移动式人员辐射防护作业装备研制

目的 针对乏燃料后处理厂房等强辐射环境,设计一种移动式人员辐射防护作业装备,以实现γ、中子辐射及放射性气溶胶的同步防护,降低放射工作人员内、外照射剂量风险;同时该装备可满足作业2 h的需求。方法 移动式人员辐射防护作业装备核心部分为屏蔽舱与呼吸维持系统,使用自动化底盘支撑屏蔽舱移动与升降;通过MCNP软件模拟计算屏蔽舱不同材料和厚度的防护效果,进行实验验证并完成屏蔽舱设计;建立舱体内各种气体含量随人员作业时间变化的数学模型,设计呼吸维持系统与有害气体吸收装置;设计自动化的移动底盘。结果 使用厚度为80 mm聚乙烯加工屏蔽舱可实现80%的中子屏敝率;呼吸维持系统可保障工作人员在装备内2 h的工作时长;移动底盘使得单人可独立操作该设备。结论 该款辐射防护装备可解决γ、中子辐射及放射性气溶胶防护难以同时实现的现状,能够为放射工作人员提供辐射安全保障、减少受照剂量、减轻人员负重;为乏燃料后处理厂等高放射性场所的设备运行和维护提供技术手段。     

超声测定人体胸壁厚度及组织成分在内照射监测中的应用

目的 采用医疗诊断超声成像技术对参与放射性操作的工作人员胸壁厚度及组织成分进行精确测量,减小人体胸壁厚度、组织成分不确定引起的人员内照射测量及剂量估算的误差。方法 采用超声成像技术对26人进行定位测量,采集超声图片,分析几何胸壁厚度和肌肉、脂肪含量。结果 超声图片分析结果结合肌肉等效胸壁厚度公式,通过计算,将几何胸壁厚度转化为肌肉等效胸壁厚度,归一胸壁不同组织对肺内出射的不同能量的γ、X射线的阻挡作用。结论 当内照射测量对象为发射低能光子的核素时,该方法较传统的公式计算法更精确,将减少肺部计数器探测效率±20%的误差。能极大减小活体测量工作人员肺内放射性核素滞留量、估算内照射剂量的系统误差。     

无人飞行器低空辐射测量系统的研制

目的 采用八旋翼无人飞行器（UAV）搭载自制的GM管型剂量率仪研制一套无人飞行器低空辐射测量系统用于低空小尺度区域范围内的核辐射快速测量及应急监测。方法 基于云服务器建立系统管理展示软件及数据库，采用无线数据传输技术进行数据通信，结合数字地图和全球定位系统进行监测点位及测量数据展示，无人飞行器可以由遥控器手动控制也可以由地面站进行路径规划控制。结果 无人飞行器带载飞行时间超过30 min，自制的GM管剂量率仪剂量率测量范围为100 nGy/h~10 Gy/h，利用¹³⁷Cs伽马点源对该系统进行定位精度测试，其定位精度<10 m，测量数据及GPS位置刷新数据最小上传时间间隔为10 s，通过云端管理及展示软件可以实时查看监测数据信息及无人飞行器位置信息。结论 经实验测试证实，无人飞行器低空辐射测量系统是一套机动灵活、运营维护成本低、易于操作的低空、小区域和高精度的核辐射测量系统。     

低本底反康测量系统屏蔽体的设计研究

目的 根据天然辐射来源，设计一套低本底反康测量系统的屏蔽体。方法 通过Geant4蒙卡程序建立探测器与屏蔽体模型，将主要的天然本底辐射作为源项输入到程序中，模拟优化低本底反康测量系统的屏蔽体的结构和尺寸，并通过实验测量对模拟结果进行了验证。结果 确定了由外到内依次为10 cm铅、8 cm含硼聚乙烯、2 cm铅和1 mm无氧铜内衬的屏蔽结构，各屏蔽层实验测量和模拟结果较为符合，规律体现出一致性，测量得到的50~2 000 keV能量范围内的积分本底计数率为1.72 cps。结论 优化设计了低本底反康测量系统屏蔽层的结构和尺寸，并通过增加含硼聚乙烯夹层来降低热中子和快中子所致本底，实验测量结果验证了设计方案的合理性和可行性。     

核设施气态放射性氙在线监测系统研制

目的 当前,大气环境中的放射性氙^131m Xe、 ^133m Xe、 ¹³³Xe和¹³⁵Xe等同位素主要来源于各种反应堆的运行活动及反应堆重特大事故泄露,为提升核设施场所及其流出物中放射氙在线监测能力,研制高灵敏氙在线监测系统用于核设施场所及气态流出物中放射性氙活度浓度监测、预警和报警。方法 采用氙膜分离浓缩技术,氙高效选择吸附技术和低本底特征伽马能谱分析方法建立了一套核设施气态放射性氙在线监测系统。结果 放射性氙在线监测系统在取样1 h,测量1h的运行模式下,对¹³³Xe的最小可探测活度浓度约为(1.43±0.03) Bq/m³。结论 该系统可较好地用于核动力厂和同位素生产堆等核设施场所及气态流出物中氙活度浓度的在线监测,有助于提升人员、环境及核设施安全水平。     

