一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统的制作方法

本发明属于核辐射监测技术领域，涉及一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统。

背景技术：

内照射全身计数器用于测量人体摄入放射性核素含量，根据测量结果可估算出放射性工作人员体内的待积有效剂量，因此在个人辐射剂量评价和保障放射性工作人员的职业健康与安全方面具有重要意义。

内照射全身计数器包括两个必要的部分：探测器和屏蔽体。探测器可以是闪烁晶体、液态闪烁体或塑料闪烁体；屏蔽体可以由石英砂、混凝土、钢、铁、铜、铅、镉、水银等材料构成，一般为若干种材料的组合。全身计数器除对人体内摄入的人工放射性核素发射出体内的γ射线产生计数外，也会对天然放射性核素的γ射线产生计数，从而影响探测人工放射性核素的灵敏度。因此，需要屏蔽体构造一个低天然放射性水平测量室，它可以屏蔽掉大部分宇宙射线和地球天然γ辐射，使全身计数器处于一个低天然放射性水平环境中，从而更准确的探测人工放射性核素的水平。

然而，有一种天然放射性是屏蔽体无法屏蔽的，即氡及其子体。氡是自然界中存在的天然放射性核素，不断从岩石、土壤、地壳裂缝、建筑物材料中析出，虽然氡主要发射的α粒子不会使全身计数器产生计数，但是氡不断衰变成多种氡子体，氡及其子体总是同时存在的。大多数氡子体主要发射γ射线，多种氡子体发射的γ射线能量主要有10.8kev(pb-210)、351.9kev(pb-214)、609.4kev(bi-214)、46.5kev(pb-210)等，它们在全身计数器中引起计数。在人员接受内照射全身计数器的测量时，测量室的门处于关闭状态，氡及其子体在密闭空间中逐渐累积，导致浓度升高；浓度越高，氡子体发射的γ射线在测量谱中造成的计数越高，使内照射全身计数器对人工放射性核素的最小可探测活度(mda)升高，从而不利于对测量结果的判断。

现有的全身计数器低天然放射性水平测量室的降氡方法，一般为通风降氡法，例如使用换气扇。现有通风降氡方式均为空气室内循环，室内循环的优点是使测量室内温度较为稳定，但室内氡浓度高于室外，国内外研究结果普遍说明如果不采取降氡措施，一般房屋建筑的室内氡浓度将会高于室外3至10倍。将氡浓度本身较高的空气作为通风来源，不利于测量室内氡浓度的降低。

技术实现要素：

本发明的目的是一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，以能够有效降低测量室内氡浓度和氡子体浓度。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，所述的降氡系统包括测量室、屏蔽体、屏蔽门、进风设备、过滤吸附装置、通风管道、进风口、出风口，

所述的测量室的四面侧壁、顶面与地面上均设置有所述的屏蔽体，并在其中的一面侧壁上设置有所述的屏蔽门，所述的屏蔽体与所述的屏蔽门用于屏蔽所述的测量室外的宇宙射线和地球天然γ辐射进入所述的测量室；

