[发明专利]快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法

说明书

快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的装置及方法，测量装置包括测量室、测氡仪及泵。测量室包括一个两端带螺纹的圆柱形筒体及连接在圆柱形筒体两端的螺纹端盖，圆柱形筒体的筒壁上对称设有出气端接头及进气端接头，螺纹端盖内设有环形沟槽，在环形沟槽内安装有环形密封垫。测量室上的出气端接头与测氡仪上的进气端连接，测氡仪上的出气端与泵的进气端连接，泵的出气端与测量室上的进气端接头连接。测量方法包括测量过程和计算过程，测量时将需要测量的薄膜切割成直径与圆柱形筒体端口外径相同的圆形薄膜片，分别贴在圆柱形筒体的两端，并用螺纹端盖压紧密封，测量后通过计算方法快速得到氡在薄膜中有效扩散系数。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，特别是一种快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的装置及方法。

背景技术

氡是一种对人体有害的放射性惰性气体，空气环境中氡主要来自于介质表面的析出。由于矿山辐射防护和室内氡污染问题，需要使用致密的薄膜来阻挡氡进入工作和居住环境。氡在薄膜中有效扩散系数可以用来评价薄膜对氡的阻挡性能，现有的测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法一般是用一块薄膜将测量室的内腔分为两个测量腔，其中一个测量腔注入高浓度氡，高浓度的氡通过扩散效应通过薄膜进入另一个测量腔，比较两个测量腔稳态或动态的氡浓度变化就能够通过计算得到氡在薄膜中有效扩散系数。现有的测量方法只通过一块薄膜来测量氡在薄膜中有效扩散系数，测量过程中时间较长。

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快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的装置及方法。

本发明的技术方案是：快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的装置，包括测量室、测氡仪及泵。

所述的测量室包括一个两端带螺纹的圆柱形筒体及连接在圆柱形筒体两端的螺纹端盖，圆柱形筒体的筒壁上对称设有出气端接头及进气端接头，圆柱形筒体的内径为D1，螺纹端盖内设有环形沟槽，在环形沟槽内安装有环形密封垫，螺纹端盖端盖板上的孔径为D2，其中，D1＝D2。

测量室上的出气端接头通过管道与测氡仪上的进气端连接，测氡仪上的出气端通过管道与泵的进气端连接，泵的出气端通过管道与测量室上的进气端接头连接。

采用上述测量装置快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法如下，它包括测量过程和计算过程。

一、测量过程：

A、将需要测量的薄膜切割成直径与圆柱形筒体端口外径相同的圆形薄膜片，将两片薄膜片分别贴在圆柱形筒体的两端，并用螺纹端盖压紧密封，其中，薄膜片暴露在空气中的表面为外表面，处在圆柱形筒体内的表面为内表面；

B、启动泵，在泵的作用下，将测量室内的气体与测氡仪测量腔内气体混合均匀；

C、将测量室放入标准氡室内，通过测氡仪测量测量室内氡浓度的变化趋势。

二、计算过程：

由于泵的流率较大，测氡仪测量腔内的氡浓度与测量室内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，其初始氡浓度近似为0；

氡在薄膜片中的一维扩散方程为：

(1)

式(1)中，D_e是氡在薄膜片中有效扩散系数，λ是氡的衰变常数，C（z,t）是不同时间点薄膜内离外表面不同垂直距离点的氡浓度，t是时间，z是薄膜片中的任一点到薄膜片外表面的垂直位置；

扩散稳定后，根据菲克定律有：

（2）

式(2)中，J为薄膜片内表面的氡析出率；