专利名称：基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及核废物处理领域，具体涉及核设施退役中异型管道内表面α核辐射污染测量系统与方法。
背景技术：
我国核工业运行至今，有一批核设施已相继进入或即将进入退役阶段，在退役或退役计划中，对于核设施的异型管道的退役已引起足够重视。异型管道退役的辐射污染探测技术及评价方法是整个退役中的关键技术问题之一。对于核设施异型管道的特性调查、测量，以及后续的去污、处理、处置等问题，国内可借鉴的经验甚少，有些问题甚至是首次面对。退役核设施中的异型管道主要包括特排管道、下水管道、废气输送管道和地面排水管道等，这些管道内表面存在α衰变核素。由于α射线射程短和穿透力很弱，一般的α表面 污染测量仪要求探头与探测面平行，并且两者之间的距离要小于某个值，才能进行表面α污染测量。这对于够不着的污染表面，比如小直径管道的内表面，将测量不到，造成这些物品不能释放，循环利用或者清洁掩埋处理。在核设施退役过程中，针对放射性污染管道内表面α污染水平的测量方法有直接测量法和间接测量法。直接测量法即使用普通的表面污染测量仪进行直接测量。但由于管道内弧型结构和平面探头测量窗不能吻合，因此测量结果不能真实地反映表面污染情况。间接测量包括化学擦拭法和电离室法，擦拭法目前应用较为普遍，但取样代表性不足和擦拭效率的失实性会都给测量结果带来较大不确定度。电子收集法长距离α探测技术操作较为繁杂，电子收集室收集的电子信号过于微弱，对系统稳定性要求很高，测量误差较大，这在一定程度上限制了其应用。核设施退役中的通风管道、特排下水管道由于其结构复杂，其内表面的污染的准确监测仍是有待解决的问题。目前尚未发现有采用本发明所采用的技术方案进行异型管道内表面α辐射污染检测，因此本发明所提供的方法是一种创新的技术手段和方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于利用RPC (电阻板式电离室)探测器对核设施退役中异型管道内表面α辐射污染进行探测，异型管道内表面α射线电离管道内部空气，形成大量游离的电子-离子对。通过抽气的方式，管道内部游离的电子-离子对在外力作用下部分会被抽到RPC探测器灵敏体积内部，电子在RPC探测器内部会产生雪崩放大。在高压电场作用下，电子雪崩增殖过程中的电子和离子会向电极漂移，并在外层雪崩信号感应电极上产生感应电荷，对这些感应电荷信号进行测量即可实现异型管道内表面α辐射污染的测量。基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统所提供方法合理，理论基础充分，实现的技术方案成熟可行，所使用测量系统便于实施，测量灵敏度高、能准确的检测异型管道内表面α辐射污染。为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是提供一种基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，具体包括被测异型管道、抽气装置、气体净化装置、工作气体、配气仪、RPC测试盒、RPC探测器、前置放大器、高压电源及数据获取单元；抽气装置抽取被测异型管道内部气体，通过气体净化装置滤除空气中的颗粒物后与一定比例的工作气体一起输入到配气仪；RPC探测器置于RPC测试盒内部，配气仪输出的混合气体通过安装在RPC测试盒上的RPC探测器进气口(9)进入RPC探测器探测灵敏区(I);高压电源通过安装在RPC测试盒上的高压接头(8)连接到RPC探测器石墨高压电极(16)，高压电源使RPC探测器工作在雪崩模式；RPC探测器信号输出端通过前置放大器与数据获取单元相连；RPC探测器探测混合气体中由异型管道内表面α射线电离空气产生的电子信号，从而实现异型管道内表面α辐射污染的探测。