所述的进风设备自外界，经所述的通风管道和其末端与所述的测量室相连接的所述的进风口向所述的测量室内通风；

所述的出风口设置在所述的测量室内，用于向外界排风；

所述的进风口的进风量大于所述的出风口的排风量；

所述的过滤吸附装置设置在所述的通风管道上，用于过滤进风中的氡子体、吸附进风中的氡。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的屏蔽体的材质为钢板、铜板、铅板和聚乙烯板的复合板。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的过滤吸附装置中的过滤材料为玻璃纤维滤材，吸附材料为椰壳活性炭。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的过滤吸附装置设计为四级净化，分别为：用于过滤空气中灰尘杂质大颗粒的玻璃纤维初效过滤(起到延长高效过滤器寿命的作用)、用于过滤氡子体气溶胶颗粒的玻璃纤维高效过滤、用于吸附氡气的活性炭吸附器、用于防止活性炭粉末被带入所述的测量室的后置过滤器。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的降氡系统还包括设置在所述测量室外并和所述的测量室的屏蔽门一侧相连的正压维持过渡间，用于维持所述的测量室内的正压。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的降氡系统还包括设置在所述的正压维持过渡间内的过渡间门，所述的屏蔽门和所述的过渡间门不能同时打开。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的降氡系统还包括设置在所述的测量室内的温度传感器和/或湿度传感器，以及设置在所述的测量室外的温度控制器和/或湿度控制器，所述的温度控制器/或湿度控制器根据所述的温度传感器和/或湿度传感器的温度和/或湿度测量结果对所述的测量室内的温度和/或湿度进行控制，以保持恒定。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的温度控制器和/或湿度控制器设置在所述的通风管道上所述的进风设备之前。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的进风设备为高压风机，用于提供所述的通风管道的进风来源。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，其中所述的降氡系统还包括设置在所述的通风管道外的保温层，用于对所述的通风管道内的空气进行保温。

本发明的有益效果在于，利用本发明的用于低天然放射性水平测量室的降氡系统，能够有效降低测量室内氡浓度和氡子体浓度。

本发明的降氡系统通过从外环境引风，进行温度调节，除湿和逐级净化，创造了一个氡浓度极低，且温湿度稳定的低天然放射性水平测量室环境。

本发明的降氡系统通过控制氡来源、通风、过滤、吸附并用的方法，可有效降低测量室内氡浓度和氡子体浓度；过渡间保证测量室内的正压维持，在人员进出测量室时氡浓度不会因打开门而上升。此外，为测量室送入新风，还可避免被测人员缺氧、呼吸不畅等危险后果；外置温湿度控制器可以在不增加测量室内放射性本底的前提下使测量室内温湿度适宜，增加被测人员舒适度，且为高纯锗探测器和碘化钠探测器提供了可表现良好性能的工作环境。

附图说明

图1为示例性的本发明的用于低天然放射性水平测量室的降氡系统的结构组成图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

示例性的本发明的用于低天然放射性水平测量室的降氡系统的结构如图1所示，包括高压风机1、过滤吸附装置2、实验室3、屏蔽体4、正压维持过渡间5、温湿度传感器6、进风口7、过渡间门8、温湿度控制器9、通风管道10、保温层11、测量室12、屏蔽门13、出风口14。

测量室12位于实验室3内，其四面侧壁、顶面与地面上均设置有屏蔽体4，并在其中的一面侧壁上设置有屏蔽门13，屏蔽体4与屏蔽门13用于屏蔽测量室12外的宇宙射线和地球天然γ辐射进入测量室12。屏蔽体4的材质为钢板、铜板、铅板和聚乙烯板的复合板，它们均是不易析出氡的材料；且屏蔽体4板材的接缝处采用无缝焊接技术，以避免氡从缝隙中析出到测量室12内。

高压风机1自实验室3外抽风，经通风管道10和其末端与测量室12相连接的进风口7向测量室12内送风。通风管道10外设置保温层11，用于对通风管道10内的空气进行保温。

通风管道10上，高压风机1后面设置有过滤吸附装置2。过滤吸附装置2用于吸附进风中的氡、过滤进风中的氡子体。过滤吸附装置2中的过滤材料为玻璃纤维滤材，吸附材料为优质椰壳活性炭。过滤吸附装置2设计为四级净化，分别为：用于过滤空气中灰尘杂质等大颗粒的玻璃纤维初效过滤(起到延长高效过滤器寿命的作用)、用于过滤氡子体气溶胶颗粒的玻璃纤维高效过滤、用于吸附氡气的活性炭吸附器、用于防止活性炭粉末被带入测量室12的后置过滤器。高压风机1与过滤吸附装置2封装在一个304不锈钢材质的机壳中，成为主机。为了减小主机抽风时产生的噪声影响，需使主机尽量远离测量室12，所以将主机安装在实验室3外房顶上。并安装一个压差仪表，用于监测过滤吸附装置2的高压口和低压口，当压差达到初始压差的3倍，需要更换过滤吸附装置2中的初效过滤器和高效过滤器；当过滤吸附装置2中的活性炭吸附器使用一定时间后，需要进行烘烤，排出活性炭内吸附的氡气，恢复其吸附能力。

