一种小型浮标式水体区域γ放射性监测仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及核应急辐射监测领域，提供一种小型浮标式水体区域γ放射性监测仪，包括浮标体、水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置、空气吸收剂量率监测装置、数传电台、锂电池供电装置，所述浮标体由玻璃钢材质制成，浮筒顶部设有空气吸收剂量率监测装置和数传电台，数传电台天线安装在浮标体的端盖上，浮筒外部下端固连有水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置，浮筒底部贴近水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置处设有铅铋合金的屏蔽配重和锂电池供电装置，所述水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置和空气吸收剂量率监测装置均与数传电台相连。本发明能够同时保证测量精度和量程范围，运行稳定、维护简易、体积小，并且具备快速投放能力。
【专利说明】
一种小型浮标式水体区域y放射性监测仪
技术领域
[0001]本发明涉及核应急辐射监测领域，具体涉及一种小型浮标式水体区域Y放射性监测仪，在核应急情况下，对水体区域进行水体放射性活度浓度和空气放射性水平进行长时间连续监测。【背景技术】
[0002]传统的水域放射性监测方法分为实验室采样分析测量和大型浮标体测量。试验室采样分析测量通过采取待测水域水体和空气样本在实验室进行测量，该测量方法精确度高，但测量仪器设备系统复杂、价格昂贵。在核应急的情况下，环境剂量率水平较高，人工取样无法保证人员的福射安全。
[0003]大型浮标体测量通过将放射性探测装置安装在浮标体上，将闪烁体探测装置通过缆绳放入水中进行水体放射性测量。将大体积电离室或者闪烁体探测器安装在浮标体上进行空气吸收剂量率测量。在空间吸收剂量率监测方面，电离室具备量程范围宽、测量准确性高等优点，但电离室所占空间大，不利于设备小型化。闪烁体探测器其测量范围有限，只适应于环境级Y放射性监测，不满足核应急监测技术要求。大型浮标体测量只适合于固定于某一区域进行定点放射性监测。
[0004]因此有必要研制一款小型水体区域y放射性监测仪，通过解决目前水体环境放射性监测在核应急监测中的不足，达到核应急辐射监测相关的技术要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术缺点，提供一种小型浮标式水体区域y 放射性监测仪，能够同时保证测量精度和量程范围，运行稳定、维护简易、体积小，并且具备快速投放能力。
[0006]本发明的目的是通过如下方式实现的:一种小型浮标式水体区域y放射性监测仪，包括浮标体、水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置、空气吸收剂量率监测装置、 数传电台、锂电池供电装置，所述浮标体由玻璃钢材质制成，包括浮筒和端盖两部分，浮筒顶部设有空气吸收剂量率监测装置和数传电台，数传电台天线安装在浮标体的端盖上，浮筒外部下端固连有水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置，浮筒底部贴近水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置处设有铅铋合金的屏蔽配重和锂电池供电装置，所述水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置和空气吸收剂量率监测装置均与数传电台相连。
[0007]在上述技术方案中，所述空气吸收剂量率监测装置采用多根低量程G-M计数管耦合与单根高量程G-M计数管组合测量的方式。使空气吸收剂量率监测具备体积小、量程范围宽的特点。同时采用该方式还可以提高低剂量率下的脉冲计数，降低了响应时间和统计涨落误差。
[0008]在上述技术方案中，所述水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置采用Nal闪烁体探测器。
[0009]在上述技术方案中，所述水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置外部设有防护支架。
