一种提高惰性气体探测上限的方法及系统与流程

1.本发明属于辐射监测技术领域，具体涉及一种提高惰性气体探测上限的方法及系统。


背景技术：

2.为了保护核电厂工作人员和公共场所免遭放射性辐照，核电厂设置了辐射监测系统(以下简称krt系统)，用于连续监测核电厂区域和空中的悬浮物，以及核电厂工艺过程和排出物的放射性。
3.其中，核电站烟囱排放气体中包括多种射线类型，如来自惰性气体中的β射线和γ射线，通常情况下，受限于电子学部分脉冲计数器与前端处理电路的影响，探测器对惰性气体的探测上限较低，一般为109数量级，该探测上限不能满足核电站对于烟囱排放气体的放射性监测要求。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种提高惰性气体探测上限的方法及系统，其方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在核电厂烟囱气载流出物的探测，提高对惰性气体的探测上限，探测精度高，使用效果好，便于推广使用。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种提高惰性气体探测上限的方法，包括以下步骤：
6.步骤一、对核电厂烟囱气载流出物中的气溶胶和碘进行过滤；
7.步骤二、对过滤后的气体进行取样；
8.步骤三、采集取样的惰性气体放射出的β射线；
9.步骤四、将采集到的光信号转换为电流信号；
10.步骤五、对所述电流信号进行积分，形成电压信号；
11.步骤六、对所述电压信号进行压频转换，形成正向脉冲信号；
12.步骤七、根据所述正向脉冲信号计算得到惰性气体中放射性活度浓度；
13.步骤八、当所述放射性活度浓度达到设定阈值时，通过依次调节采集光信号的光电倍增管的工作高压，逐步降低光电倍增管的灵敏度因子，提高探测上限。
14.上述的一种提高惰性气体探测上限的方法，步骤八中所述当放射性活度浓度达到设定阈值时，通过依次调节采集光信号的光电倍增管的工作高压，逐步降低光电倍增管的灵敏度因子，提高探测上限的具体过程包括：步骤一～步骤七能够实现六个数量级的探测跨度，最高为10
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数量级，当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子降低10倍，净计数缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限；当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，进一步降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子再降低10倍，净计数再
缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限；当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，进一步降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子再降低10倍，净计数再缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限；当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，进一步降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子再降低10倍，净计数再缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限。
15.本发明还公开了一种提高惰性气体探测上限的系统，用于实现上述的方法，所述系统包括：
16.气溶胶与碘过滤器，用于过滤核电厂烟囱气载流出物中的气溶胶和碘；
17.定容气室，用于对过滤后的气体进行取样；
18.塑料闪烁体，用于采集所述定容气室中惰性气体放射出的β射线；
19.光电倍增管，紧贴塑料闪烁体设置，用于将采集到的光信号转换为电流信号；
20.高压调节单元，为所述光电倍增管提供工作高压；
21.第一信号处理单元，与所述光电倍增管连接，用于将所述电流信号进行积分，形成电压信号；
22.第二信号处理单元，与所述第一信号处理单元连接，用于对所述电压信号进行压频转换，形成正向脉冲信号；
23.数字处理单元，与所述第二信号处理单元和高压调节单元均连接，用于处理所述正向脉冲信号，得到惰性气体中放射性活度浓度；并控制高压调节单元的输出电压。
24.上述的一种提高惰性气体探测上限的系统，所述气溶胶与碘过滤器包括互相冗余的第一气溶胶与碘过滤器和第二气溶胶与碘过滤器。
25.上述的一种提高惰性气体探测上限的系统，所述定容气室的容积约为0.5l。
26.上述的一种提高惰性气体探测上限的系统，所述塑料闪烁体采用β塑料闪烁体。
27.上述的一种提高惰性气体探测上限的系统，所述β塑料闪烁体靠近定容气室的侧面贴有铝膜。
28.上述的一种提高惰性气体探测上限的系统，所述高压调节单元的输出电压范围为0～1500v。
29.本发明与现有技术相比具有以下优点：
30.1、本发明方法步骤简单，设计合理，实现方便。
31.2、本发明通过依次调节采集光信号的光电倍增管的工作高压，逐步降低光电倍增管的灵敏度因子，提高探测上限，将探测上限提高四个数量级。
32.3、本发明设计第一气溶胶与碘过滤器和第二气溶胶与碘过滤器，一用一备，当一个过滤器需要更换后，使用另一个过滤器，确保整个探测过程不间断。
33.4、本发明在塑料闪烁体的探测面紧贴一层铝膜，有利于避光及防止污染晶体，提高光电倍增管对闪烁光的收集率。
34.5、本发明能够有效应用在核电厂烟囱气载流出物的探测中，提高对惰性气体的探测上限，探测精度高，使用效果好，便于推广使用。
35.综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在核电厂烟囱气载流出物的探测中，提高对惰性气体的探测上限，探测精度高，使用效果好，便于推广使用。
36.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
37.图1为本发明的方法流程图；
38.图2为本发明的系统原理框图。