出风口14设置在测量室12内，用于向外界排风。进风口7的进风量大于出风口14的排风量，以使测量室12内相对测量室12外为正压。

结合测量室12内部空间的体积、进风口7和出风口14孔径、所需换气次数、过滤吸附装置2的风阻力，以及通风管道10的阻力和弯道损耗，选择额定风量为100m³/h的高压风机1。经验证，使用此100m³/h高压风机1在风量调节阀全开的条件下，可以使空间体积为3m³的测量室12内进风量达到64m³/h，排风量10.8m³/h，换气次数达到18次/h。

正压维持过渡间5设置在实验室3内，在测量室12外并和屏蔽体4上的屏蔽门13一侧相连，用于维持测量室12内的正压。正压维持过渡间5设置有过渡间门8。过渡间门8和屏蔽门13之间增加联动装置，使它们不能同时打开。

温湿度控制器9安装在实验室3外屋顶上，高压风机1之前。空气先经过温湿度控制器9，经冷却除湿后再经过温度调节，进入高压风机1和过滤吸附装置2，经过通风管道10进入测量室12。测量室12内温度设置范围为22℃-24℃。测量室12内设置的温湿度传感器6自动检测到温湿度超出设置的范围后，就自动触发温湿度控制器9；当测量室12温湿度达到设定范围时，温湿度控制器9则自动停止工作。

通过对比使用/不使用降氡系统两种情况下，测量室12里的氡浓度变化，验证本发明的降氡系统的降氡效果。使用rad-7测氡仪监测氡浓度，bwlm-plus-s氡子体仪监测氡子体浓度。已知自然界的氡浓度受到温度，湿度，大气压，空气质量等自然条件的影响，一般表现为天气晴朗空气质量好时氡浓度较低，阴天空气质量差时氡浓度较高。因此以2种较为典型的天气条件下的监测数据为例来说明降氡效果。两种天气条件分别是条件1：天气晴朗，空气质量为优；条件2：阴天，空气质量为中度污染。

在天气条件1时，自然环境中氡浓度较低，不使用降氡系统时，对测量室12内的氡浓度和氡子体浓度分别连续监测24个小时并计算平均值，结果是，测量室12内的氡浓度15.30bq/m³，氡子体浓度4.37bq/m³。使用降氡系统后，氡浓度24小时内最低可达2.84bq/m³，平均值3.99bq/m³，比不使用降低了73.9％；氡子体浓度24小时内最低可达0.10bq/m³，平均值0.31bq/m³，比不使用降低了92.9％。

在天气条件2时，自然界中氡浓度较高，不使用降氡系统时，测量室12内的氡浓度24小时平均值56.80bq/m³，氡子体15.38bq/m³。使用降氡系统后，24小时内氡浓度最低可达4.26bq/m³，平均值8.22bq/m³，比不使用降低了85.1％；氡子体浓度24小时内最低可达0.63bq/m³，平均值0.83bq/m³，比不使用降低了94.5％。

上述示例性的本发明的用于低天然放射性水平测量室的降氡原理如下。

1、降氡方法

通过控制氡来源、通风、过滤、吸附四种方法相结合达到降低测量室12内的氡及氡子体浓度的目的。

控制可能使测量室12内产生氡的因素。氡主要由建筑材料、土壤、地下析出。因此，测量室12内部构造避免使用一般建筑材料，而使用不易析出氡的材料构造测量室12的屏蔽体4，且采取措施减少氡从地面的析出。通风来源来自室外，而不是氡浓度本身较高的实验室3内空气，也是控制氡来源的手段之一。

