聚變堆、裂變堆、乏燃料后處理廠等核設(shè)施的液體流出物中含有氚,我國對核設(shè)施流出物中的氚有嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著ITER和CFETR的發(fā)展,以及核電站的大量建設(shè),從輻射防護和氚安全的角度,我國對低濃度氚水測量技術(shù)存在著巨大的現(xiàn)實需求。目前常見的氚水測量方法有BIXS法、量熱法、成像板法、液閃法等。由于氚衰變產(chǎn)生的β射線能量小(0 keV-18.6keV),BIXS法、量熱法、成像板法等測量方法難以用來對低濃度氚水進行測量。液閃法對水中氚衰變產(chǎn)生的低能β射線具有很高的探測效率,適用于低濃度氚水的測量。然而該方法中需要使用閃爍液,在測量的過程中會產(chǎn)生大量放射性有機液體廢物。本文將CaF2(Eu)粉末應(yīng)用于低濃度氚水的測量中,以嘗試在探測下限滿足低濃度氚水測量需求的同時,盡可能減少放射性廢物的產(chǎn)生。通過手工研磨和球磨的方法,制備不同的CaF2(Eu)粉末樣品,即L樣品(平均粒徑為336.4 μm)、M樣品(平均粒徑為59.μm)和S樣品(平均粒徑為8.4μm)。三種樣品的熒光性質(zhì)沒有受到粒徑大小的影響,且都具有很好的復(fù)用性。S樣品在水中具有較好的分散性,可以按一定比例和水配制成懸濁液并在一定時間內(nèi)...

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 聚變堆中的低濃度氚水
        1.1.2 其它核設(shè)施中的氚水及國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
    1.2 水中氚濃度測量方法
        1.2.1 BIXS法測量水中氚濃度
        1.2.2 量熱法測量水中氚濃度
        1.2.3 成像板法測量水中氚濃度
        1.2.4 液閃法測量水中氚濃度
        1.2.5 基于固體閃爍體的氚水測量方法
    1.3 CaF₂(Eu)粉末的性質(zhì)
        1.3.1 CaF₂(Eu)晶體的發(fā)光機理
        1.3.2 CaF₂(Eu)晶體的非線性發(fā)光
        1.3.3 粒徑大小對CaF₂(Eu)粉末熒光性質(zhì)的影響
    1.4 小結(jié)
    1.5 本論文的研究思路和研究內(nèi)容
第2章 CaF₂(Eu)粉末替代閃爍液的可行性研究
    2.1 引言
    2.2 實驗設(shè)計
        2.2.1 CaF₂(Eu)粉末樣品的制備
        2.2.2 粉末樣品的熒光性質(zhì)
        2.2.3 粉末樣品在水中的分散性
        2.2.4 粉末樣品的復(fù)用性
        2.2.5 液閃瓶和CaF₂(Eu)粉末量的影響
        2.2.6 凈計數(shù)率隨水中氚濃度的變化
    2.3 實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 CaF₂(Eu)粉末樣品的制備
        2.3.2 粉末樣品的熒光性質(zhì)
        2.3.3 粉末樣品在水中的分散性
        2.3.4 粉末樣品的復(fù)用性
        2.3.5 液閃瓶和CaF₂(Eu)粉末量的影響
        2.3.6 凈計數(shù)率隨水中氚濃度的變化
    2.4 小結(jié)
第3章 低濃度氚水探測器設(shè)計研究
    3.1 引言
    3.2 Geant4簡介
        3.2.1 放射性核素的衰變
        3.2.2 低能電磁相互作用
        3.2.3 光學(xué)光子的產(chǎn)生與輸運過程
    3.3 探測器物理模型的建立
        3.3.1 初始事件
        3.3.2 低能電磁相互作用
        3.3.3 光學(xué)光子的產(chǎn)生與輸運過程
    3.4 固-液體系的模擬
        3.4.1 幾何模型
        3.4.2 CaF₂(Eu)中的能量沉積
        3.4.3 樣品室內(nèi)的光學(xué)性質(zhì)
        3.4.4 符合探測效率和探測下限
    3.5 懸濁液體系的模擬
        3.5.1 能量沉積概率
        3.5.2 樣品室光學(xué)性質(zhì)
        3.5.3 探測效率、凈計數(shù)率和探測下限
    3.6 樣品室中光子通道的模擬
        3.6.1 幾何模型
        3.6.2 樣品室內(nèi)的光學(xué)性質(zhì)
        3.6.3 符合探測效率和探測下限
    3.7 小結(jié)
第4章 基于CaF₂(Eu)粉末的低濃度氚水測量技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)設(shè)計
        4.2.1 探測器
        4.2.2 電子學(xué)系統(tǒng)及其工作模式
        4.2.3 實驗方法
    4.3 電子學(xué)系統(tǒng)性能
        4.3.1 光電倍增管
        4.3.2 工作模式及其它參數(shù)的選擇
    4.4 實驗設(shè)計
        4.4.1 樣品室的優(yōu)化
        4.4.2 懸濁液的優(yōu)化
        4.4.3 凈計數(shù)率與水中氚濃度的關(guān)系
    4.5 實驗結(jié)果與討論
        4.5.1 樣品室的優(yōu)化
        4.5.2 懸濁液的優(yōu)化
        4.5.3 實驗結(jié)果與模擬結(jié)果的對比分析
        4.5.4 凈計數(shù)率與水中氚濃度的關(guān)系
    4.6 在線低濃度氚水探測器設(shè)計
        4.6.1 1#設(shè)計方案
        4.6.2 2#設(shè)計方案
        4.6.3 兩種方案的比較
    4.7 小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 研究結(jié)論
    5.2 本論文的創(chuàng)新之處
    5.3 進一步研究方向
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果



本文編號：3846715