一种在线测量铀表面辐射剂量的方法与流程

本发明属于辐射监测领域，具体涉及一种在线测量铀表面辐射剂量的方法。

背景技术：

1、对于铀燃料中的238u和235u两种核素，在连续衰变中会发射最大能量为1.10mev、1.16mev、1.29mev、1.37mev、1.43mev、3.28mev等高能β射线，同时伴随发射130kev和180kev左右的γ射线。铀作为核反应堆运行和核武器的动力燃料，在如燃料元件生产厂、后处理厂等场所，相关生产和使用人员近距离接触铀时，其眼晶体仍可能受到较大剂量的照射。

2、随着国际标准把眼晶体的辐射剂量限值由原来的150msv/a降为20msv/a，辐射防护领域开始重视眼晶体剂量的监测和防护，针对场所，需要监测辐射剂量，用于评价该场所作业人员的眼晶体辐射剂量状况。然而铀同时发射β射线和γ射线，且目前没有仪器可以准确测量出β和γ混合辐射下的辐射剂量。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，用于铀燃料生产、存储、使用场所中对铀表面剂量进行实时监测，可涉及铀矿开采至铀燃料成型整个工艺过程中的铀表面剂量测量。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，所述方法基于一种在线测量铀表面辐射剂量的系统，所述系统包括a探测器、b探测器、旋转螺杆、处理单元和显示单元，a探测器和b探测器分别设置于所述旋转螺杆两侧的同一高度，a探测器和b探测器并排安装在待测铀表面上方，a探测器用于测量铀发射的β射线和γ射线贡献的剂量率；b探测器用于测量铀发射γ射线的剂量率，a探测器和b探测器对γ射线的响应一致；a探测器和b探测器均与所述处理单元通信，处理单元的处理结果在显示单元上进行显示，所述方法包括以下步骤：

4、s1、用a探测器入射窗对准待测铀表面，对待测铀表面进行探测，得到待测铀表面发射的β、γ射线共同对a探测器的贡献m1；

5、s2、把旋转螺杆旋转180度，使a探测器和b探测器交换位置，用b探测器入射窗对准待测铀表面，并保证b探测器的灵敏体积位置与步骤s1中a探测器测量时的灵敏体积位置重合，b探测器对待测铀表面进行探测，得到铀表面发射的γ射线对b探测器的贡献m2；

6、s3、根据a探测器的贡献m1以及b探测器的贡献m2确定待测场所β射线和γ射线共同作用的剂量值。

7、进一步，在b探测器前端安装了β射线吸收材料，以吸收铀发射的所有β射线，仅使γ射线入射到b探测器灵敏体积。

8、进一步，步骤s3包括以下子步骤：

9、s31、用b探测器的贡献m2乘以b探测器对铀发射的γ射线的校准因子nγ，再乘以b探测器前窗安装的β射线吸收材料对γ射线的衰减修正因子ns，以准确得到所测铀发射的γ射线对的贡献值

10、s32、用m1减去m2与ns的乘积，得到β射线对a探测器的贡献数值m3；

11、s33、用m3乘以a探测器对铀发射的β射线的校准因子nβ，以得到待测场所β射线对的贡献值

12、s34、根据的和值确定待测场所β射线和γ射线共同作用的剂量值。

13、进一步，步骤s33中a探测器对铀发射的β射线的校准因子nβ取a探测器在90sr-90y标准辐射场中测量的校准因子。

14、进一步，步骤s34中和相加，即得到待测场所β射线和γ射线共同作用的值。

15、进一步，步骤s34中显示单元对每个周期监测的和值进行显示。

16、进一步，根据与的比值，以评估待测场所β辐射与γ辐射对值的贡献关系。

17、进一步，所述方法还包括预先设置旋转频率以周期性地旋转a探测器和b探测器，进而持续测量并得到m1和m2数值。

18、进一步，β射线吸收材料的厚度范围为1g/cm2～2g/cm2。

19、进一步，β射线吸收材料包括有机玻璃以及铝。

20、本发明的有益技术效果在于：基于铀同时发射β射线和γ射线，铀表面发射的β辐射能量较高，且辐射剂量率高，部分铀表面的β辐射对的贡献较大。为了评价存在铀的射场所工作人员眼晶体所受辐射情况，采用包含双探测器的监测系统，在铀燃料表面在线对β辐射和γ辐射的混合辐射产生的剂量进行测量，并进行高剂量率报警，能够为辐射防护行动的决策提供可靠依据，辐射防护专业人员会根据场所的剂量测量数值，采取合理可行的防护措施，降低辐射工作人员所受的弱贯穿辐射剂量和眼晶体浑浊的风险。

技术特征：

1.一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，所述方法基于一种在线测量铀表面辐射剂量的系统，所述系统包括a探测器、b探测器、旋转螺杆、处理单元和显示单元，a探测器和b探测器分别设置于所述旋转螺杆两侧的同一高度，a探测器和b探测器并排安装在待测铀表面上方，a探测器用于测量铀发射的β射线和γ射线贡献的剂量率；b探测器用于测量铀发射γ射线的剂量率，a探测器和b探测器对γ射线的响应一致；a探测器和b探测器均与所述处理单元通信，处理单元的处理结果在显示单元上进行显示，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：在b探测器前端安装了β射线吸收材料，以吸收铀发射的所有β射线，仅使γ射线入射到b探测器灵敏体积。

3.如权利要求2所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于，步骤s3包括以下子步骤：

4.如权利要求3所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：步骤s33中a探测器对铀发射的β射线的校准因子nβ取a探测器在90sr-90y标准辐射场中测量的校准因子。

5.如权利要求3所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：步骤s34中和相加，即得到待测场所β射线和γ射线共同作用的值。

6.如权利要求5所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：步骤s34中显示单元对每个周期监测的和值进行显示。

7.如权利要求3所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：根据与的比值，以评估待测场所β辐射与γ辐射对值的贡献关系。

8.如权利要求3所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：所述方法还包括预先设置旋转频率以周期性地旋转a探测器和b探测器，进而持续测量并得到m1和m2数值。

9.如权利要求2所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：β射线吸收材料的厚度范围为1g/cm2～2g/cm2。

10.如权利要求2所述的一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，其特征在于：β射线吸收材料包括有机玻璃以及铝。

技术总结
本发明涉及一种在线测量铀表面辐射剂量的方法，基于两个探测器、处理单元和显示单元，两个探测器对称设置于旋转螺杆两侧的同一高度，并排安装在待测铀表面上方，A探测器和B探测器对γ射线的响应一致；A探测器和B探测器均与处理单元通信，处理单元的处理结果在显示单元上进行显示，通过用A探测器对待测铀表面进行探测，得到待测铀表面发射的β、γ射线共同对A探测器的贡献M<subgt;1</subgt;；用B探测器对待测铀表面进行探测，得到铀表面发射的γ射线对B探测器的贡献M<subgt;2</subgt;；根据M<subgt;1</subgt;以及M<subgt;2</subgt;确定待测场所β射线和γ射线共同作用的剂量值，本发明中公开的方法，能够在铀表面在线对β和γ的混合辐射产生的剂量进行测量，为辐射防护行动的决策提供可靠依据。

技术研发人员：韦应靖,张婷婷,刘新昊,李凯伦,王弘昱,王雨青,唐智辉,冯梅,段嘉宇,黄政林
受保护的技术使用者：中国辐射防护研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17