Moniteur de radioactivité anti - air humain du bâtiment expérimental de Binzhou

I. Aperçu de l'équipement

Le moniteur de radioactivité de l'air est un instrument spécial utilisé pour surveiller la concentration de radionucléides dans l'air en temps réel et est largement utilisé dans des domaines tels que la surveillance de l'environnement périphérique des installations nucléaires, l'intervention d'urgence en cas d'accident nucléaire, la réglementation de la sécurité du transport de matières radioactives, La protection des sites radioactifs médicaux et la protection de l'environnement. Sa fonction principale est de fournir des données critiques pour la prise de décisions en matière de radioprotection, l'évaluation de la qualité de l'environnement et la protection de la santé publique en prélevant des échantillons d'air, en utilisant des détecteurs pour identifier et compter les particules radioactives dans les échantillons, qui à leur tour analysent et calculent les concentrations d'activité de radionucléides spécifiques dans l'air. L'équipement est généralement caractérisé par une sensibilité élevée, une réponse rapide, une stabilité et une fiabilité élevées, ainsi que par un traitement automatisé des données, capable de s'adapter aux besoins de surveillance continue à long terme ou de surveillance d'urgence à court terme dans différentes conditions environnementales.Moniteur de radioactivité anti - air humain du bâtiment expérimental de Binzhou

II. Principales composantes

1. Système d'échantillonnage: responsable de la collecte d'échantillons d'air de l'environnement, est le premier lien de surveillance. Il se compose généralement d'une pompe d'échantillonnage, d'une tête d'échantillonnage, d'un régulateur de débit d'échantillonnage et d'une membrane filtrante d'échantillonnage (ou cartouche filtrante), etc. La pompe d'échantillonnage fournit la puissance pour aspirer l'air dans l'instrument; La tête d'échantillonnage est utilisée pour éliminer les perturbateurs tels que la poussière de grosses particules; Le Contrôleur de débit d'échantillonnage contrôle avec précision le débit d'échantillonnage et assure la précision du volume d'échantillonnage, ce qui est essentiel pour les calculs de concentration ultérieurs; Les membranes de filtration échantillonnées (par exemple, les membranes de filtration en fibre de verre, les membranes de filtration microporeuses) sont des composants essentiels pour capturer les particules d'aérosol radioactif en suspension dans l'air, dont le matériau et la taille des pores doivent être choisis en fonction des caractéristiques des nucléides cibles et des exigences de surveillance.

2. Système de détection: composants de base pour l'identification et la mesure des substances radioactives collectées. Les types de détecteurs couramment utilisés comprennent (NaI(Tl)) détecteur de scintillation, germanium haute pureté (HPGe), des détecteurs, des détecteurs à scintillateur en plastique, ainsi que des détecteurs à semi - conducteurs (tels que le silicium)PINDétecteur), etc.NaI(Tl)Les détecteurs sont couramment utilisés pour les inspections routières quotidiennes et le dépistage rapide en raison de leur efficacité de détection plus élevée et de leur faible coût;HPGeLe détecteur est alorshautLa résolution énergétique, capable d'identifier avec précision des nucléides spécifiques dans un spectre énergétique complexe, convient à l'identification précise des nucléides et à l'analyse quantitative. Les rayons que le détecteur va recevoir (αEt,bêta、γRayons) convertis en signaux électriques mesurables.Moniteur de radioactivité anti - air humain du bâtiment expérimental de Binzhou

3. Systèmes de traitement et d'analyse du signal: par préamplificateur, amplificateur principal, analyseur d'amplitude d'impulsion multipiste (MCA), et une unité de traitement de données (généralement un microprocesseur embarqué ou un ordinateur connecté). Un préamplificateur réalise une amplification et une mise en forme préliminaires du signal électrique faible délivré par le détecteur; L'amplificateur principal amplifie encore le signal et optimise la forme d'onde;MCAEnsuite, des signaux impulsionnels de différentes amplitudes correspondent à différents sites, formant le spectre énergétique caractéristique du radionucléide. L'unité de traitement des données analyse les données du spectre énergétique au moyen d'algorithmes spécifiques tels que l'échelle d'énergie, l'échelle d'efficacité, la déduction de fond, l'identification et l'ajustement des pics, etc., ce qui permet de déterminer l'espèce et l'activité des radionucléides.

