【摘要】：[研究目的]釷射氣(222Rn)是一種天然存在的放射性氣體,它是鐳射氣(222Rn,俗稱氡氣)的同位素。與222Rn及其子體一樣,高濃度220RN及其子體的長期吸入也可能誘發(fā)肺癌等健康疾患。另一方面,大氣環(huán)境中220Rn和202Rn通常共存且難以甄別,因此,高濃度220Rn的存在還會影響222Rn濃度的準(zhǔn)確測量與定值。鑒于目前國內(nèi)外對220Rn濃度測量方法及其校準(zhǔn)裝置的研究尚少,且我國還存在有不少高220Rn濃度環(huán)境。為了保證環(huán)境中220Rn濃度的準(zhǔn)確測量,本研究在建立220Rn濃度測量校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)平臺的基礎(chǔ)上,深入研究流氣式和被動累積式等220Rn濃度的準(zhǔn)確測量方法。其研究結(jié)果不僅可為開展大氣環(huán)境中220Rn濃度的準(zhǔn)確測量、研究大氣中220Rn的分布及其行為規(guī)律等提供方法與手段,同時也可為開展大氣環(huán)境中222Rn濃度的準(zhǔn)確測量提供參考和質(zhì)量保證,為正確評估大氣中的222Rn/220Rn及其子體吸入所致公眾的健康風(fēng)險提供技術(shù)手段和劑量學(xué)依據(jù)。[研究方法] 作為建立220Rn濃度測量與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)平臺的基礎(chǔ),首先基于離子交換技術(shù)研制樹脂顆粒狀釷射氣源,通過實(shí)驗(yàn)研究定量掌握其離子交換效率等基礎(chǔ)特性�；诶碚撚嬎愫头治�,結(jié)合自行研制的釷射氣源特性和商用恒溫恒濕箱以及風(fēng)扇系統(tǒng)的特性,設(shè)計一個腔體內(nèi)220Rn濃度相對穩(wěn)定且分布均勻、空間大小適合于開展常用220Rn濃度測量儀器或探測器校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)裝置；通過實(shí)驗(yàn)研究確證該裝置的220Rn濃度可調(diào)范圍、均勻性、穩(wěn)定性和平衡時間等特性�；赯nS(Ag)閃爍體對α粒子的探測原理,考慮220Rn在采樣管道和閃爍室內(nèi)衰變的修正,提出流氣式測量220Rn濃度的準(zhǔn)確方法、研制測量裝置,并通過與德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)的比對實(shí)驗(yàn)以確立本研究建立的測量方法。為拓展本測量方法的應(yīng)用,基于加權(quán)最小二乘法與計算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn),還對抓取式220Rn/222Rn甄別方法的測量時間表進(jìn)行優(yōu)化,并通過C++編程編寫抓取式方法220Rn/222Rn濃度反推軟件。為進(jìn)一步提高利用固體核徑跡氡探測器開展220Rn/222Rn濃度被動累積測量的準(zhǔn)確性,為探測器設(shè)計合適的換氣率與尺寸；結(jié)合熱力學(xué)定理和蒙特卡洛計算方法,著重探討了大氣環(huán)境條件(氣壓、溫度、濕度、凝露)對常見固體核徑跡氡探測器測量結(jié)果的影響。另外,本研究還基于BaFX對放射性的成像技術(shù),通過蒙特卡洛模擬和實(shí)驗(yàn),開發(fā)了用BaFX板測量220Rn濃度及其空間分布的新方法。[研究結(jié)果] 制作的樹脂顆粒狀釷射氣源離子交換效率高(高于98.5%),性能穩(wěn)定。研制的釷射氣室有效體積約218 L,具有良好的穩(wěn)定性(波動小于3%)與均勻性(不均勻度小于5.5%),220Rn濃度在4.05～12.35 kBq m-3范圍內(nèi)可調(diào),可迅速平衡,混雜222Rn濃度極低,可作為釷射氣濃度校準(zhǔn)裝置。對于流氣式220Rn測量方法,流氣式采樣時衰變效應(yīng)不可忽略,建議增大流速至2L/min以上,縮短采樣管道以減少衰變損失及衰變修正系數(shù)的不確定性。研制的ZnS(Ag)閃爍室流氣式刻度系數(shù)為53.70 Bq m-3/cpm,在60分鐘連續(xù)測量時,探測下限可到達(dá)23Bq m-3。抓取式220Rn/22Rn甄別方法的測量時間表建議采用每1min為一個測量段,共測量10段,結(jié)合加權(quán)最小二乘法可降低220Rn測量誤差。優(yōu)化設(shè)計的固體核徑跡氡探測器具有較高的刻度系數(shù),換氣率適于甄別220Rn/222Rn。氣壓或溫度變化對尺寸較大的固體核徑跡氡探測器影響較大(5.7%～28%),準(zhǔn)確測量時需加以修正；由高濕度或氣溫驟降引起的凝露現(xiàn)象會破壞探測器的探測能力,應(yīng)盡量避免。建立的BaFX成像板測量220Rn濃度方法,刻度系數(shù)為3.05±0.08 count cm-2/(Bqm-3h)。因探測器面積大,被動式測量無擾動等優(yōu)點(diǎn),適合于測量220Rn濃度分布。[研究結(jié)論] 本研究自主研制了一個220Rn濃度穩(wěn)定、可控、分布均勻的釷射氣室,可用于開展常見類型220Rn濃度測量儀器(或探測器)的校準(zhǔn)。同時可為開展220Rn的相關(guān)研究提供實(shí)驗(yàn)平臺。研制的盧卡斯閃爍室測量裝置,經(jīng)德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB) 220Rn濃度初級標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)刻度,可用于220Rn濃度的快速準(zhǔn)確測量與220Rn/222Rn甄別。對固體核徑跡氡探測器的設(shè)計與討論,為提高大規(guī)模220Rn/222Rn濃度調(diào)查的準(zhǔn)確性提供技術(shù)支持與建議,有助于準(zhǔn)確評估公眾所受220Rn/222Rn照射量。開發(fā)了用BaFX板測量220Rn濃度的新方法,適用于測量220Rn濃度分布。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R144

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)會議論文 前1條

1 楊明理;王爾奇;張偉;胡鵬華;魏廣芝;;采用最小二乘法的氡子體多段測量方法初步研究[A];第三次全國天然輻射照射與控制研討會論文匯編[C];2010年

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本文編號：2546181