聚變堆、裂變堆、乏燃料后處理廠等核設(shè)施的液體流出物中含有氚,我國(guó)對(duì)核設(shè)施流出物中的氚有嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著ITER和CFETR的發(fā)展,以及核電站的大量建設(shè),從輻射防護(hù)和氚安全的角度,我國(guó)對(duì)低濃度氚水測(cè)量技術(shù)存在著巨大的現(xiàn)實(shí)需求。目前常見(jiàn)的氚水測(cè)量方法有BIXS法、量熱法、成像板法、液閃法等。由于氚衰變產(chǎn)生的β射線能量小(0 keV-18.6keV),BIXS法、量熱法、成像板法等測(cè)量方法難以用來(lái)對(duì)低濃度氚水進(jìn)行測(cè)量。液閃法對(duì)水中氚衰變產(chǎn)生的低能β射線具有很高的探測(cè)效率,適用于低濃度氚水的測(cè)量。然而該方法中需要使用閃爍液,在測(cè)量的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量放射性有機(jī)液體廢物。本文將CaF2(Eu)粉末應(yīng)用于低濃度氚水的測(cè)量中,以嘗試在探測(cè)下限滿足低濃度氚水測(cè)量需求的同時(shí),盡可能減少放射性廢物的產(chǎn)生。通過(guò)手工研磨和球磨的方法,制備不同的CaF2(Eu)粉末樣品,即L樣品(平均粒徑為336.4 μm)、M樣品(平均粒徑為59.μm)和S樣品(平均粒徑為8.4μm)。三種樣品的熒光性質(zhì)沒(méi)有受到粒徑大小的影響,且都具有很好的復(fù)用性。S樣品在水中具有較好的分散性,可以按一定比例和水配制成懸濁液并在一定時(shí)間內(nèi)...

【文章頁(yè)數(shù)】：115 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 聚變堆中的低濃度氚水
        1.1.2 其它核設(shè)施中的氚水及國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
    1.2 水中氚濃度測(cè)量方法
        1.2.1 BIXS法測(cè)量水中氚濃度
        1.2.2 量熱法測(cè)量水中氚濃度
        1.2.3 成像板法測(cè)量水中氚濃度
        1.2.4 液閃法測(cè)量水中氚濃度
        1.2.5 基于固體閃爍體的氚水測(cè)量方法
    1.3 CaF₂(Eu)粉末的性質(zhì)
        1.3.1 CaF₂(Eu)晶體的發(fā)光機(jī)理
        1.3.2 CaF₂(Eu)晶體的非線性發(fā)光
        1.3.3 粒徑大小對(duì)CaF₂(Eu)粉末熒光性質(zhì)的影響
    1.4 小結(jié)
    1.5 本論文的研究思路和研究?jī)?nèi)容
第2章 CaF₂(Eu)粉末替代閃爍液的可行性研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.2.1 CaF₂(Eu)粉末樣品的制備
        2.2.2 粉末樣品的熒光性質(zhì)
        2.2.3 粉末樣品在水中的分散性
        2.2.4 粉末樣品的復(fù)用性
        2.2.5 液閃瓶和CaF₂(Eu)粉末量的影響
        2.2.6 凈計(jì)數(shù)率隨水中氚濃度的變化
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.3.1 CaF₂(Eu)粉末樣品的制備
        2.3.2 粉末樣品的熒光性質(zhì)
        2.3.3 粉末樣品在水中的分散性
        2.3.4 粉末樣品的復(fù)用性
        2.3.5 液閃瓶和CaF₂(Eu)粉末量的影響
        2.3.6 凈計(jì)數(shù)率隨水中氚濃度的變化
    2.4 小結(jié)
第3章 低濃度氚水探測(cè)器設(shè)計(jì)研究
    3.1 引言
    3.2 Geant4簡(jiǎn)介
        3.2.1 放射性核素的衰變
        3.2.2 低能電磁相互作用
        3.2.3 光學(xué)光子的產(chǎn)生與輸運(yùn)過(guò)程
    3.3 探測(cè)器物理模型的建立
        3.3.1 初始事件
        3.3.2 低能電磁相互作用
        3.3.3 光學(xué)光子的產(chǎn)生與輸運(yùn)過(guò)程
    3.4 固-液體系的模擬
        3.4.1 幾何模型
        3.4.2 CaF₂(Eu)中的能量沉積
        3.4.3 樣品室內(nèi)的光學(xué)性質(zhì)
        3.4.4 符合探測(cè)效率和探測(cè)下限
    3.5 懸濁液體系的模擬
        3.5.1 能量沉積概率
        3.5.2 樣品室光學(xué)性質(zhì)
        3.5.3 探測(cè)效率、凈計(jì)數(shù)率和探測(cè)下限
    3.6 樣品室中光子通道的模擬
        3.6.1 幾何模型
        3.6.2 樣品室內(nèi)的光學(xué)性質(zhì)
        3.6.3 符合探測(cè)效率和探測(cè)下限
    3.7 小結(jié)
第4章 基于CaF₂(Eu)粉末的低濃度氚水測(cè)量技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.2.1 探測(cè)器
        4.2.2 電子學(xué)系統(tǒng)及其工作模式
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
    4.3 電子學(xué)系統(tǒng)性能
        4.3.1 光電倍增管
        4.3.2 工作模式及其它參數(shù)的選擇
    4.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.4.1 樣品室的優(yōu)化
        4.4.2 懸濁液的優(yōu)化
        4.4.3 凈計(jì)數(shù)率與水中氚濃度的關(guān)系
    4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.5.1 樣品室的優(yōu)化
        4.5.2 懸濁液的優(yōu)化
        4.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的對(duì)比分析
        4.5.4 凈計(jì)數(shù)率與水中氚濃度的關(guān)系
    4.6 在線低濃度氚水探測(cè)器設(shè)計(jì)
        4.6.1 1#設(shè)計(jì)方案
        4.6.2 2#設(shè)計(jì)方案
        4.6.3 兩種方案的比較
    4.7 小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 研究結(jié)論
    5.2 本論文的創(chuàng)新之處
    5.3 進(jìn)一步研究方向
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果



本文編號(hào)：3846715