水体环境放射性核素活度剖面测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核辐射监测，尤其是涉及一种水体环境放射性核素活度剖面测量系统。
【背景技术】
[0002]应急辐射监测是核应急准备和响应中的必不可少的应急响应行动之一，其作用在于为辐射事故的探查、评价以及事故控制缓解行动和紧急辐射防护行动的决策提供依据。目前，我国是世界上核能利用发展最快的国家，目前的核电站已有6座运行和3座在建。根据2009年提出的核电中长期规划修改意见，至2020年我国核电运行装机容量为7000万千瓦。我国大部分核电站位于东部沿海地区，核电厂进入临近海域的放射性的快速监测与评价方法是海洋管理部门、当地政府、公众、核电厂业主及相关研究人员密切关注的问题。
[0003]2011年3月11日，日本东北部发生里氏9.0级大地震和强烈海嘯，进而引发的福岛核电站放射性物质泄露事故引发全球关注。核事故发生后，放射性物质大量释放到环境中，对环境生态安全和公众健康产生了影响，并通过海洋、大气等途径向全球扩散。如何快速评估放射性物质在海洋中的扩散和运移过程成为核应急情况和平时海洋环境监测工作的重要内容。建立海洋环境放射性快速检测方法，研制快速监测装置在福岛核危机的背景下就显得尤为重要和迫切。
[0004]水体放射性环境监测采用的方法分为两种方法:水下就地γ能谱测量方法和实验室样品分析。其中，水体就地?能谱法只能用于固定层位的长时间连续测量，无法满足现场快速了解水体环境中放射性核素剖面分布及迀移扩散情况的需求；而实验室样品分析方法由于需要大量采集水体样品，导致测量的层位有限，而且，所采集的样品需要通过放射化学前期处理富集样品后，才能用低本底伽玛谱仪进行测量，该过程的效率十分低下，同样也难以满足现场快速测量的需求。
[0005]随着我国核能与核技术利用的快速发展，研究能快速定量分析监测海洋环境放射性核素的方法和技术，已经成为我国环境监测中特别是核应急情况下的迫切需求，具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种可有效实现对水体环境放射性核素活度剖面分布的测量，提升对水体环境放射性核素测量效率的水体环境放射性核素活度剖面测量系统。
[0007]本发明包括探测模块、密封单元、信号传输模块、压力传感模块、铠装模块和数据处理模块；
[0008]所述探测模块设有探测器、低温保持模块、前置放大器和转换模块；所述探测器用于探测放射性核素；所述低温保持模块用于通过电子脉冲制冷方式使探测器保持在低温工作状态；所述转换模块用于将探测器输出的电流转换成高压形式输出，以提高探测器的信噪比；所述探测器的放射性核素采集信号输出端接前置放大器输入端，前置放大器输出端接信号传输模块输入端；
[0009]所述密封单元用于探测模块的密封，并以即插即用接口形式将探测模块与信号传输模块相连接；
[0010]所述信号传输模块输出端接数据处理模块输入端；
[0011]所述压力传感模块用于实时显示探测器所在深度，与信号传输模块在密封单元外部相连接；
[0012]所述铠装模块用于放射性核素信号采集过程中对信号传输模块的保护，避免受损;
[0013]所述数据处理模块设有测量控制模块和谱分析模块；测量控制模块的输入端接信号传输模块的输出端，测量控制模块的输出端接谱分析模块输入端。
[0014]所述探测器的材料包括但不限于陶瓷、高纯锗、溴化镧、硅、锗、碲锌镉等中的至少一种。
[0015]所述密封单元由高强度、耐高压、低放射性的材料组成，其横截面形状可以是圆形、方形等形状。密封单元的材料包括但不限于碳纤维、铝合金等材料。
[0016]所述信号传输模块可采用高强度、高电导率的电缆组成，所述电缆的材料包括但不限于铜芯等材料；电缆的长度可根据实际需要设计。
[0017]所述铠装模块可由高强度、高韧性的钢丝材料缠绕组成。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0019](1)实现了水体环境放射性核素活度剖面分布的快速监测，有效提高了监测的时效性。实现了水下高分辨率的放射性核素定量测量；
[0020](2)利用海水自身的屏蔽性能，避免了使用传统的屏蔽技术；
[0021](3)实时掌握水下放射性核素的剖面分布情况。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例的结构组成框图。
[0023]图2为本发明实施例的工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下实施例将结合附图对本发明做进一步说明。
[0025]参见图1和2，本发明实施例包括探测模块、密封单元2、信号传输模块3、压力传感模块4、铠装模块5和数据处理模块6。
[0026]所述探测模块设有探测器11、低温保持模块12、前置放大器13和转换模块14 ;所述探测器11用于探测放射性核素；所述低温保持模块12用于通过电子脉冲制冷方式使探测器保持在低温工作状态；所述转换模块14用于将探测器输出的电流转换成高压形式输出，以提高探测器的信噪比；所述探测器11的放射性核素采集信号输出端接前置放大器13输入端，前置放大器13输出端接信号传输模块3输入端；所述密封单元2用于探测模块的密封，并以即插即用接口形式将探测模块与信号传输模块相连接；所述信号传输模块3输出端接数据处理模块6输入端；所述压力传感模块4用于实时显示探测器11所在深度；所述铠装模块5用于放射性核素信号采集过程中对信号传输模块3的保护，避免受损。所述数据处理模块6设有测量控制模块和谱分析模块；测量控制模块的输入端接信号传输模块3的输出端，测量控制模块的输出端接谱分析模块输入端。
