水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及核輻射監(jiān)測，尤其是涉及一種水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]應急輻射監(jiān)測是核應急準備和響應中的必不可少的應急響應行動之一，其作用在于為輻射事故的探查、評價以及事故控制緩解行動和緊急輻射防護行動的決策提供依據(jù)。目前，我國是世界上核能利用發(fā)展最快的國家，目前的核電站已有6座運行和3座在建。根據(jù)2009年提出的核電中長期規(guī)劃修改意見，至2020年我國核電運行裝機容量為7000萬千瓦。我國大部分核電站位于東部沿海地區(qū)，核電廠進入臨近海域的放射性的快速監(jiān)測與評價方法是海洋管理部門、當?shù)卣?、公眾、核電廠業(yè)主及相關研究人員密切關注的問題。
[0003]2011年3月11日，日本東北部發(fā)生里氏9.0級大地震和強烈海嘯，進而引發(fā)的福島核電站放射性物質(zhì)泄露事故引發(fā)全球關注。核事故發(fā)生后，放射性物質(zhì)大量釋放到環(huán)境中，對環(huán)境生態(tài)安全和公眾健康產(chǎn)生了影響，并通過海洋、大氣等途徑向全球擴散。如何快速評估放射性物質(zhì)在海洋中的擴散和運移過程成為核應急情況和平時海洋環(huán)境監(jiān)測工作的重要內(nèi)容。建立海洋環(huán)境放射性快速檢測方法，研制快速監(jiān)測裝置在福島核危機的背景下就顯得尤為重要和迫切。
[0004]水體放射性環(huán)境監(jiān)測采用的方法分為兩種方法:水下就地γ能譜測量方法和實驗室樣品分析。其中，水體就地?能譜法只能用于固定層位的長時間連續(xù)測量，無法滿足現(xiàn)場快速了解水體環(huán)境中放射性核素剖面分布及迀移擴散情況的需求；而實驗室樣品分析方法由于需要大量采集水體樣品，導致測量的層位有限，而且，所采集的樣品需要通過放射化學前期處理富集樣品后，才能用低本底伽瑪譜儀進行測量，該過程的效率十分低下，同樣也難以滿足現(xiàn)場快速測量的需求。
[0005]隨著我國核能與核技術利用的快速發(fā)展，研究能快速定量分析監(jiān)測海洋環(huán)境放射性核素的方法和技術，已經(jīng)成為我國環(huán)境監(jiān)測中特別是核應急情況下的迫切需求，具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種可有效實現(xiàn)對水體環(huán)境放射性核素活度剖面分布的測量，提升對水體環(huán)境放射性核素測量效率的水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明包括探測模塊、密封單元、信號傳輸模塊、壓力傳感模塊、鎧裝模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；
[0008]所述探測模塊設有探測器、低溫保持模塊、前置放大器和轉(zhuǎn)換模塊；所述探測器用于探測放射性核素；所述低溫保持模塊用于通過電子脈沖制冷方式使探測器保持在低溫工作狀態(tài)；所述轉(zhuǎn)換模塊用于將探測器輸出的電流轉(zhuǎn)換成高壓形式輸出，以提高探測器的信噪比；所述探測器的放射性核素采集信號輸出端接前置放大器輸入端，前置放大器輸出端接信號傳輸模塊輸入端；
[0009]所述密封單元用于探測模塊的密封，并以即插即用接口形式將探測模塊與信號傳輸模塊相連接；
[0010]所述信號傳輸模塊輸出端接數(shù)據(jù)處理模塊輸入端；
[0011]所述壓力傳感模塊用于實時顯示探測器所在深度，與信號傳輸模塊在密封單元外部相連接；
[0012]所述鎧裝模塊用于放射性核素信號采集過程中對信號傳輸模塊的保護，避免受損;
[0013]所述數(shù)據(jù)處理模塊設有測量控制模塊和譜分析模塊；測量控制模塊的輸入端接信號傳輸模塊的輸出端，測量控制模塊的輸出端接譜分析模塊輸入端。
[0014]所述探測器的材料包括但不限于陶瓷、高純鍺、溴化鑭、硅、鍺、碲鋅鎘等中的至少一種。
[0015]所述密封單元由高強度、耐高壓、低放射性的材料組成，其橫截面形狀可以是圓形、方形等形狀。密封單元的材料包括但不限于碳纖維、鋁合金等材料。
