一种静电收集法开环式部分积分快速测量氡析出率的方法与流程

本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种静电收集法开环式部分积分快速测量氡析出率的方法。

背景技术：

空气环境中氡主要来自于介质表面的析出，测量介质表面氡析出率的主要方法有累积法、开环式和活性炭吸附法等。活性炭吸附法是利用活性炭对析出氡的吸附，通过对吸附在活性炭中的氡衰变产生的γ谱进行测量求出氡析出率，该方法测量时间长、不易实现自动化；累积法主要是用于测量一段时间内的平均氡析出率，具有重要的统计意义和参考价值，但是不易长期连续监测氡析出率的变化。传统的闭环式测量氡析出率时，由于不主动与外界交换空气，集氡罩内的氡浓度较高，测量精度较高，但是目前该方法只能用于对介质氡析出率一次性测量，不能连续监测氡析出率的变化。

现有技术中，传统的开环式测量氡析出率的方法都忽略了有效衰变常数的影响。据研究表明：当集氡罩的换气率不满足远远大于有效衰变常数时，测量误差较大。目前也有方法利用能得到有效衰变常数，但是都比较复杂。申请号为cn201510634758.5的中国专利公开了一种开环式同步测量有效衰变常数及氡析出率的方法，这种方法能够同步测量氡的有效衰变常数及氡析出率，但是这种方法得到的氡析出率结果误差较大，同时测量时间过长，通过对测量数据进行拟合同步得到有效衰变常数和氡析出率，数据拟合计算量较大，不利于在短时间内测量得出介质表面的氡析出率。

技术实现要素：

为克服现有技术的上述不足，本发明公开一种静电收集法开环式部分积分快速测量氡析出率的方法，对现有的计算方法进行修正，通过设置较短的测量周期，不用考虑有效衰变常数的影响，并进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率。采用静电收集法测氡仪，实际测量测氡仪内氡衰变产生的po-218的浓度，利用测氡仪内氡浓度和po-218浓度的变化规律算式，建立氡析出率与po-218浓度之间的代数关系式，从而能够运用简单的代数运算快速测出待测介质的氡析出率，这种方法测量装置简单，操作方便，减少了数据计算量，缩短了计算过程和时间，满足对氡析出率快速测量的需要。

本发明的具体技术方案为：一种静电收集法开环式部分积分快速测量氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程。

s1、测量过程：

将一面开口的集氡罩扣在待测介质表面上，或将介质装入密闭的集氡罩收集室内，由于介质内的氡原子在扩散与渗流作用下,逸出表面进入集氡罩收集室，导致集氡罩收集室内氡浓度变化；泵一直以恒定流速将外界的空气抽入集氡罩，与集氡罩内的空气混合均匀后，再以0.5～15升/分钟的流速送入测氡仪，使得静电收集法测氡仪内部的氡浓度与集氡罩内的氡浓度平衡，流量计用来测量流量。

采用较短的时间间隔测量，即2～10分钟测量一次，一直测量到集氡罩内的氡浓度趋于恒定值。

s2、计算过程：

由于泵的流率较大，静电收集法测氡仪内的氡浓度与集氡罩内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0。

静电收集法测氡仪内的氡浓度c(t)为：

λe＝λ+λb+λleak(2)

j为被测介质表面氡析出率；s为集氡罩的底面积；v为集氡罩体积；l为泵的流率；λe为有效衰变常数，包括氡的衰变常数λ，集氡罩内氡的泄漏系数λleak和反扩散系数λb；t为集氡的时间。

式(1)可改写为：

式(3)的解为：

对于静电收集法测氡仪，其实际测量的是氡衰变产生的po-218的浓度，初始po-218浓度为0，对于po-218的浓度cpo(t)有：

将式(4)带入式(5)得：

选取合适的t值，使得λet的值比较小，有：

将式(7)代入式(6)得：

对式(8)两边在0-t1区间积分：

cpo(0)是静电收集法测氡仪测量腔内初始po-218浓度，其值为0，式(9)能简化为：

设测量周期为t,由于静电收集法测氡仪并不能得到每个时间点的氡浓度，在较短的测量周期，理解为该测量周期中点的氡浓度，设t1位于第n个测量周期的中点，式(10)变化为：

cpo(nt)是静电收集法测氡仪在第n个测量周期的读数。根据式(11)就可以解得氡析出率j。

上述方法采用的测量装置由集氡罩、泵、静电收集法测氡仪及流量计组成，所述集氡罩的出气口接头通过管道与所述泵的进气口连接，所述泵的出气口通过管道与所述静电收集法测氡仪的进气口连接，所述静电收集法测氡仪的出气口通过管道与所述流量计的进气口连接，所述流量计的出气口通过管道与外界空气相通。