[0027]所述探测器的材料包括但不限于高纯锗、溴化镧、硅、锗、碲锌镉等中的至少一种。
[0028]所述密封单元由高强度、耐高压、低放射性的材料组成，其横截面形状可以是圆形、方形等形状。密封单元的材料包括但不限于碳纤维、铝合金等材料。
[0029]所述信号传输模块可采用高强度、高电导率的电缆组成，所述电缆的材料包括但不限于铜芯等材料；电缆的长度可根据实际需要设计。
[0030]所述铠装模块可由高强度、高韧性的钢丝材料缠绕组成。
[0031]当连接着信号传输模块的密封单元和探测模块进入水面后，由数据处理模块启动测量模式，在密封单元和探测模块逐渐向深层下放以及后续回收的过程中，探测器将探测到的信号通过信号传输模块输送至数据处理模块，并进行数据分析，从而获取放射性核素的剖面测量数据。
[0032]本发明可以依托船基等水上移动平台进行，测量流程如下:
[0033]在正式开始测量前，应使探测模块保持低温状态待工作状态。随着船载绞车的释放，当探测模块连同密封单元进入水面以下时，数据处理模块控制并启动测量模式，探测模块开始采集数据并将所获取的数据经过信号传输模块输送至数据处理模块，在经过核素识别后进行定量分析，并获得核素活度信息，并与压力传感器获取的深度信息进行融合分析，最终获取放射性核素活度的剖面分布情况。当探测模块连同密封单元即将回到水面以上时，数据处理模块控制并关闭测量模式。
[0034]其中，探测模块具有自动稳谱功能，可有效补偿探测器受到所处环境温度、湿度、震动等可能因素的影响造成的漂移。探测器产生的脉冲信号经过单独的放大、甄别和成型电路，统一传送到多道能谱分析单元。
[0035]数据处理模块在进行核素分析时，具备自动寻峰功能，可结合核数据库给出全能峰对应的核素信息，同时也可以给出不同测量阶段的活度对该阶段深度的积分信息。在进行活度浓度测量时，需要对测量装置的效率进行刻度。根据本发明的实施例，本发明在结合标准刻度源的基础上，采取基于蒙特卡洛方法、数值计算方法等可用方法的虚拟效率刻度技术，实现测量装置的效率刻度。
[0036]在图1中，标记7为即插即用接口。在图2中，标记7为即插即用接口，8为船舶，9为绞车，10为绞车支架，P为海面。
【主权项】
1.水体环境放射性核素活度剖面测量系统，其特征在于包括探测模块、密封单元、信号传输模块、压力传感模块、铠装模块和数据处理模块； 所述探测模块设有探测器、低温保持模块、前置放大器和转换模块；所述探测器用于探测放射性核素；所述低温保持模块用于通过电子脉冲制冷方式使探测器保持在低温工作状态；所述转换模块用于将探测器输出的电流转换成高压形式输出，以提高探测器的信噪比；所述探测器的放射性核素采集信号输出端接前置放大器输入端，前置放大器输出端接信号传输模块输入端； 所述密封单元用于探测模块的密封，并以即插即用接口形式将探测模块与信号传输模块相连接； 所述信号传输模块输出端接数据处理模块输入端； 所述压力传感模块用于实时显示探测器所在深度，与信号传输模块在密封单元外部相连接； 所述铠装模块用于放射性核素信号采集过程中对信号传输模块的保护，避免受损； 所述数据处理模块设有测量控制模块和谱分析模块；测量控制模块的输入端接信号传输模块的输出端，测量控制模块的输出端接谱分析模块输入端。2.如权利要求1所述水体环境放射性核素活度剖面测量系统，其特征在于所述探测器的材料包括但不限于陶瓷、高纯锗、溴化镧、硅、锗、碲锌镉中的至少一种。3.如权利要求1所述水体环境放射性核素活度剖面测量系统，其特征在于所述密封单元由高强度、耐高压、低放射性的材料组成，其横截面形状为圆形或方形。4.如权利要求1所述水体环境放射性核素活度剖面测量系统，其特征在于所述密封单元的材料包括但不限于碳纤维或招合金。5.如权利要求1所述水体环境放射性核素活度剖面测量系统，其特征在于所述信号传输模块采用高强度、高电导率的电缆组成。6.如权利要求5所述水体环境放射性核素活度剖面测量系统，其特征在于所述电缆的材料包括但不限于铜芯。7.如权利要求1所述水体环境放射性核素活度剖面测量系统，其特征在于所述铠装模块由高强度、高韧性的钢丝材料缠绕组成。
【专利摘要】水体环境放射性核素活度剖面测量系统，涉及核辐射监测。包括探测模块、密封单元、信号传输模块、压力传感模块、铠装模块和数据处理模块；探测模块设有探测器、低温保持模块、前置放大器和转换模块；低温保持模块用于探测器保持在低温状态；所述转换模块用于将探测器输出的电流转换成高压输出；探测器输出端通过前置放大器接信号传输模块输入端；所述密封单元用于探测模块的密封，并将探测模块与信号传输模块相连接；信号传输模块输出端接数据处理模块输入端；压力传感模块与信号传输模块连接；铠装模块用于信号传输模块的保护；数据处理模块的测量控制模块输入端接信号传输模块输出端，测量控制模块的输出端接谱分析模块输入端。
【IPC分类】G01T1/167
【公开号】CN105372694
【申请号】CN201510916241
【发明人】何建华, 李奕良, 黄德坤, 林峰, 门武, 余雯, 于涛
【申请人】国家海洋局第三海洋研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月10日