按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的被测异型管道是指核设施退役下来的不同口径，不同形状的特排管道、下水管道、废气输送管道和地面排水管道等，在其内表面沾有α辐射体的放射性核素。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的抽气装置其出气口与气体净化装置进气口相连(3)，通过气泵将异型管道内部含有被α射线电离空气形成电子信息的气体经过气体净化装置和配气仪后抽取到RPC探测器探测灵敏区(I)。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的气体净化装置采用微孔滤膜技术，在靠近气体净化装置的进气口(3)和出气口
(4)各安装一片微孔滤膜(5 )，滤除空气中的微粒物，在进气口和微孔滤膜之间、出气口和微孔滤膜之间以及两个微孔滤膜之间都留有气体缓冲腔(6)。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的工作气体为RPC探测器工作所需的混合气体，主要由能有效吸收RPC工作时气体分子退激时所发射的紫外光子的有机气体和卤素气体组成，从而抑制流光的产生而实现RPC探测器气体倍增的自熄。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的配气仪包含若干组气体输入端口、混合气体输出端口以及各路气体输入流量控制单元，使输入的各组气体按一定组分和流量输出，配气仪气体输入端口连接到气体净化装置出气口(4)和工作气体输出口上，配气仪气体输出端口连接到RPC探测器进气口(9)。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的RPC测试盒为一个金属腔体，具体包括密封盖(7)、高压接头(8)、RPC探测器进气口( 9 )、RPC探测器出气口、前置放大器连接口( 10 )、连接固定螺孔(11)，在RPC测试盒的内部安装RPC探测器(12);通过高压导线将RPC的石墨高压电极(16)连接到测试盒的高压接头上，通过气管将RPC探测器探测灵敏区气隙连接到测试盒上RPC探测器进气口。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的RPC探测器是采用半导体玻璃制成的高计数率RPC探测器，主要用于探测管道内部气体被α射线电离后形成电子信号，具体包括蜂窝板(13)、雪崩信号感应电路板(14)、高绝缘聚酯薄膜(15)、石墨高压电极(16)、半导体玻璃(17)、高绝缘聚四氟乙烯垫片(18)、高绝缘聚四氟乙烯限位条(19);通过双面胶将蜂窝板紧贴在雪崩信号感应电路板上，使其保持平整性；与蜂窝板表面相贴的信号感应电路板表面附有信号感应铜层(20)，信号感应铜层作为信号输出端被引到雪崩信号感应电路板的其中一侧，雪崩信号感应电路板的另一面为电路板裸露基材；雪崩信号感应电路板通过高绝缘聚酯薄膜与表面均匀喷涂有石墨高压电极的半导体玻璃紧密贴在一起构成RPC探测器的其中一个电极；这个电极通过四个聚四氟乙烯限位条与另外一个同样结构的电极平行相连，在安装孔(21)采用尼龙螺钉将两极相连起来；前后两侧两个聚四氟乙烯限位条侧面分别均匀分布若干个气孔(22)，通过气管将其中一侧气孔与安装在RPC测试盒上的RPC探测器进气口相连，另一侧与RPC测试盒上的RPC探测器出气口相连；两个半导体玻璃电 极之间表面安装高绝缘聚四氟乙烯垫片，使两极之间的气隙保持均匀；两极半导体玻璃之间的空间为RPC探测灵敏区(I);高压导线穿过高压焊接孔(23)与石墨高压电极相连。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的前置放大器(24)密封在一个屏蔽盒内(25)，屏蔽盒上装有前置放大器工作电源输入端(26)和前置放大器信号输出端(27);前置放大器的工作电源通过导线连接到屏蔽盒上的前置放大器工作电源输入端(26);前置放大器的信号输出通过导线连接到屏蔽盒上的前置放大器信号输出端(27);前置放大器通过前置放大器连接口与RPC探测器的信号输出端相连；通过固定螺丝将前置放大器屏蔽盒与RPC测试盒固定在一起。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的高压电源为RPC探测器的工作电源，给RPC探测器提供一个使其工作在电子雪崩模式的高压电源，高压电源输出值可以根据需要调整大小。按照本发明提供的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征是所述的数据获取系统包括数据采集模块、数据分析模块、人机交互模块；通过数据采集模块采集被RPC探测器探测到的电子信息，通过数据分析模块分析这些被探测到的电子信息并通过人机交互模块进行输出，从而实现对异型管道内表面α辐射污染的检测。