所述集氡罩包括开口集氡罩和密闭集氡罩。

所述开口集氡罩为一个底端开口的矩形容器，所述开口集氡罩的顶板上设有进气口接头，其侧板上设有出气口接头。

所述密闭集氡罩包括一个底端开口的矩形容器及密封板，所述矩形容器的顶板上设有进气口接头，其侧板上设有出气口接头，所述密封板与所述矩形容器的开口端采用螺钉连接，通过所述密封板将所述矩形容器的开口端封闭。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、采用开环式测量装置实现连续监测，对现有的计算方法进行修正，通过设置较短的测量周期，不用考虑有效衰变常数的影响，进行简单计算就能够得到的较准确的氡析出率。

2、采用静电收集法测氡仪，实际测量测氡仪内氡衰变产生的钋218(po-218)的浓度，利用测氡仪内氡浓度和po-218浓度的变化规律算式，建立氡析出率与po-218浓度之间的代数关系式，从而能够运用简单的代数运算快速测出待测介质的氡析出率，这种方法测量装置简单，操作方便，减少了数据计算量，缩短了计算过程和时间，满足对氡析出率快速测量的需要。

附图说明

图1为采用开口集氡罩测量时的装置示意图；

图2为采用密闭集氡罩测量时的装置示意图。

其中：p1为进气，p2为出气，1为开口集氡罩，2为泵，3为静电收集法测氡仪，4为流量计，5为实施例1的待测介质，6为密闭集氡罩，7为实施例2的待测介质，1-1为进气口接头，1-2为出气口接头，6-1为矩形容器，6-2为密封板，6-1-1为进气口接头，6-1-2为出气口接头。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的具体参数设置等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。

实施例1

如附图1所示，一种静电收集法开环式部分积分快速测量氡析出率的方法，该方法包括测量过程和计算过程，采用开环式测量装置，通过设置较短的测量周期，不用考虑有效衰变常数的影响，并对现有的计算方法进行了修正。采用静电收集法测氡仪，实际测量测氡仪内氡衰变产生的po-218的浓度，利用测氡仪内氡浓度和po-218浓度的变化规律算式，建立氡析出率与po-218浓度之间的代数关系式，从而能够运用简单的代数运算快速测出待测介质的氡析出率，这种方法测量装置简单，操作方便，减少了数据计算量，缩短了计算过程和时间，满足对氡析出率快速测量的需要。

本发明的具体技术方案为：一种静电收集法开环式部分积分快速测量氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程。

s1、测量过程：

将一面开口的集氡罩1扣在待测介质5表面上，由于介质5内的氡原子在扩散与渗流作用下,逸出表面进入开口集氡罩1收集室，导致开口集氡罩1收集室内氡浓度变化。泵2一直以恒定流速将外界的空气抽入开口集氡罩1，与开口集氡罩内1的空气混合均匀后，再送入静电收集法测氡仪3，流速0.5～15升/分钟，使得测氡仪3内部的氡浓度与开口集氡罩1内的氡浓度平衡，流量计4用来测量流量。

采用较短的时间间隔测量，即2～10分钟测量一次，一直测量到开口集氡罩1内的氡浓度趋于恒定值。

s2、计算过程：

由于泵2的流率较大，静电收集法测氡仪3内的氡浓度与开口集氡罩1内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0。

静电收集法测氡仪3内的氡浓度c(t)为：

λe＝λ+λb+λleak(2)

j为被测介质表面氡析出率；s为开口集氡罩1的底面积；v为开口集氡罩1体积；l为泵2的流率；λe为有效衰变常数，包括氡的衰变常数λ，开口集氡罩1内氡的泄漏系数λleak和反扩散系数λb；t为集氡的时间。