[0016]所述信號傳輸模塊可采用高強度、高電導率的電纜組成，所述電纜的材料包括但不限于銅芯等材料；電纜的長度可根據(jù)實際需要設計。
[0017]所述鎧裝模塊可由高強度、高韌性的鋼絲材料纏繞組成。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0019](1)實現(xiàn)了水體環(huán)境放射性核素活度剖面分布的快速監(jiān)測，有效提高了監(jiān)測的時效性。實現(xiàn)了水下高分辨率的放射性核素定量測量；
[0020](2)利用海水自身的屏蔽性能，避免了使用傳統(tǒng)的屏蔽技術；
[0021](3)實時掌握水下放射性核素的剖面分布情況。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例的工作狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0025]參見圖1和2，本發(fā)明實施例包括探測模塊、密封單元2、信號傳輸模塊3、壓力傳感模塊4、鎧裝模塊5和數(shù)據(jù)處理模塊6。
[0026]所述探測模塊設有探測器11、低溫保持模塊12、前置放大器13和轉(zhuǎn)換模塊14 ;所述探測器11用于探測放射性核素；所述低溫保持模塊12用于通過電子脈沖制冷方式使探測器保持在低溫工作狀態(tài)；所述轉(zhuǎn)換模塊14用于將探測器輸出的電流轉(zhuǎn)換成高壓形式輸出，以提高探測器的信噪比；所述探測器11的放射性核素采集信號輸出端接前置放大器13輸入端，前置放大器13輸出端接信號傳輸模塊3輸入端；所述密封單元2用于探測模塊的密封，并以即插即用接口形式將探測模塊與信號傳輸模塊相連接；所述信號傳輸模塊3輸出端接數(shù)據(jù)處理模塊6輸入端；所述壓力傳感模塊4用于實時顯示探測器11所在深度；所述鎧裝模塊5用于放射性核素信號采集過程中對信號傳輸模塊3的保護，避免受損。所述數(shù)據(jù)處理模塊6設有測量控制模塊和譜分析模塊；測量控制模塊的輸入端接信號傳輸模塊3的輸出端，測量控制模塊的輸出端接譜分析模塊輸入端。
[0027]所述探測器的材料包括但不限于高純鍺、溴化鑭、硅、鍺、碲鋅鎘等中的至少一種。
[0028]所述密封單元由高強度、耐高壓、低放射性的材料組成，其橫截面形狀可以是圓形、方形等形狀。密封單元的材料包括但不限于碳纖維、鋁合金等材料。
[0029]所述信號傳輸模塊可采用高強度、高電導率的電纜組成，所述電纜的材料包括但不限于銅芯等材料；電纜的長度可根據(jù)實際需要設計。
[0030]所述鎧裝模塊可由高強度、高韌性的鋼絲材料纏繞組成。
[0031]當連接著信號傳輸模塊的密封單元和探測模塊進入水面后，由數(shù)據(jù)處理模塊啟動測量模式，在密封單元和探測模塊逐漸向深層下放以及后續(xù)回收的過程中，探測器將探測到的信號通過信號傳輸模塊輸送至數(shù)據(jù)處理模塊，并進行數(shù)據(jù)分析，從而獲取放射性核素的剖面測量數(shù)據(jù)。
[0032]本發(fā)明可以依托船基等水上移動平臺進行，測量流程如下:
[0033]在正式開始測量前，應使探測模塊保持低溫狀態(tài)待工作狀態(tài)。隨著船載絞車的釋放，當探測模塊連同密封單元進入水面以下時，數(shù)據(jù)處理模塊控制并啟動測量模式，探測模塊開始采集數(shù)據(jù)并將所獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號傳輸模塊輸送至數(shù)據(jù)處理模塊，在經(jīng)過核素識別后進行定量分析，并獲得核素活度信息，并與壓力傳感器獲取的深度信息進行融合分析，最終獲取放射性核素活度的剖面分布情況。當探測模塊連同密封單元即將回到水面以上時，數(shù)據(jù)處理模塊控制并關閉測量模式。
[0034]其中，探測模塊具有自動穩(wěn)譜功能，可有效補償探測器受到所處環(huán)境溫度、濕度、震動等可能因素的影響造成的漂移。探測器產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過單獨的放大、甄別和成型電路，統(tǒng)一傳送到多道能譜分析單元。