4. Système d'affichage et d'enregistrement: pour l'affichage en temps réel des données de surveillance, de l'état des instruments et des requêtes d'historique. Généralement équipéécran LCDouLEDUn écran d'affichage qui affiche visuellement les informations sur la concentration d'activité radioactive actuellement mesurée, le débit de dose, le spectrogramme énergétique, le débit d'échantillonnage, le temps d'échantillonnage cumulé, etc. La fonction de stockage de données permet de sauvegarder les données de surveillance (valeurs de concentration, données spectrales, temps, état, etc.) sur un support de stockage local (p. ex.SDCarte, disque dur) et prend en charge parUSBInterface, réseau Ethernet ou sans fil (connexion Wi-FiEt,4G et 5G), pour l'exportation de données ou le transfert à distance.

5. Système d'alarme: lorsque la concentration d'activité radioactive surveillée dépasse un seuil prédéfini, l'instrument émet un signal d'alarme, par exemple sonore (buzzer), lumineux (clignotement du voyant) ou textuel, pour alerter les opérateurs de prendre les mesures de protection ou d'urgence appropriées en temps opportun. Les seuils d'alarme peuvent généralement être personnalisés en fonction de différents scénarios d'application et de normes de radioprotection.

6. Système de puissance: fournit un support électrique stable pour chaque composant de l'instrument. Soutien général à l'alimentation en courant alternatif (p. ex.AC 220V), et l'alimentation en courant continu (par exemple, une batterie au lithium rechargeable intégrée) de deux façons pour garantir le bon fonctionnement de l'instrument dans différentes situations, telles que les stations fixes et la surveillance d'urgence mobile.

Iii. Principe de fonctionnement

Le flux de travail d'un moniteur de radioactivité de l'air est généralement le suivant: Tout d'abord, le système d'échantillonnage, sous l'impulsion d'une pompe d'échantillonnage, extrait en continu l'air ambiant à un débit déterminé et les particules d'aérosol radioactif dans l'air sont collectées efficacement sur la membrane de filtration d'échantillonnage. Au fur et à mesure que le temps d'échantillonnage s'accumule, la matière radioactive sur la membrane filtrante s'enrichit constamment. Ensuite, le système de détection (détecteur) effectue une détection continue des rayons émis par la matière radioactive sur la membrane filtrante. Lorsque les rayons interagissent avec la substance sensible du détecteur, ils produisent une série d'effets physiques (p. ex., ionisation, excitation) qui se transforment finalement en signaux électriques pulsés. Ces signaux électriques faibles sont convertis en données spectrales par un analyseur d'amplitude d'impulsion multipiste après amplification, mise en forme et numérisation par un système de traitement du signal. L'unité de traitement des données analyse les données du spectre énergétique, identifie les espèces de radionucléides présentes en les comparant au spectre énergétique standard des nucléides connus et calcule les concentrations d'activité des nucléides correspondants dans l'air en fonction de paramètres tels que l'efficacité de détection et le volume d'échantillonnage. Enfin, les résultats de la surveillance sont affichés à l'écran en temps réel et les enregistrements sont automatiquement stockés. Lorsque la concentration est dépassée, le système d'alarme est activé. Pour les situations nécessitant une surveillance continue à long terme, l'instrument peut automatiquement échantillonner, mesurer et enregistrer des données à des intervalles de temps définis.

Iv. Paramètres techniques clés

1. Types de nucléides détectés: préciser les types de radionucléides que l'instrument peut détecter efficacement, tels queγRadionucléides (tels quedu Cs-137Et,Le Co-60Et,I-131Et,Le K-40Et,U-238Série,Th-232Série, etc.),bêtaRadionucléides (tels queSr-90Et,Le Y-90Et ainsi de suite, généralement besoin de coopérer avec spécifiquebêtaDétecteurs et préparation des échantillons) ouαRadionucléides (tels quePu-239Et,l' Am-241Et,du Ra-226Etc., exigences plus élevées pour l'échantillonnage et la détection).