式(1)可改写为：

式(3)的解为：

对于静电收集法测氡仪3，其实际测量的是氡衰变产生的po-218的浓度，初始po-218浓度为0，对于po-218的浓度cpo(t)有：

将式(4)带入式(5)得：

选取合适的t值，使得λet的值比较小，有：

将式(7)代入式(6)得：

对式(8)两边在0-t1区间积分：

cpo(0)是静电收集法测氡仪3测量腔内初始po-218浓度，其值为0，式(9)能简化为：

设测量周期为t,由于静电收集法测氡仪3并不能得到每个时间点的氡浓度，在较短的测量周期，理解为该测量周期中点的氡浓度，设t1位于第n个测量周期的中点，式(10)变化为：

是静电收集法测氡仪3在第n个测量周期的读数。根据式(11)就可以解得氡析出率j。

上述方法采用的测量装置由开口集氡罩1、泵2、静电收集法测氡仪3及流量计4组成，开口集氡罩1的出气口接头1-2通过管道与泵2的进气口连接，泵2的出气口通过管道与静电收集法测氡仪3的进气口连接，静电收集法测氡仪3的出气口通过管道与流量计4的进气口连接，流量计4的出气口通过管道与外界空气相通。

开口集氡罩1为一个底端开口的矩形容器，开口集氡罩1的顶板上设有进气口接头1-1，其侧板上设有出气口接头1-2。

实施例2

如附图2所示，一种静电收集法开环式部分积分快速测量氡析出率的方法，包括测量过程和计算过程。

s1、测量过程：

将待测介质7装入密闭的密闭集氡罩6收集室内，由于待测介质7内的氡原子在扩散与渗流作用下,逸出表面进入密闭集氡罩6收集室，导致密闭集氡罩6收集室内氡浓度变化。泵2一直以恒定流速将外界的空气抽入密闭集氡罩6，与密闭集氡罩6内的空气混合均匀后，再送入静电收集法测氡仪3，流速0.5～15升/分钟，使得静电收集法测氡仪3内部的氡浓度与密闭集氡罩6内的氡浓度平衡，流量计4用来测量流量。

采用较短的时间间隔测量，即2～10分钟测量一次，一直测量到密闭集氡罩6内的氡浓度趋于恒定值。

s2、计算过程：

由于泵2的流率较大，静电收集法测氡仪3内的氡浓度与,密闭集氡罩6内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0。

静电收集法测氡仪3内的氡浓度c(t)为：

λe＝λ+λb+λleak(2)

j为被测介质表面氡析出率；s为密闭集氡罩6的底面积；v为密闭集氡罩6体积；l为泵2的流率；λe为有效衰变常数，包括氡的衰变常数λ，密闭集氡罩6内氡的泄漏系数λleak和反扩散系数λb；t为集氡的时间。

式(1)可改写为：

式(3)的解为：

对于静电收集法测氡仪3，其实际测量的是氡衰变产生的po-218的浓度，初始po-218浓度为0，对于po-218的浓度cpo(t)有：

将式(4)带入式(5)得：

选取合适的t值，使得λet的值比较小，有：

将式(7)代入式(6)得：

对式(8)两边在0-t1区间积分：

cpo(0)是静电收集法测氡仪3测量腔内初始po-218浓度，其值为0，式(9)能简化为：

设测量周期为t,由于静电收集法测氡仪3并不能得到每个时间点的氡浓度，在较短的测量周期，理解为该测量周期中点的氡浓度，设t1位于第n个测量周期的中点，式(10)变化为：

cpo(nt)是静电收集法测氡仪3在第n个测量周期的读数。根据式(11)就可以解得氡析出率j。

上述方法采用的测量装置由密闭集氡罩6、泵2、静电收集法测氡仪3及流量计4组成，密闭集氡罩6的出气口接头6-1-2通过管道与泵2的进气口连接，泵2的出气口通过管道与静电收集法测氡仪3的进气口连接，静电收集法测氡仪3的出气口通过管道与流量计4的进气口连接，流量计4的出气口通过管道与外界空气相通。

密闭集氡罩6包括一个底端开口的矩形容器6-1及密封板6-2，矩形容器6-1的顶板上设有进气口接头6-1-1，其侧板上设有出气口接头6-1-2，密封板6-2与矩形容器6-1的开口端采用螺钉连接，通过密封板6-2将矩形容器6-1的开口端封闭。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。