[0010]在上述技术方案中，采用Nal闪烁体探测器进行水体放射性活度浓度和典型放射性核素活度浓度测量，采用G-M计数管探测器进行空气吸收剂量率测量，同时具备水体和空气放射性水平的监测能力。
[0011]在上述技术方案中，为解决小型浮标式水体区域y放射性监测中空气中y射线和宇宙射线引起水体放射性监测测量结果偏大的问题。合理进行浮标体结构设计，特别是浮筒长度，充分利用水体屏蔽和浮标体内设备组件的屏蔽，同时配置一定厚度的铅铋合金进行屏蔽配重。经过模拟计算，空气中y射线和宇宙射线影响几乎可以忽略。同时经过屏蔽配重，监测仪本身的重心和浮心间距加大，设备自稳性更强。
[0012]在上述技术方案中，所有辐射探测传感器以及相应的供电电源、电路板和数传电台都包裹在特质的玻璃钢浮标体中，保证设备满足IP68的防护等级，具备在水中长时间监测和发送数据的能力，满足核应急状况下的环境条件要求。
[0013]本发明与现有技术相比具体以下优点:1.实现G-M计数管和Nal闪烁体组成水域水体和空气放射性集成监测;2.解决了 G-M计数管在低剂量率情况下响应时间长、统计涨落大的问题;3.实现浮标监测小型化，具备快速投放能力、宽量程监测范围等特点，满足核应急监测要求;4.环境适应能力强，满足GJB150A-2009《军用设备环境试验方法》相关要求;5.设备按照模块化、标准化设计，可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性、环境适应性进行充分验证，满足核应急突发情况下对设备的可靠性等要求。该设备其应用范围包括:一般环境条件下的核电厂与核设施周围水域放射性监测以及特殊条件下的水域应急监测。【附图说明】
[0014]图1为本发明小型浮标式水体区域y放射性监测仪外部结构示意图。
[0015]图2为本发明小型浮标式水体区域Y放射性监测仪内部结构示意图。
[0016]图3为本发明中水体活度浓度探测和典型核素分析监测装置结构示意图。
[0017]图4为本发明中空气吸收剂量率监测装置结构示意图。
[0018]图5为本发明中多根低量程G-M计数管耦合测量电路原理图。
[0019]其中:l.数传电台天线、2.G-M计数管、3.数传电台、4.空气吸收剂量率监测装置信号处理电路、5.浮标体、6.锂电池、7.屏蔽配重、8.水体活度浓度探测和典型核素分析监测装置、9.防护支架、10.浮心、11.重心、12.水平面、13.水下密封连接器、14.端盖、15.密封圈、16.筒体外壳、17.信号处理电路板、18.电路板固定支架、19.橡胶保护套、20.Nal 闪烁体、21.光电倍增管及分压器、22.固定螺栓、23.G-M计数管固定卡环、24.低量程G-M计数管、25.高量程G-M计数管、26.信号处理电路。【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0021]如图1、2所示，本实施例提供了一种小型浮标式水体区域y放射性监测仪，该设备主要由浮标体5、水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置8、空气吸收剂量率监测装置 4、数传电台3、锂电池6供电装置组成。其中，浮标体5由玻璃钢材质制成，包括浮筒和端盖两部分，浮筒用于安装本发明设备相关部件，提供浮力，保证设备浮心10高于重心11。浮筒端盖的作用主要保证浮标体的密封和数传电台天线1的引出，使设备具备IP68的防护等级。浮筒顶部设有空气吸收剂量率监测装置4和数传电台3,数传电台天线1安装在浮标体的端盖上，浮筒外部下端固连有水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置8,浮筒底部贴近水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置8处设有铅铋合金的屏蔽配重7和锂电池6供电装置，所述水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置8和空气吸收剂量率监测装置4均与数传电台3相连。锂电池6供电装置给整个监测仪提供电源。