2. Limites de détection/Concentration d'activité détectable: désigne la concentration de radionucléides dans l'air que l'instrument peut détecter de manière fiable à un certain niveau de confiance. Ce paramètre reflète directement la sensibilité de l'instrument et est influencé par de nombreux facteurs tels que l'efficacité du détecteur, le débit d'échantillonnage, le temps d'échantillonnage, le niveau de fond et le bruit électronique.

3. Gamme de réponse énergétique: intervalle d'énergie des rayons auquel le détecteur peut répondre efficacement, par exampleγLes détecteurs de rayons couvrent généralement des dizaines dekeVà quelquesMeVGamme d'énergie.

4. Résolution énergétique: caractérisation de la capacité d'un détecteur à distinguer différents rayons d'énergie, généralement avec une énergie spécifiqueγLes rayons (tels queLe Co-60De1332keVoudu Cs-137De662keV) demi - hauteur largeur du pic photoélectrique (FWHM), exprimée en pourcentage de l'énergie du pic.HPGeLa résolution énergétique du détecteur est bien meilleure queNaI(Tl)Le détecteur.

5. Trafic d'échantillonnage: volume d'air extrait par unité de temps, l'un des paramètres clés pour calculer la concentration de radioactivité dans l'air, généralement de quelques litres à quelques dizaines de litres par minute (L/min), réglable ou fixe dans la gamme.

6. Temps de mesure: temps nécessaire à une seule mesure, réglable en fonction des besoins de surveillance (réponse rapide ou haute précision), de quelques secondes à quelques heures.

7. Niveau du fond: le taux de comptage ou la concentration d'activité produite par l'instrument lui - même et son environnement en l'absence d'une source radioactive spécifique, plus le fond est faible, plus l'instrument est capable de détecter des signaux faibles.

8. Capacité de stockage de données: quantité de données de surveillance pouvant être stockées, y compris les données spectrales et les résultats de concentration, etc.

9. Mode d'alimentation et endurance: comme alimentation AC, alimentation par batterie intégrée et son temps de fonctionnement continu.

V. scénarios d'application

1. Surveillance environnementale des installations nucléaires: dans la zone périphérique des installations nucléaires telles que les centrales nucléaires, les réacteurs nucléaires, les usines de traitement du combustible nucléaire, les sites d'élimination des déchets radioactifs, etc., des moniteurs de radioactivité de l'air fonctionnant en continu pendant une longue période de temps sont utilisés pour surveiller les rejets de radioactivité en fonctionnement normal, ainsi que la détection précoce d'éventuels accidents de fuite.

2. Surveillance d'urgence des accidents nucléaires et radiologiques: le moniteur de radioactivité de l'air est un équipement essentiel pour les équipes d'intervention d'urgence en cas d'événements nucléaires et radiologiques soudains tels que les fuites nucléaires, la perte de sources radioactives ou la dispersion de substances radioactives illicites, pour évaluer rapidement le niveau de contamination radioactive de l'air, déterminer l'étendue de la contamination et les tendances de la dispersion, fournir des données en temps réel pour l'évacuation du personnel, l'élaboration de mesures de protection et la prise de décisions d'urgence.

3. Réglementation de la sûreté du transport des matières radioactives: effectuer une surveillance en cours de route ou ponctuelle du processus de transport des matières radioactives, assurer la sécurité du transport et prévenir les risques pour l'environnement et le public résultant de rejets accidentels de matières radioactives.

4. Institutions médicales et scientifiques: dans les hôpitaux, les instituts de recherche et d'autres lieux où les isotopes radioactifs sont utilisés, pour surveiller les niveaux de radioactivité dans l'air de l'environnement de travail, pour garantir la santé et la sécurité au travail du personnel médical et scientifique.

5. Protection de l'environnement et santé publique: les ministères de l'environnement peuvent mettre en place des sites de surveillance dans les villes, les zones résidentielles, les réserves écologiques importantes, etc., dans le cadre d'un réseau de surveillance de la qualité de l'air ambiant, surveiller à long terme les niveaux de fond de radionucléides naturels et artificiels dans l'air et leurs tendances changeantes, évaluer les effets potentiels des rayonnements environnementaux sur la santé publique.

6. Inspection d'entrée et de sortie quarantaine: dans les bureaux de douane, les ports, etc., le contrôle des marchandises, des bagages qui peuvent transporter des substances radioactives, empêcher l'entrée ou la sortie de substances radioactives illégales.