RTM-11型小物品污染监测仪性能探究与优化改进

2019-04-16杜瑞

商品与质量 2019年40期

关键词：控制区屏蔽核电站

杜瑞

福清核电有限公司福建福清 350300

为保护电站工作人员及周围居民免受/少受辐射照射，核电站对工作区域进行分区管理，控制区边界污染测量设备的性能影响着核电站对放射性物质的控制，直接影响着核电站周边辐射安全。

福清核电站选用RTM-11对出辐射控制区物品进行污染监测。本文通过理论分析计算，探究RTM-11探测性能不足之处，通过优化改进，保证对出辐射控制区物品的污染监测受控[1]。

1 表面污染限值

GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定“出辐射控制区物品β水平控制4Bq/cm²，面积取100cm²”。由于监督区与非限制区边界未布置表面污染监测设备，为避免出现放射性物质在非限制区不受控扩散，监督区β水平控制在0．4Bq/cm²。

2 RTM-11技能参数介绍

RTM-11设备具体参数如下：

探测器：2个350×400mm²塑料闪烁体探测器，位于测量腔室两侧。探测器外有5mm铅屏蔽；

本底计数：1104-1195cps；

本底测量时间：10s；

测量时间：10s；

表面刻度效率（Co-60）：33%。

3 RTM-11性能探究

MDA是污染监测设备重要指标，通过理论计算出RTM-11MDA，与控制区边界污染控制标准作比较，探究RTM-11是否能达到污染管控效果[2]。

3.1 特征污染核素

压水堆核电站一回路源项包括Co-58、Co-60、Cs-137等，根据各核电源项报告，Co-58、Co-60占比90%。Co-58半衰期10．71天，Co-60为4．17年，选取Co-60为特征核素。

图1 Co-60衰变纲图

3.2 探测下限

其中，K1-α：误报警率（常数）；K1-β：探测安全限（常数）；Rb：本底计数率；tb：本底测量时间；t：测量时间；eff：探测效率。在95%的置信区间下（K1-α=K1-β=1．645），RTM-11的探测限为【148．14，154．13Bq】。

3.3 性能探究

Co-60经过一次β衰变和两次γ衰变，最终形成Ni-60。根据计算，RTM-11探测限【74．07,77．065Bq】,高于核电站控制标准（40Bq），达不到边界污染控制的功能。

3.4 性能优化分析

MDA与仪器的本底测量时间tb、测量时间t和探测效率eff成反比，与仪器本底成正比。

（1）延长本底测量时间。RTM-11设定的tb为10s，若设定为100s，其他参数保持不变，RTM-11的探测限【109．87，114．30Bq】，下降25．84%。延长tb可以降低探测限，但并不能让设备达到核电站的污染控制水平[3]。

（2）延长测量时间．RTM-11设定的t为10s，若设定为100s，其他参数保持不变，探测限下降25．84%。由于RTM-11作为边界控制组成部分，延长t会降低控制区退出效率，大修期间会造成拥堵。参考其他核电经验，测量时间均为10s。因此不建议提高测量时间。

（3）提高探测效率eff．eff与探测器类型、放射性物质相对探测器张角和探测器面积大小有关。提高仪器的eff能降低设备的探测下限。

（4）降低仪器的本底计数．当其他参数不变时，本底计数降低10倍，RTM-11探测限为【46．85，47．84Bq】，探测限下降68．38%。降低本底计数，能有效降低仪器探测限。

3.5 优化建议

降低RTM-11探测限有效方法包括：降低仪器本底、提高仪器探测效率。

（1）增加测量腔室屏蔽面数以及屏蔽厚度降低仪器的本底计数。屏蔽厚度与屏蔽效果成正比，增加屏蔽厚度，有效降低本底计数率，进而降低仪器的探测限。例如我们现场使用的RTM690型监测仪，测量腔室四周布置有10cm铅屏蔽，探测器（300mm×170mm），本底计数为57．31-70．10cps。RTM690探测器面积为RTM-11的50%左右，但本底计数为RTM-11的6%。

（2）更换探测器类型提高探测效率。β射线电离能力大于γ射线，β探测器探测效率高于γ探测器，可以考虑使用β塑料闪烁体探测器替换γ探测器，提高仪器探测效率，进而降低仪器的探测下限。