[发明专利]一种用于校准惰性气体流出物离线监测仪探测效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测领域，具体涉及一种用于校准惰性气体流出物离线监测仪探测效率的方法。

背景技术

为保护环境、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惰性气态流出物，监测方法分为在线监测和离线监测两种。离线监测的优势是能准确获知气态流出物中各种放射性惰性气体核素的排放量，做法是定期用不锈钢取样罐采集一定量的流出物气体，再将采集的样品放置在本底较低的实验室中，用高纯锗探测器测量放射性核素发射的γ射线，从而获知各放射性核素的活度浓度。这种方法测量结果准确可靠的前提是准确知道该套测量系统的探测效率曲线。

获知探测效率曲线的初级方法是制作一个和被测样品几乎一模一样的标准气体源，即要求标准气体源所用的取样罐的形状、尺寸和材质、气体的密度和放射性核素的种类均与样品完全相同。使用标准气体源的最大优势是其结果准确可靠，然而标准气体源的制备难度大、成本高；由于某些所关心的核素半衰期极短(如Ar-41的半衰期只有1.83小时)，进一步增大了其成本。此外，使用标准气体源还会面临放射源的运输、密封、保管和后处理等棘手问题。

蒙特卡罗方法可以用于探测效率计算，蒙特卡罗方法成本低、速度快，粒子输运领域有Geant4、MCNP和EGS等专用蒙特卡罗软件。然而当蒙特卡罗方法中探测器模型是建立在探测器厂商提供的探头尺寸参数上时， 该参数和真实值存在一定差异，导致蒙特卡罗方法的结果误差可能非常大，不能满足现场测量要求；此外由于没有使用到标准源，蒙特卡罗方法结果的量值不能溯源到国家相关标准。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于校准惰性气体流出物离线监测仪探测效率的方法，既能保证校准结果量值溯源性和可靠性，又能避开标准气体源寿命短、成本高、保管和后处理复杂的问题，经济、易行、快速。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于校准惰性气体流出物离线监测仪探测效率的方法，包括如下步骤：

1)建立探头的蒙特卡罗计算模型，利用该蒙特卡罗计算模型，分别计算出空气等效情况下探测器对气体样品的探测效率和对气体样品空间内各位置处点源的探测效率；并取得一个代表点位置坐标；

2)将一枚经过标准装置检定的多γ核素标准点源放置在步骤1)中代表点位置坐标处，获得探测器对标准点源的探测效率；

3)利用蒙特卡罗模型模拟实际情况下探测器对气体样品的探测效率，将该探测效率与步骤1)中通过蒙特卡罗计算的探测器对空气等效情形时气体样品的探测效率比值，作为衰减修正因子。

4)将步骤2)中探测器对代表点位置处标准点源的探测效率与步骤3)中获得的衰减修正因子相乘，乘积作为探测器对气体样品实际的探测效率。

进一步，在步骤1)中代表点位置坐标利用下列公式获得：

其中：为探测器对位置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；为所求的代表点位置坐标；为利用蒙特卡罗模拟计算的探测器对样品空间内各位置点处点源的探测效率；ε_air,MC(E_i)为利用蒙特卡罗计算的探测器对空气等效情况时气体样品的探测效率；E_i为第i条γ射线的能量。

进一步，在步骤1)中，利用探测器厂商提供的尺寸参数，建立探头的蒙特卡罗计算模型。

进一步，在步骤1)中，所述代表点源位置应保证在所关心的γ能量范围，探测器对位于这个点处点源的探测效率与探测器对空气等效情形时气体样品的探测效率差别最小。

本发明的有益技术效果在于：

本发明通过建立蒙特卡罗计算模型，利用蒙特卡罗程序获得代表点位置坐标和衰减因子，再通过实验测量代表点位置处的多核素γ点源，从而可快速准确地获得探测效率曲线；该方法不需要制备标准气体源，降低成本的同时免去了气体源运输、保管和后处理的麻烦，大大抵消了因蒙特卡罗模型中探头尺寸与真实值不一致所带来的误差，确保探测效率的准确性和溯源性；整个校准程序快速、经济、易行。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

本发明的具体实施过程分为以下七步：

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。