[0035]數(shù)據(jù)處理模塊在進行核素分析時，具備自動尋峰功能，可結(jié)合核數(shù)據(jù)庫給出全能峰對應的核素信息，同時也可以給出不同測量階段的活度對該階段深度的積分信息。在進行活度濃度測量時，需要對測量裝置的效率進行刻度。根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明在結(jié)合標準刻度源的基礎上，采取基于蒙特卡洛方法、數(shù)值計算方法等可用方法的虛擬效率刻度技術，實現(xiàn)測量裝置的效率刻度。
[0036]在圖1中，標記7為即插即用接口。在圖2中，標記7為即插即用接口，8為船舶，9為絞車，10為絞車支架，P為海面。
【主權項】
1.水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，其特征在于包括探測模塊、密封單元、信號傳輸模塊、壓力傳感模塊、鎧裝模塊和數(shù)據(jù)處理模塊； 所述探測模塊設有探測器、低溫保持模塊、前置放大器和轉(zhuǎn)換模塊；所述探測器用于探測放射性核素；所述低溫保持模塊用于通過電子脈沖制冷方式使探測器保持在低溫工作狀態(tài)；所述轉(zhuǎn)換模塊用于將探測器輸出的電流轉(zhuǎn)換成高壓形式輸出，以提高探測器的信噪比；所述探測器的放射性核素采集信號輸出端接前置放大器輸入端，前置放大器輸出端接信號傳輸模塊輸入端； 所述密封單元用于探測模塊的密封，并以即插即用接口形式將探測模塊與信號傳輸模塊相連接； 所述信號傳輸模塊輸出端接數(shù)據(jù)處理模塊輸入端； 所述壓力傳感模塊用于實時顯示探測器所在深度，與信號傳輸模塊在密封單元外部相連接； 所述鎧裝模塊用于放射性核素信號采集過程中對信號傳輸模塊的保護，避免受損； 所述數(shù)據(jù)處理模塊設有測量控制模塊和譜分析模塊；測量控制模塊的輸入端接信號傳輸模塊的輸出端，測量控制模塊的輸出端接譜分析模塊輸入端。2.如權利要求1所述水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，其特征在于所述探測器的材料包括但不限于陶瓷、高純鍺、溴化鑭、硅、鍺、碲鋅鎘中的至少一種。3.如權利要求1所述水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，其特征在于所述密封單元由高強度、耐高壓、低放射性的材料組成，其橫截面形狀為圓形或方形。4.如權利要求1所述水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，其特征在于所述密封單元的材料包括但不限于碳纖維或招合金。5.如權利要求1所述水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，其特征在于所述信號傳輸模塊采用高強度、高電導率的電纜組成。6.如權利要求5所述水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，其特征在于所述電纜的材料包括但不限于銅芯。7.如權利要求1所述水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，其特征在于所述鎧裝模塊由高強度、高韌性的鋼絲材料纏繞組成。
【專利摘要】水體環(huán)境放射性核素活度剖面測量系統(tǒng)，涉及核輻射監(jiān)測。包括探測模塊、密封單元、信號傳輸模塊、壓力傳感模塊、鎧裝模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；探測模塊設有探測器、低溫保持模塊、前置放大器和轉(zhuǎn)換模塊；低溫保持模塊用于探測器保持在低溫狀態(tài)；所述轉(zhuǎn)換模塊用于將探測器輸出的電流轉(zhuǎn)換成高壓輸出；探測器輸出端通過前置放大器接信號傳輸模塊輸入端；所述密封單元用于探測模塊的密封，并將探測模塊與信號傳輸模塊相連接；信號傳輸模塊輸出端接數(shù)據(jù)處理模塊輸入端；壓力傳感模塊與信號傳輸模塊連接；鎧裝模塊用于信號傳輸模塊的保護；數(shù)據(jù)處理模塊的測量控制模塊輸入端接信號傳輸模塊輸出端，測量控制模塊的輸出端接譜分析模塊輸入端。
【IPC分類】G01T1/167
【公開號】CN105372694
【申請?zhí)枴緾N201510916241
【發(fā)明人】何建華, 李奕良, 黃德坤, 林峰, 門武, 余雯, 于濤
【申請人】國家海洋局第三海洋研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月10日