附图I为基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统框 附图2为气体净化装置结构 其中(3)进气端口 ；(4)出气端口 ；(5)微孔滤膜；(6)气体缓冲气腔。附图3为RPC测试盒结构 其中(7)密封盖；(8)高压接头；(9) RPC探测器进气口 ；(10)前置放大器连接口 ；
(11)连接固定螺孔；(12 ) RPC探测器；(24 )前置放大器；(25 )屏蔽盒；(26 )前置放大器工作电源输入端；(27)前置放大器信号输出端；
附图4为RPC探测器结构其中(13)蜂窝板；(14)雪崩信号感应电路板；(15)高绝缘聚酯薄膜；(16)石墨高压电极；(17)半导体玻璃；(18)高绝缘聚四氟乙烯垫片；(19)高绝缘聚四氟乙烯限位条；
(20)信号感应铜层；(21)安装孔;(22)气孔，(23)高压焊接孔。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述。图I为基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统框图。具体包括被测异型管道、抽气装置、气体净化装置、工作气体、配气仪、RPC测试盒、RPC探测器、前置放大器、高压电源及数据获取单元；抽气装置抽取被测异型管道内部气体，通过气体净化装置滤除空气中的颗粒物后与一定比例的工作气体一起输入到配气仪；RPC探测器置于RPC测试盒内部，配气仪输出的混合气体通过安装在RPC测试盒上的RPC探测器进气口(9)进入RPC探测器探测灵敏区(I);高压电源通过安装在RPC测试盒上的高压接头(8 )连接到RPC探测器石墨高压电极(16)，高压电源使RPC探测器工作在雪崩模式；RPC探测器信号输出端通过前置放大器与数据获取单元相连；异型管道内表面α辐射体衰变产生α粒子电离空气产生电子信号，在抽气装置的抽动下，将这些电子信息抽到RPC探测器探测灵敏区内部；这些电子信息在高压电场作用下在RPC探测器探测灵敏区会发生雪崩放大，雪崩放大后的电子信号在高压电场作用下进行流动，从而在探测器两极上感应出电流信号，数据获取系统对这个感应电流进行测量从而实现异型管道内表面α辐射污染的探测。图2为气体净化装置结构图。采用微孔滤膜技术滤除空气中的灰尘微粒。包括 进气端口(3)、出气端口(4)、微孔滤膜(5)和气体缓冲气腔(6)。在气体缓冲气腔两端安装进气口和出气口，在气体缓冲气腔之间分别安装两片微孔滤膜，进气口通过气管相连被测异型管道内腔，出气口通过气管与抽气装置相连。图3为RPC测试盒结构图。RPC测试盒为一个腔体，包括密封盖(7)、高压接头(8 )、测试盒进气口( 9 )、测试盒出气口、前置放大器连接口( 10 )、连接固定螺孔(11) ;RPC探测器(12)安装在RPC测试盒内部；RPC探测器高压电极通过高压导线接到RPC测试盒高压接头上；进气口连接抽气装置，将异型管道内部被α射线电离后的空气经过气体净化装置抽取到RPC探测器探测灵敏区内部；通过前置放大器连接口将RPC探测器输出信号与前置放大器相连。前置放大器通过连接固定螺孔与测试盒固定在一起，整个前置放大器(24)置于屏蔽盒(25)内，前置放大器的工作电源通过导线接到屏蔽盒上前置放大器工作电源输入端(26);前置放大器的信号输出通过导线连接到屏蔽盒上的前置放大器信号输出端(27)；前置放大器通过前置放大器连接口与RPC探测器的信号输出端相连。图4为RPC探测器结构图。