【摘要】：為貫徹落實海洋強國戰(zhàn)略部署,提升我國海洋環(huán)境安全保障能力,圍繞“沿海核電安全”的科學(xué)發(fā)展目標,針對沿海核電站鄰近海域可能發(fā)生的放射性泄漏事件,建立核電站在正常和事故情況下液態(tài)排放物的監(jiān)測方法和自動監(jiān)測系統(tǒng),以及開展應(yīng)急響應(yīng)、快速跟蹤監(jiān)測的研究。而當前我國的海洋γ放射性監(jiān)測方式是現(xiàn)場采樣和實驗室γ能譜分析的方式,無法對海洋放射性環(huán)境進行實時在線的監(jiān)測和預(yù)警。水下原位γ能譜分析的方法已經(jīng)在國外被廣泛用來監(jiān)測海洋中的γ放射性核素。本論文基于國家重點研發(fā)計劃重點專項子課題“主要放射性核素現(xiàn)場快速檢測設(shè)備研究”展開。目前使用的水下原位γ能譜儀基本是基于碘化鈉探測器的,具有能量分辨率不足的缺陷。近年來,新型溴化鑭探測器以其優(yōu)異的能量分辨率而具有在很多場合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碘化鈉探測器的可能,但溴化鑭自身含有放射性。高純鍺也是近年發(fā)展起來的測量能量范圍寬,分辨率高的探測器,但在使用時需要液氮制冷或電制冷,并且針對高純鍺探測器前端精密電子學(xué)和后續(xù)數(shù)字化處理等相關(guān)技術(shù)方法的研究,國內(nèi)的研究水平還遠遠落后于國外先進技術(shù)。所以文章選用溴化鑭探測器作為主探測器。由于溴化鑭探測器自身放射性的問題,本課題通過符合測量來降低溴化鑭自身放射性影響。并通過研制前端快電子學(xué)電路和后續(xù)脈沖成形、基線恢復(fù)、重疊脈沖分離和譜線處理等數(shù)字處理方法,最終實現(xiàn)基于溴化鑭探測譜儀的數(shù)字化多道能譜處理系統(tǒng)。海水中放射性檢測,除了自身單元儀器結(jié)構(gòu)和性能指標的影響,系統(tǒng)還會受到的工作環(huán)境本底、康普頓散射和宇宙射線的干擾,影響測量的精確度。在海水原位γ能譜測量的過程中,會受到較強的康普頓閃射影響,即使是單能的γ射線,測量到的能譜也會變成一個很分散很寬的能譜。針對該情況本課題擬采用數(shù)字多道脈沖幅度反符合處理方法,抑制康普頓坪臺,降低系統(tǒng)積分本底,提升系統(tǒng)峰康比,進而提高系統(tǒng)的綜合技術(shù)指標。本文采用的反符合模型是外面用Ф130×400mm的井形塑料閃爍體探測譜儀作為符合探測譜儀,主探測器采用Ф75×75mm溴化鑭。主要工作原理是塑料閃爍體上的脈沖信號先進行符合處理再與溴化鑭探測器中的信號進行反符合處理,由于塑料閃爍體只做γ計數(shù)而不能做能譜分析,所以只有當溴化鑭探測器采集到信號而塑料閃爍體符合后無脈沖信號輸出時,FPGA中才會對主探測器中的信號進行記錄,并進行后續(xù)的脈沖成譜。通過實驗分析可知,測量時間、探測距離以及核素γ射線發(fā)射概率會直接影響探測器測量結(jié)果。通過實驗發(fā)現(xiàn),將雙符合譜儀放置在合適的測量位置可減小本底計數(shù),從而降低最小可探測活度;γ射線能量、探測器晶體類型及體積會影響探測效率和本底計數(shù),從而對最小可探測活度產(chǎn)生影響。
[Abstract]:In order to carry out the strategic deployment of a powerful marine power country and enhance the safety and security capability of our country's marine environment, focusing on the scientific development goal of "coastal nuclear power safety", the possible radioactive leakage incident in the coastal nuclear power plant adjacent sea area will be addressed. The monitoring method and automatic monitoring system of liquid emissions from nuclear power plants under normal and accident conditions are established, as well as the research of emergency response and rapid tracking and monitoring. At present, the methods of marine 緯 -radioactivity monitoring in China are field sampling and laboratory gamma-ray spectrum analysis, so it is impossible to carry out real-time on-line monitoring and early warning of marine radioactive environment. Underwater in situ 緯-ray spectroscopy has been widely used to monitor 緯-radionuclides in the ocean. This paper is based on the research of the main radionuclide field rapid detection equipment, which is one of the key subtopics of the National key R & D Program. At present, the underwater in situ gamma spectrometer is based on sodium iodide detector, which has the defect of insufficient energy resolution. In recent years, novel lanthanum bromide detectors have the potential to replace traditional sodium iodide detectors in many occasions with their excellent energy resolution, but lanthanum bromide itself contains radioactivity. High purity germanium is also developed in recent years to measure a wide range of energy, high resolution detector, but in use needs liquid nitrogen refrigeration or electrical refrigeration, According to the research of precision electronics and subsequent digital processing of high purity germanium detector, the domestic research level is far behind the foreign advanced technology. Therefore, the lanthanum bromide detector is chosen as the main detector in this paper. Due to the radioactivity of lanthanum bromide detector, the effect of lanthanum bromide self-radioactivity is reduced by coincidence measurement. The digital multichannel energy spectrum processing system based on lanthanum bromide detector is realized by developing digital processing methods such as front-end fast electronic circuit and subsequent pulse shaping, baseline recovery, overlapping pulse separation and spectral line processing. In addition to the influence of the structure and performance index of its own unit instrument, the system will also be affected by the background of the working environment, Compton scattering and cosmic ray interference, which will affect the accuracy of the measurement. In the process of in-situ measurement of 緯 -ray spectrum in seawater, it will be affected by Compton flicker. Even if the single energy 緯 -ray is measured, the measured energy spectrum will become a very dispersive and very wide energy spectrum. In view of this situation, this subject intends to adopt the digital multi-channel pulse amplitude anti-coincidence processing method to restrain the Compton plateau station, reduce the system integral background, raise the system peak to health ratio, and then improve the comprehensive technical index of the system. The anti-coincidence model used in this paper is a well shaped plastic scintillator detector of 130 脳 400mm. The main detector is 75 脳 75mm lanthanum bromide. The main working principle is that the pulse signal on the plastic scintillator is treated with coincidence first and then with the signal in the lanthanum bromide detector. Because the plastic scintillator only counts 緯 and can't do the energy spectrum analysis, So only when the lanthanum bromide detector acquires the signal and the plastic scintillator accords with the plastic scintillator can the signal in the main detector be recorded and the subsequent pulse spectrum is obtained in the FPGA. The experimental results show that the measurement time, detection distance and 緯 -ray emission probability of nuclide will directly affect the measurement results of the detector. It is found by experiments that the background count can be reduced by placing the double coincidence spectrometer at a suitable measuring position, thus the minimum detectable activity can be reduced, and the 緯 ray energy, the type and volume of the detector crystal will affect the detection efficiency and the background count. Thus the minimum detectable activity is affected.
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X837

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本文編號：2280893