(Tl)探测器为主体，用低放射性水平铁构建了一个低本底测量室，低本底测量室内是一个有机容器，利用管道将水抽取到有机容器，通过NaI(Tl)探测器测量容器内水样的γ能谱，从而确定水样中的放射性核素种类和含量。

钳式则以美国Ortec公司生产的OS5500水监测系统（OS5500Clam-on Water Monitoring System）为代表，它的探测器紧挨管道，直接测量管道中液体的伽玛能谱。钳式一般用于反应堆回路中的管道水体放射性监测，环境监测中更常用到的是容器式水体伽玛能谱监测系统。

但目前容器式水体伽玛能谱自动监测测量装置，其结构上只适用一种探测器（如NaI(Tl)），没有互换性。