具体包括蜂窝板(13)、雪崩信号感应电路板(14)、高绝缘聚酯薄膜(15)、石墨高压电极(16)、半导体玻璃(17)、高绝缘聚四氟乙烯垫片(18)、高绝缘聚四氟乙烯限位条(19);通过双面胶将蜂窝板紧贴在雪崩信号感应电路板，使其保持平整性；与蜂窝板表面相贴的信号感应电路板表面附有信号感应铜层(20)，信号感应铜层作为信号输出端被引到雪崩信号感应电路板的其中一侧，雪崩信号感应电路板的另一面为电路板裸露基材；雪崩信号感应电路板通过高绝缘聚酯薄膜与表面均匀喷涂有石墨高压电极的半导体玻璃紧密贴在一起构成RPC探测器的其中一个电极；这个电极通过四个聚四氟乙烯限位条与另外一个同样结构的电极平行相连，在安装孔(21)采用尼龙螺钉将两极相连起来；前后两侧两个聚四氟乙烯限位条侧面分别均匀分布若干个气孔(22)，通过气管其中一侧气孔与RPC测试盒上的RPC探测器进气口相连，另一侧与RPC测试盒上的RPC探测器出气口相连；电极之间表面安装高绝缘聚四氟乙烯垫片，使两极之间的内部气隙保持均匀；两极半导体玻璃之间的空间为探测灵敏区；通过高压导线穿过高压焊接孔(23)与石墨高压电极相连。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些不需要创造性劳动就能做出的各种改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于，具体包括被测异型管道、抽气装置、气体净化装置、工作气体、配气仪、RPC测试盒、RPC探测器、前置放大器、高压电源及数据获取单元；抽气装置抽取被测异型管道内部气体，通过气体净化装置滤除空气中的颗粒物后与一定比例的工作气体一起输入到配气仪；RPC探测器置于RPC测试盒内部，配气仪输出的混合气体通过安装在RPC测试盒上的RPC探测器进气口(9)进入RPC探测器探测灵敏区(I);高压电源通过安装在RPC测试盒上的高压接头(8)连接到RPC探测器石墨高压电极(16)，高压电源使RPC探测器工作在雪崩模式；RPC探测器信号输出端通过前置放大器与数据获取单元相连；RPC探测器探测混合气体中由异型管道内表面α射线电离空气产生的电子信号，从而实现异型管道内表面α辐射污染的探测。
2.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的被测异型管道是指核设施退役下来的不同口径，不同形状的特排管道、下水管道、废气输送管道和地面排水管道等，在其内表面沾有α辐射体的放射性核素。
3.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的抽气装置其出气口与气体净化装置进气口相连(3)，通过气泵将异型管道内部含有被α射线电离空气形成电子信息的气体经过气体净化装置和配气仪后抽取到RPC探测器探测灵敏区(I)。
4.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的气体净化装置采用微孔滤膜技术，在靠近气体净化装置的进气口(3)和出气口(4)各安装一片微孔滤膜(5)，滤除空气中的微粒物，在进气口和微孔滤膜之间、出气口和微孔滤膜之间以及两个微孔滤膜之间都留有气体缓冲腔(6)。
5.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的工作气体为RPC探测器工作所需的混合气体，主要由能有效吸收RPC工作时气体分子退激时所发射的紫外光子的有机气体和卤素气体组成，从而抑制流光的产生而实现RPC探测器气体倍增的自熄。
6.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的配气仪包含若干组气体输入端口、混合气体输出端口以及各路气体输入流量控制单元，使输入的各组气体按一定组分和流量输出，配气仪气体输入端口连接到气体净化装置出气口( 4 )和工作气体输出口上，配气仪气体输出端口连接到RPC探测器进气口(9)。