[0022]在上述实施例中，水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置安装在浮标体的外部下端，工作时处于水面下。空气中Y射线由于屏蔽配重等屏蔽措施的阻挡作用，很难被探测到。所以该监测装置主要测量对象为水中的Y射线。水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置结构如图3所示，包括水下密封连接器13、端盖14、筒体外壳16,水体放射性活度浓度以及典型核素监测装置通过水下密封连接器13与浮标体固连，端盖14和筒体外壳16之间设有密封圈15,筒体外壳16内设有信号处理电路板17、Nal闪烁体20、光电倍增管及分压器 21，所述信号处理电路板17安装在电路板固定支架18上，光电倍增管及分压器21外围设有橡胶保护套19,水体中y射线进入Nal闪烁体与闪烁体原子发生作用引起退激而产生荧光， 荧光入射到光电倍增管光阴极产生电子，电子经过倍增放大最终产生一定的脉冲信号，该脉冲信号经过信号处理电路和相应的算法处理转化成待测水体的放射性活度浓度和典型核素信息。测量结果可通过数传电台传送，最远传送距离可达5km。
[0023]在上述实施例中，空气吸收剂量率监测装置安装在浮标体的浮筒顶部，工作时处于水面上。如图4所示，空气吸收剂量率监测装置包括多根低量程G-M计数管24、一根高量程 G-M计数管25、信号处理电路26,采用多根低量程G-M计数管耦合测量的方法，其测量原理图如图5所示。多根计数管信号通过阳极1?11、&1(11=1.2.3—)电流取样、邮艮流、(:〇交流耦合、1^ 负载电阻形成电压脉冲输出信号。计数管数量根据使用环境确定。该方法能成倍提高固定剂量率下的电压脉冲数量，增加测量灵敏度。相比与单根G-M计数管0.lyGy/h的量程下限， 其测量下限能达到〇.01yGy/h量级。同时高量程G-M计数管测量范围为0.lmGy/h?10Gy/h， 保证空气吸收剂量率监测装置测量范围覆盖〇.〇lyGy/h?10Gy/h范围。优于传统的G-M计数管组合测量方式〇.lyGy/h?10Gy/h的范围和环境级电离室0.0lyGy/h?0.lGy/h的范围。G-M计数管与信号处理电路通过固定支架、G-M计数管固定卡环23及固定螺栓22固定在浮筒内部。空气中Y放射性在G-M计数管内产生电离激发生成脉冲信号，该脉冲信号经过信号处理电路和相应的算法处理转化成空气吸收剂量率信息。测量结果通过数传电台传送，最远传送距离可达5km。
[0024]在上述实施例中，浮标体内不同部件之间设计有限位筋，保证设备之间不会由于冲击振动导致设备部件移动而导致的运行不稳定。
[0025]本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种小型浮标式水体区域Y放射性监测仪，其特征在于:包括浮标体、水体放射性活 度浓度以及典型核素监测装置、空气吸收剂量率监测装置、数传电台、锂电池供电装置，所 述浮标体由玻璃钢材质制成，包括浮筒和端盖两部分，浮筒顶部设有空气吸收剂量率监测 装置和数传电台，数传电台天线安装在浮标体的端盖上，浮筒外部下端固连有水体放射性 活度浓度以及典型核素监测装置，浮筒底部贴近水体放射性活度浓度以及典型核素监测装 置处设有铅铋合金的屏蔽配重和锂电池供电装置，所述水体放射性活度浓度以及典型核素 监测装置和空气吸收剂量率监测装置均与数传电台相连。2.根据权利要求1所述的小型浮标式水体区域Y放射性监测仪，其特征在于:所述空气 吸收剂量率监测装置采用多根低量程G-M计数管耦合与单根高量程G-M计数管组合测量的 方式;多根低量程G-M计数管信号通过阳极Rn、Cn电流取样，再经R限流、Co交流耦合、RL负载 电阻形成电压脉冲输出信号，n=l.2.3…。3.根据权利要求1所述的小型浮标式水体区域Y放射性监测仪，其特征在于:所述水体 放射性活度浓度以及典型核素监测装置采用Nal闪烁体探测器。4.根据权利要求1所述的小型浮标式水体区域Y放射性监测仪，其特征在于:所述水体 放射性活度浓度以及典型核素监测装置外部设有防护支架。5.根据权利要求1所述的小型浮标式水体区域Y放射性监测仪，其特征在于:通过浮标 体的长度和屏蔽配重的设计使得监测仪的浮心高于重心。
【文档编号】G01T7/00GK106094002SQ201610604411
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月28日 公开号201610604411.0, CN 106094002 A, CN 106094002A, CN 201610604411, CN-A-106094002, CN106094002 A, CN106094002A, CN201610604411, CN201610604411.0
【发明人】郭晓彬, 沈明明, 马天骥, 陈祥磊, 程翀, 万新峰, 施礼
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一九研究所