特定范圍內(nèi)尋找γ放射源的應(yīng)急監(jiān)測(cè)方法研究

曲訓(xùn)帥 方淵 張濤

摘 要：介紹了使用碘化鈉便攜式γ能譜儀，針對(duì)特定范圍內(nèi)失控狀態(tài)下的γ放射源的應(yīng)急監(jiān)測(cè)，包括γ放射源的定位、核素種類識(shí)別和核素活度的估算方法。

關(guān)鍵詞：γ放射源；定位；核素種類；核素活度

1.引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，放射源在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)量不斷增長(zhǎng)，放射源丟失事件時(shí)有發(fā)生，極易造成人員傷亡和社會(huì)恐慌。及時(shí)有效的對(duì)放射源進(jìn)行定位、核素種類識(shí)別和活度估算顯得尤為重要，將為后續(xù)事故評(píng)價(jià)和處置提供準(zhǔn)確的技術(shù)資料。

2.應(yīng)急監(jiān)測(cè)場(chǎng)景模擬

在野外特定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)γ輻射劑量率異常，放射源被遮掩物遮擋，先期到達(dá)人員已對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行封鎖。需由監(jiān)測(cè)人員對(duì)放射源的位置、核素和活度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)查，為后續(xù)事故評(píng)價(jià)和處置提供技術(shù)資料。

3.應(yīng)急監(jiān)測(cè)裝備

此次模擬監(jiān)測(cè)使用γ輻射劑量率儀和便攜式γ能譜儀這兩種常見的輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)配備個(gè)人劑量報(bào)警儀、鉛衣等個(gè)人防護(hù)設(shè)備，激光測(cè)距儀、GPS、溫濕度等輔助設(shè)備。

4.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取

在進(jìn)入監(jiān)測(cè)場(chǎng)地之前，獲取本底γ輻射劑量率水平。觀察場(chǎng)地情況，簡(jiǎn)略畫出場(chǎng)地示意圖，以大概區(qū)域位置為中心，以間隔45°的八個(gè)方位為監(jiān)測(cè)線，并在圖上示出。

選擇適當(dāng)位置，進(jìn)行溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境要素測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)。

4.2 進(jìn)入監(jiān)測(cè)場(chǎng)地，選取低劑量率方向靠近遮掩物

兩名監(jiān)測(cè)人員使用γ輻射劑量率儀和便攜式γ能譜儀（儀器探測(cè)靈敏區(qū)遠(yuǎn)離人體），分別從場(chǎng)地入口處以遮掩物區(qū)域?yàn)橹行?，同時(shí)反方向沿考核監(jiān)測(cè)區(qū)域四周先進(jìn)行測(cè)量（測(cè)量時(shí)儀器探測(cè)靈敏區(qū)對(duì)準(zhǔn)遮掩物），如果測(cè)量數(shù)據(jù)明顯高于本底水平，選擇數(shù)據(jù)低的方向靠近遮掩物。如測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)明顯升高，緩慢靠近遮掩物區(qū)域，出現(xiàn)數(shù)據(jù)明顯升高后再以遮掩物為中心對(duì)四周進(jìn)行測(cè)量，選取測(cè)量數(shù)據(jù)最低的方向靠近遮掩物區(qū)域。行進(jìn)過(guò)程中密切注意監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化。

4.3 遮掩物內(nèi)放射源位置判斷

靠近遮掩物過(guò)程中，如果遮掩物四周附近劑量率水平升高不明顯，此時(shí)放射源位置無(wú)法判斷。

靠近遮掩物過(guò)程中，如果在某監(jiān)測(cè)方向發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)值明顯增高，握住儀器旋轉(zhuǎn)360度，使探頭始終朝向自己正前方，并隨時(shí)觀察監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化，直至出現(xiàn)最小讀數(shù)時(shí)，監(jiān)測(cè)人員面向的方向?yàn)榉派湓此谖恢孟喾捶较?，畫出一條由儀器通過(guò)人體中心的直線，并在示意圖上標(biāo)注，此直線方向?yàn)榉派湓此谖恢梅较颉?/p>

在此方向上測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同距離的劑量率，再使用平方反比定律，可以推算出放射源的距離。

其中：

d1：離放射源較遠(yuǎn)一點(diǎn)M1的距離（m）；

d2：離放射源較遠(yuǎn)一點(diǎn)M2的距離（m）；

d：測(cè)量點(diǎn)M1和M2之間的距離（m）；

D1：測(cè)量點(diǎn)M1處的劑量率；

D2：測(cè)量點(diǎn)M2處的劑量率；

注：此方法中，由于遮掩物下情況不明，有可能使放射源周圍會(huì)產(chǎn)生不均勻的輻射場(chǎng)，會(huì)造成對(duì)放射源位置估計(jì)的不可靠。

4.4 放射源核素識(shí)別

鎖定放射源具體位置后，選擇從γ輻射劑量率最低的方向，緩慢靠近放射源。使用碘化鈉便攜式γ能譜儀對(duì)放射源進(jìn)行核素識(shí)別，判斷核素種類。

4.5 放射源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取和遮掩物區(qū)域外場(chǎng)地劑量率監(jiān)測(cè)

放射源位置確定后，如果放射源四周有較均勻的輻射場(chǎng)，且事故現(xiàn)場(chǎng)四周較遠(yuǎn)位置的放射性水平明顯高于環(huán)境本底水平，則判斷放射源為裸露狀態(tài)，則在放射源附近尋找劑量率最高點(diǎn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)距放射源的一定距離的γ輻射劑量率估算放射源的活度。如果放射源周圍只有一個(gè)方向存在明顯的劑量率升高，其他方向劑量率明顯較低，則判斷放射源位于屏蔽體內(nèi)，放射源出束口是打開的，則在放射源出束方向一定距離尋找劑量率最高點(diǎn)估算放射源的活度。

以遮蓋為中心，以間隔45°的八個(gè)方位為監(jiān)測(cè)線，測(cè)量周圍γ輻射劑量率數(shù)據(jù)，以此數(shù)值說(shuō)明監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)污染情況。

4.6放射源活度估算公式：

在放射源出束方向不同的適當(dāng)距離處，測(cè)量γ空氣吸收劑量率最大值Di，記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

根據(jù)公式：

計(jì)算出放射源活度。

式中：A0——放射源活度，Bq；

r——監(jiān)測(cè)點(diǎn)位與放射源的距離，m；

Di——距離放射源r時(shí)測(cè)得的γ空氣吸收劑量率，Gy/h；

D0——監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的環(huán)境本底，Gy/h；

Г——空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)，Gy·m2·Bq-1·s-1。

4.7 人員撤離

放射源處置完畢后，監(jiān)測(cè)人員對(duì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行輻射劑量率巡測(cè)，確?，F(xiàn)場(chǎng)未發(fā)生輻射污染。

5.監(jiān)測(cè)行動(dòng)與防護(hù)

監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)人員將監(jiān)測(cè)設(shè)備置于身體右前方，并遠(yuǎn)離身體。當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器讀數(shù)升高時(shí)，應(yīng)注意讓身體處于劑量率相對(duì)較低的位置，做好距離防護(hù)；監(jiān)測(cè)人員在保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況下，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)快速移動(dòng)，做好時(shí)間防護(hù)。