39.附图标记说明:
40.1—气溶胶与碘过滤器； 2—定容气室；
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3—塑料闪烁体；
41.4—光电倍增管；
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5—高压调节单元；
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6—第一信号处理单元；
42.7—第二信号处理单元；8—数字处理单元。
具体实施方式
43.如图1所示，本发明的提高惰性气体探测上限的方法，包括以下步骤：
44.步骤一、对核电厂烟囱气载流出物中的气溶胶和碘进行过滤；
45.步骤二、对过滤后的气体进行取样；
46.步骤三、采集取样的惰性气体放射出的β射线；
47.步骤四、将采集到的光信号转换为电流信号；
48.步骤五、对所述电流信号进行积分，形成电压信号；
49.步骤六、对所述电压信号进行压频转换，形成正向脉冲信号；
50.步骤七、根据所述正向脉冲信号计算得到惰性气体中放射性活度浓度；
51.步骤八、当所述放射性活度浓度达到设定阈值时，通过依次调节采集光信号的光电倍增管的工作高压，逐步降低光电倍增管的灵敏度因子，提高探测上限。
52.本实施例中，步骤八中所述当放射性活度浓度达到设定阈值时，通过依次调节采集光信号的光电倍增管的工作高压，逐步降低光电倍增管的灵敏度因子，提高探测上限的具体过程包括：
53.步骤一～步骤七能够实现六个数量级的探测跨度，最高为10
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数量级，当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子降低10倍，净计数缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限；当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，进一步降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子再降低10倍，净计数再缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限；当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，进一步降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子再降低10倍，净计数再缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限；当计算得到惰性气体中放射性活度浓度大于10
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时，进一步降低采集光信号的光电倍增管的工作高压，使光电倍增管的灵敏度因子再降低10倍，净计数再缩小10倍，实现10
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数量级的探测上限。
54.具体实施时，光电倍增管的工作高压对光电流强度影响较大，由于硬件电路速率限制，当光电倍增管输出电流达到一定强度时，电路将趋于饱和状态，输出与输入无法保持线性关系，从而制约测量上限。本实施例通过依次调节采集光信号的光电倍增管的工作高压，使探测分为四个工作档位，使得光电倍增管光电增益从低档至高档依次缩小，从而将探测上限提高四个数量级。
55.本发明的提高惰性气体探测上限的系统包括：
56.气溶胶与碘过滤器1，用于过滤核电厂烟囱气载流出物中的气溶胶和碘；
57.定容气室2，用于对过滤后的气体进行取样；
58.塑料闪烁体3，用于采集所述定容气室2中惰性气体放射出的β射线；
59.光电倍增管4，紧贴塑料闪烁体3设置，用于将采集到的光信号转换为电流信号；
60.高压调节单元5，为所述光电倍增管4提供工作高压；
61.第一信号处理单元6，与所述光电倍增管4连接，用于将所述电流信号进行积分，形成电压信号；
62.第二信号处理单元7，与所述第一信号处理单元6连接，用于对所述电压信号进行压频转换，形成正向脉冲信号；
63.数字处理单元8，与所述第二信号处理单元7和高压调节单元5均连接，用于处理所述正向脉冲信号，得到惰性气体中放射性活度浓度；并控制高压调节单元5的输出电压。
64.本实施例中，所述气溶胶与碘过滤器1包括互相冗余的第一气溶胶与碘过滤器和第二气溶胶与碘过滤器。
65.具体实施时，通过第一气溶胶与碘过滤器和第二气溶胶与碘过滤器一用一备，当一个过滤器需要更换后，使用另一个过滤器，确保整个探测过程不间断。
66.本实施例中，所述定容气室2的容积约为0.5l。
67.本实施例中，所述塑料闪烁体3采用β塑料闪烁体。
68.本实施例中，所述β塑料闪烁体靠近定容气室2的侧面贴有铝膜。
69.具体实施时，在β塑料闪烁体的探测面表层紧贴一层10μm的铝膜，用于避光和防止污染晶体，有利于光电倍增管收集闪烁光。
70.本实施例中，所述高压调节单元5的输出电压范围为0～1500v。
71.本发明使用时，先通过气溶胶与碘过滤器1对核电厂烟囱气载流出物进行过滤，滤除核电厂烟囱气载流出物中的气溶胶和碘；过滤后的气体进入定容气室2，其中，惰性气体中的
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kr、
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xe在衰变过程中放射出β射线，β射线中负电子撞击β塑料闪烁体，产生荧光；光电倍增管4采集光信号进行倍增，转换为电流信号；第一信号处理单元6将电流信号进行积分，形成电压信号；第二信号处理单元7对电压信号进行压频转换，形成正向脉冲信号；数字处理单元8根据正向脉冲信号计算得到惰性气体中放射性活度浓度；当放射性活度浓度计算值达到设定阈值时，数字处理单元8控制高压调节单元5的输出电压，依次调节光电倍增管4的工作高压，逐步降低光电倍增管4的灵敏度因子，使净计数依次缩小10倍，从而将探测上限提高四个数量级。
72.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。