通风方法采用正压法，通过高压风机1将实验室3外空气送入测量室12，然后空气由测量室12门口处两个排风口排出，以完成测量室12内的换气。因进风量大于出风量，测量室12内气压高于测量室12外气压，呈正压状态。正压通风方法，既可以防止氡及其子体聚集，还可以防止测量室12外、实验室3内的高氡浓度空气由排风口14进入测量室12。

过滤方法是选择玻璃纤维滤材，将进入测量室12的空气进行过滤，可以过滤掉绝大部分氡子体气溶胶，同时起到过滤外环境中灰尘等较大颗粒的作用，防止测量室12被污染。

吸附方法是使用活性炭吸附剂，将过滤了氡子体后的空气再进行一次吸附，可吸附空气中的氡。

经过过滤、吸附，实验室3外空气氡及子体浓度进一步降低，作为新风被送入测量室12，每小时内完成一定次数的换气，即可有效降低测量室12内氡及子体浓度。

2、正压维持过渡间

进行内照射全身计数测量时，要在被测量人员进出测量室12时打开测量室12的屏蔽门13。打开屏蔽门13后测量室12内难以维持正压状态，会导致测量室12外、实验室3内氡浓度较高的空气倒流入测量室12，引起测量室12内氡和子体浓度升高，影响下一位人员的测量。因此，设计了具有维持正压作用的正压维持过渡间5，正压维持过渡间5为测量室12前端部分的延伸。过渡间门8与屏蔽门13之间增加联动装置，联动装置禁止过渡间门8和屏蔽门13同时打开。人员进入测量室12时，需先进入正压维持过渡间5，只有当过渡间门8关闭后，屏蔽门13才能打开；人员离开测量室12时，也需通过正压维持过渡间5，且屏蔽门13关闭后，过渡间门8才能打开。由此，保证了测量室12内可以维持正压状态，防止实验室3空气倒流入测量室12。

3、智能外置温湿度控制器

在冬季和夏季，引入测量室12内的空气温度过低或过高，会导致两个后果：1)被测人员会感到寒冷，或闷热，甚至引发严重的生理疾病；2)环境温度过高就会使高纯锗探测器的电制冷低温器运行功率过高，引起较高噪声信号，碘化钠探测器会因为温度变化产生温度漂移，使探测性能下降。尤其在夏季，由于进风温度高，且屏蔽门13关闭后测量室12内成为较封闭空间，加上仪器和人体散热，温度上升速度很快，因此温度过高问题尤为严重。

如果高压风机1引入测量室12的室外空气的相对湿度大，会导致2个后果：1)使测量室12里的测量仪器受潮。2)当进风的空气湿度大时，过滤吸附装置2中用于吸附氡的活性炭层中的活性炭内部的微孔隙部分被水份占满，将导致吸氡率下降。

为解决引入实验室3外空气带来的温度和湿度问题，需要为测量室12增加温湿度调节设备，而由于全身计数器测量系统的特殊性，不可以在测量室12内直接安装空调设备，原因是：1)全身计数器测量系统要求环境的放射性本底水平尽可能达到最低，因此需避免向测量室12中增加任何除探测器、测量床等必须装置外的其它物品，以防止增加放射性本底；2)测量室12内空间狭小且较为密闭，空调设备的噪声和风量会对被测人员产生不良影响。

因此本发明设计了智能外置的温湿度控制器9，由冷凝器、蒸发器、压缩机、膨胀阀几个主要部分组成。在测量室12内设置温湿度传感器6，与温湿度控制器9相连接。当温湿度传感器6探测到测量室12的温湿度超出事先设置的范围时，就自动启动，将室外空气先经冷却除湿，再对除湿后的干燥空气进行温度调节。智能外置的温湿度控制器9处于高压风机1的前端，空气经过温湿度控制器9进行除湿和温度调节后进入高压风机1和过滤吸附装置2，并经通风管道10进入测量室12。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。