低水平放射性测量的判断限和探测限

目的 对低本底情况下放射性测量的判断限和探测限的计算方法进行讨论。方法 基于对18个生物样品的α谱仪测量数据,分别用IAEA RSG1.2、美国NUREG1576和IAEA AQ48号报告中推荐的判断限和探测限相关公式进行了判断和比较。结果 通过比较分析发现对于本底计数较低的情况,NUREG1576和IAEA AQ48号中推荐的公式相较于RSG1.2中的公式更加保守,根据不同的公式进行判断部分数据给出的结果可以截然不同。结论 在测量水平接近本底的情况下,应该重视判断限和探测限的应用,根据测量的实际情况进行判断（如本底计数、本底测量时间、样品测量时间等因素）选取合适的公式,从而保证对测量结果的判断更加可靠。     

反符合方法用于降低内照射直接测量系统探测下限的研究

目的 目前肺部计数器在超铀核素的内照射直接测量方面存在探测下限较高的问题，本文采用反符合方法降低系统的本底，进一步降低系统探测下限。方法 在肺部计数器系统内建立宇宙射线探测器，采用反符合方法，研究宇宙射线中μ子等硬成分对肺部计数器系统本底的影响。该宇宙射线探测器主要由140 cm（长）×110 cm（宽）×5 cm（高）的大面积塑料闪烁体和反符合电路组成。结果 在6~2 MeV能量段，增加反符合探测器后系统的本底计数率由2.5 cps降至2.2 cps。测量时间1 800 s，系统对²⁴¹Am（59.5 keV）和²³⁹Pu（13.6 keV）的探测下限可达1.4 Bq和1 700 Bq。结论 用肺部计数器直接测量超铀核素的过程中，采用反符合方法降低宇宙射线硬成分可以较好地降低部分系统本底，在降低核素探测下限方面起到一定作用。     

粪样中241Am测量方法的探索

目的 对粪样中超铀核素²⁴¹Am的分析测量方法进行研究,初步建立粪样中²⁴¹Am的分析方法,为工作人员内照射监测提供技术支持。方法 利用自行研制的粪样取样器和碳化灰化炉对粪样采集处理;采用DGA树脂对粪样中²⁴¹Am进行分离纯化的方法研究,用²⁴³Am为示踪剂并采用正交法进行条件优化实验。结果 初步确定以6 Mol/LHNO₃为上柱酸度、0.6 mL/min上柱速度和解析体积为12 mL的最佳分离纯化的条件;同时基于ICP-MS对粪样进行质谱测量分析,确定了基于ICP-MS的²⁴¹Am的检出限为9.79×10^-4 Bq,测量结果理想,具有可行性。结论 本文建立的方法在一定程度上弥补了对粪样中²⁴¹Am测量方法研究的空缺,对内照射监测和分析人员保护有实际意义。     

用于康普顿相机的成像探测系统研制

目的 针对核设施热点成像应用设计康普顿相机的探测器和读出电子学系统。方法 采用两块像素型碲锌镉探测器分别作为康普顿相机的散射层和吸收层,利用SRE4002模块、信号处理电路、模数转换电路和主控板等构成读出电子学系统,并针对康普顿相机应用设计了数据采集逻辑和控制程序,可对探测器每个像素的能量响应进行实际校准测试。结果 测试发现该探测系统的位置分辨与像素设计一致;校准后662 keV处总能量分辨和平均能量分辨约为3%。结论 该系统的位置分辨和能量分辨符合康普顿相机研究需求,单像素能量校准有效改善了能量分辨,可为康普顿散射成像研究提供硬件支持,并对其他γ成像系统设计具有借鉴意义。     

钚气溶胶α反冲迁移的蒙卡模拟

目的 评估钚气溶胶α反冲导致的迁移能力。方法 本文用蒙特卡罗方法对含钚纳米气溶胶的反冲沉降和布朗运动进行了模拟。首先抽样了反冲角度和沉降过程中的布朗运动纵向落地首达时，然后抽样出横向布朗运动位移来确定气溶胶最终沉降位置。结果 对于粒径10-50 nm的气溶胶单次反冲沉降作用最大的迁移距离为1.39μm，布朗运动会使其迁移能力增大，大概率沉降至100μm以内，仍有小概率长时间滞空悬浮。结论 α反冲是钚气溶胶迁移的机制之一。纳米气溶胶长距离迁移的重要机制是反冲后的布朗运动可能使其长时间悬浮。