7.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的RPC测试盒为一个金属腔体，具体包括密封盖(7)、高压接头(8)、RPC探测器进气口( 9 )、RPC探测器出气口、前置放大器连接口( 10 )、连接固定螺孔(11)，在RPC测试盒的内部安装RPC探测器(12);通过高压导线将RPC的石墨高压电极(16)连接到测试盒的高压接头上，通过气管将RPC探测器探测灵敏区气隙连接到测试盒上RPC探测器进气口。
8.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的RPC探测器是采用半导体玻璃制成的高计数率RPC探测器，主要用于探测管道内部气体被α射线电离后形成电子信号，具体包括蜂窝板(13)、雪崩信号感应电路板(14)、高绝缘聚酯薄膜(15)、石墨高压电极(16)、半导体玻璃(17)、高绝缘聚四氟乙烯垫片(18)、高绝缘聚四氟乙烯限位条(19);通过双面胶将蜂窝板紧贴在雪崩信号感应电路板上，使其保持平整性；与蜂窝板表面相贴的信号感应电路板表面附有信号感应铜层(20)，信号感应铜层作为信号输出端被引到雪崩信号感应电路板的其中一侧，雪崩信号感应电路板的另一面为电路板裸露基材；雪崩信号感应电路板通过高绝缘聚酯薄膜与表面均匀喷涂有石墨高压电极的半导体玻璃紧密贴在一起构成RPC探测器的其中一个电极；这个电极通过四个聚四氟乙烯限位条与另外一个同样结构的电极平行相连，在安装孔(21)采用尼龙螺钉将两极相连起来；前后两侧两个聚四氟乙烯限位条侧面分别均匀分布若干个气孔(22)，通过气管将其中一侧气孔与安装在RPC测试盒上的RPC探测器进气口相连，另一侧与RPC测试盒上的RPC探测器出气口相连；两个半导体玻璃电极之间表面安装高绝缘聚四氟乙烯垫片，使两极之间的气隙保持均匀；两极半导体玻璃之间的空间为RPC探测灵敏区(I);高压导线穿过高压焊接孔(23)与石墨高压电极相连。
9.根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的前置放大器(24)密封在一个屏蔽盒内(25)，屏蔽盒上装有前置放大器工作电源输入端(26)和前置放大器信号输出端(27);前置放大器的工作电源通过导线连接到屏蔽盒上的前置放大器工作电源输入端(26);前置放大器的信号输出通过导线连接到屏蔽盒上的前置放大器信号输出端(27);前置放大器通过前置放大器连接口与RPC探测器的信号输出端相连；通过固定螺丝将前置放大器屏蔽盒与RPC测试盒固定在一起。
10..根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的高压电源为RPC探测器的工作电源，给RPC探测器提供一个使其工作在电子雪崩模式的高压电源，高压电源输出值可以根据需要调整大小。
11..根据权利要求I所述的基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，其特征在于所述的数据获取系统包括数据采集模块、数据分析模块、人机交互模块；通过数据采集模块采集被RPC探测器探测到的电子信息，通过数据分析模块分析这些被探测到的电子信息并通过人机交互模块进行输出，从而实现对异型管道内表面α辐射污染的检测。
全文摘要
本发明提供了一种基于RPC技术异型管道内表面α辐射污染测量系统，具体包括被测异型管道、抽气装置、气体净化装置、工作气体、配气仪、RPC测试盒、RPC探测器、前置放大器、高压电源及数据获取单元。抽气装置抽取被测异型管道内部气体，通过气体净化装置与工作气体一起输入到配气仪；RPC探测器置于RPC测试盒内，配气仪输出的混合气体通过RPC测试盒上的进气口(9)进入RPC探测器探测灵敏区(1)；高压电源通过RPC测试盒上的高压接头(8)连接到RPC探测器石墨高压电极(16)；RPC探测器输出信号通过前置放大器与数据获取单元相连。RPC探测器探测混合气体中的电子信号而实现异型管道内表面α辐射污染的探测。
文档编号G01T1/18GK102636801SQ20121014779
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者丁卫撑 申请人:成都理工大学