【摘要】：[研究目的]釷射氣(222Rn)是一種天然存在的放射性氣體,它是鐳射氣(222Rn,俗稱氡氣)的同位素。與222Rn及其子體一樣,高濃度220RN及其子體的長(zhǎng)期吸入也可能誘發(fā)肺癌等健康疾患。另一方面,大氣環(huán)境中220Rn和202Rn通常共存且難以甄別,因此,高濃度220Rn的存在還會(huì)影響222Rn濃度的準(zhǔn)確測(cè)量與定值。鑒于目前國(guó)內(nèi)外對(duì)220Rn濃度測(cè)量方法及其校準(zhǔn)裝置的研究尚少,且我國(guó)還存在有不少高220Rn濃度環(huán)境。為了保證環(huán)境中220Rn濃度的準(zhǔn)確測(cè)量,本研究在建立220Rn濃度測(cè)量校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,深入研究流氣式和被動(dòng)累積式等220Rn濃度的準(zhǔn)確測(cè)量方法。其研究結(jié)果不僅可為開(kāi)展大氣環(huán)境中220Rn濃度的準(zhǔn)確測(cè)量、研究大氣中220Rn的分布及其行為規(guī)律等提供方法與手段,同時(shí)也可為開(kāi)展大氣環(huán)境中222Rn濃度的準(zhǔn)確測(cè)量提供參考和質(zhì)量保證,為正確評(píng)估大氣中的222Rn/220Rn及其子體吸入所致公眾的健康風(fēng)險(xiǎn)提供技術(shù)手段和劑量學(xué)依據(jù)。[研究方法] 作為建立220Rn濃度測(cè)量與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ),首先基于離子交換技術(shù)研制樹(shù)脂顆粒狀釷射氣源,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究定量掌握其離子交換效率等基礎(chǔ)特性�；诶碚撚�(jì)算和分析,結(jié)合自行研制的釷射氣源特性和商用恒溫恒濕箱以及風(fēng)扇系統(tǒng)的特性,設(shè)計(jì)一個(gè)腔體內(nèi)220Rn濃度相對(duì)穩(wěn)定且分布均勻、空間大小適合于開(kāi)展常用220Rn濃度測(cè)量?jī)x器或探測(cè)器校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)裝置；通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究確證該裝置的220Rn濃度可調(diào)范圍、均勻性、穩(wěn)定性和平衡時(shí)間等特性。基于ZnS(Ag)閃爍體對(duì)α粒子的探測(cè)原理,考慮220Rn在采樣管道和閃爍室內(nèi)衰變的修正,提出流氣式測(cè)量220Rn濃度的準(zhǔn)確方法、研制測(cè)量裝置,并通過(guò)與德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)的比對(duì)實(shí)驗(yàn)以確立本研究建立的測(cè)量方法。為拓展本測(cè)量方法的應(yīng)用,基于加權(quán)最小二乘法與計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn),還對(duì)抓取式220Rn/222Rn甄別方法的測(cè)量時(shí)間表進(jìn)行優(yōu)化,并通過(guò)C++編程編寫(xiě)抓取式方法220Rn/222Rn濃度反推軟件。為進(jìn)一步提高利用固體核徑跡氡探測(cè)器開(kāi)展220Rn/222Rn濃度被動(dòng)累積測(cè)量的準(zhǔn)確性,為探測(cè)器設(shè)計(jì)合適的換氣率與尺寸；結(jié)合熱力學(xué)定理和蒙特卡洛計(jì)算方法,著重探討了大氣環(huán)境條件(氣壓、溫度、濕度、凝露)對(duì)常見(jiàn)固體核徑跡氡探測(cè)器測(cè)量結(jié)果的影響。另外,本研究還基于BaFX對(duì)放射性的成像技術(shù),通過(guò)蒙特卡洛模擬和實(shí)驗(yàn),開(kāi)發(fā)了用BaFX板測(cè)量220Rn濃度及其空間分布的新方法。[研究結(jié)果] 制作的樹(shù)脂顆粒狀釷射氣源離子交換效率高(高于98.5%),性能穩(wěn)定。研制的釷射氣室有效體積約218 L,具有良好的穩(wěn)定性(波動(dòng)小于3%)與均勻性(不均勻度小于5.5%),220Rn濃度在4.05～12.35 kBq m-3范圍內(nèi)可調(diào),可迅速平衡,混雜222Rn濃度極低,可作為釷射氣濃度校準(zhǔn)裝置。對(duì)于流氣式220Rn測(cè)量方法,流氣式采樣時(shí)衰變效應(yīng)不可忽略,建議增大流速至2L/min以上,縮短采樣管道以減少衰變損失及衰變修正系數(shù)的不確定性。研制的ZnS(Ag)閃爍室流氣式刻度系數(shù)為53.70 Bq m-3/cpm,在60分鐘連續(xù)測(cè)量時(shí),探測(cè)下限可到達(dá)23Bq m-3。抓取式220Rn/22Rn甄別方法的測(cè)量時(shí)間表建議采用每1min為一個(gè)測(cè)量段,共測(cè)量10段,結(jié)合加權(quán)最小二乘法可降低220Rn測(cè)量誤差。優(yōu)化設(shè)計(jì)的固體核徑跡氡探測(cè)器具有較高的刻度系數(shù),換氣率適于甄別220Rn/222Rn。氣壓或溫度變化對(duì)尺寸較大的固體核徑跡氡探測(cè)器影響較大(5.7%～28%),準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)需加以修正；由高濕度或氣溫驟降引起的凝露現(xiàn)象會(huì)破壞探測(cè)器的探測(cè)能力,應(yīng)盡量避免。建立的BaFX成像板測(cè)量220Rn濃度方法,刻度系數(shù)為3.05±0.08 count cm-2/(Bqm-3h)。因探測(cè)器面積大,被動(dòng)式測(cè)量無(wú)擾動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),適合于測(cè)量220Rn濃度分布。[研究結(jié)論] 本研究自主研制了一個(gè)220Rn濃度穩(wěn)定、可控、分布均勻的釷射氣室,可用于開(kāi)展常見(jiàn)類型220Rn濃度測(cè)量?jī)x器(或探測(cè)器)的校準(zhǔn)。同時(shí)可為開(kāi)展220Rn的相關(guān)研究提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。研制的盧卡斯閃爍室測(cè)量裝置,經(jīng)德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB) 220Rn濃度初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)刻度,可用于220Rn濃度的快速準(zhǔn)確測(cè)量與220Rn/222Rn甄別。對(duì)固體核徑跡氡探測(cè)器的設(shè)計(jì)與討論,為提高大規(guī)模220Rn/222Rn濃度調(diào)查的準(zhǔn)確性提供技術(shù)支持與建議,有助于準(zhǔn)確評(píng)估公眾所受220Rn/222Rn照射量。開(kāi)發(fā)了用BaFX板測(cè)量220Rn濃度的新方法,適用于測(cè)量220Rn濃度分布。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R144

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 楊明理;王爾奇;張偉;胡鵬華;魏廣芝;;采用最小二乘法的氡子體多段測(cè)量方法初步研究[A];第三次全國(guó)天然輻射照射與控制研討會(huì)論文匯編[C];2010年

，

本文編號(hào)：2546181