淺談電離輻射環(huán)境監(jiān)測方法的研究

王建超 陳杰 鐘耕輝 周海強(qiáng) 董濤

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，核技術(shù)應(yīng)用不斷發(fā)展壯大，對輻射環(huán)境質(zhì)量造成了一定的影響，公眾以及社會對輻射環(huán)境提出了更高的要求，處于這種環(huán)境下，輻射環(huán)境監(jiān)測也愈顯重要，本文是對電離輻射環(huán)境監(jiān)測方法進(jìn)行了重點分析和研究。

關(guān)鍵詞：電離輻射；環(huán)境監(jiān)測；物理方法

引言

輻射是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀事物。在我們賴以生存的環(huán)境中，輻射無處不在。按照輻射作用于物質(zhì)時所產(chǎn)生的效應(yīng)不同，人們將輻射分為電離輻射與非電離輻射兩類。電離輻射包括宇宙射線、X射線和來自放射性物質(zhì)的輻射，是指攜帶足以使物質(zhì)原子或分子中的電子成為自由態(tài)，從而使這些原子或分子發(fā)生電離現(xiàn)象的能量的輻射，其所產(chǎn)生的電離會作用于生物機(jī)體造成一定的損壞。為此，對于環(huán)境之中的電離輻射進(jìn)行有效的監(jiān)測可謂是十分的重要。電離輻射環(huán)境監(jiān)測方法包含較多，主要是對環(huán)境本底、樣品以及輻射工作場進(jìn)行測量與分析。

1、電離輻射環(huán)境外照射測量

人類主要接收來自于自然界的天然輻射，它來源于太陽，宇宙射線和在地殼中存在的放射性核素鈾系、釷系、40K以及從自然界溢出的氡。人工輻射主要來源于石油勘探、工業(yè)分析與檢測、醫(yī)學(xué)診斷與治療、農(nóng)業(yè)選種育種和科學(xué)研究等多種行業(yè)所使用的放射源及射線裝置。電離輻射產(chǎn)生的α、β、γ、X射線以及中子輻射一般情況下都是能夠使用探測設(shè)備直接進(jìn)行測量的。

1.1測量γ輻射空氣吸收劑量率

進(jìn)行這一測量的主要目的就是為了能夠得到輻射環(huán)境相關(guān)資料，同時對其有可能會對環(huán)境造成的污染進(jìn)行有效的監(jiān)測。測量γ輻射空氣吸收劑量率所使用儀表主要有三種類型，其分別是高氣壓電離室型、計數(shù)管型與閃爍體型，而這三種類型優(yōu)缺點也存在不同。其中，高壓電離室的特征就是具備較為持久的穩(wěn)定性、靈敏度較高、影響較強(qiáng)、能量相應(yīng)也較為良好，尤其是對于宇宙射線以及γ射線電離成分劑量響應(yīng)可謂是十分的接近；閃爍體劑量率儀優(yōu)點是靈敏度高、特性較好、便于攜帶，但是其對于宇宙射線的響應(yīng)通常都需要依賴于其它儀表來進(jìn)行修正，并且還會在使用過程中受到一定溫度環(huán)境的影響；計數(shù)管型γ射線劑量率儀的優(yōu)點是穩(wěn)定性較好、脈沖輸出信號大、功耗低、溫度適應(yīng)性較強(qiáng)為主，在實際應(yīng)用過程中會借助于能力補(bǔ)償技術(shù)來對能量響應(yīng)特性進(jìn)行有效改善，但是這一種儀器在使用過程中，對于γ射線計數(shù)效率和宇宙射線高能帶電粒子相差較大。由此可見，在實際選擇測量設(shè)備的時候還是要結(jié)合實際情況來進(jìn)行合理的分析。

1.2測量輻射環(huán)境γ外照射累積劑量

開展這一測量工作，其主要的目的就是通過對環(huán)境或輻射工作人員某一段時間內(nèi)所吸收輻射劑量總和進(jìn)行分析和評價。一般情況下在對環(huán)境累積劑量進(jìn)行測量的時候，大多會使用熱釋光劑量計來進(jìn)行測量，探測元件在輻射場中，能夠?qū)⑺邮艿囊徊糠州椛淠苜A存起來，當(dāng)對探測器進(jìn)行加熱時，這些輻射能以光的形式放出，發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光總量與吸收劑量成正比，因而可測得輻照劑量。

1.3中子劑量率測量

中子輻射場劑量測量方法有很多種，但目前國際上公認(rèn)的方法是雙電離室方法.為了確定測量中子劑量率，在測量過程中一般應(yīng)對電離室通以和電離室壁相同成份的氣體，為此需要制作流氣型組織等效電離室、石墨電離室、鉛電離室和鎂電離室.要準(zhǔn)確測量中子輻射場的中子劑量和T劑量，還需要準(zhǔn)確確定電離室的一系統(tǒng)修正因子：壁吸收修正因子、復(fù)合修正因子、電離室桿散射修正因子、溫壓修正因子及組織等效電離室對中子的靈敏度因子和不含氫電離室對中子的靈敏度因子。

1.4表面沾污α、β測量

表面放射性物質(zhì)非固定污染限值，《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》GB18871-2002規(guī)定表面污染水平可按一定面積上的平均值計算：皮膚和工作服取100cm2，地面取1000cm2。因此點位應(yīng)選擇在污染較嚴(yán)重的部位。一般應(yīng)先用儀器進(jìn)行巡測，然后再測量?？紤]到α粒子在空氣中的傳能線密度很大，射程極短。儀器探頭應(yīng)盡量貼近被測物體表面。一般為5mm，與儀器檢定狀態(tài)時狀態(tài)相同。當(dāng)測量很低水平的表面污染時（<0.37 Bq？cm-2）且測量面積較大時，應(yīng)該很慢地移動探頭，在每一塊測量區(qū)域上至少要停留10秒鐘以上。如用擦試法進(jìn)行間接測定，應(yīng)說明擦試材料、潤濕劑，確定去除因子。

2、環(huán)境樣品總放射性測量

2.1測量總α放射性

對環(huán)境介質(zhì)中所存在的總α放射性進(jìn)行測量是環(huán)境放射性監(jiān)測中較為常用的手段。在實際測量過程中可以從以下幾點著手：首先，需要明確測量方式，一般情況下在對α放射性進(jìn)行測量的時候，其主要有三種測量方式，分別是中間層厚度樣法、厚層樣法、薄層樣法，而對于方式的選擇關(guān)鍵還是看各級樣品的厚度。其次，還需要對α標(biāo)準(zhǔn)源與效率的測定方式進(jìn)行選擇，通常不同核素的α粒子，其能量之間的差異性也十分顯著，所以樣品的厚度以及儀器對于探測效率以及離子能量之間的關(guān)系很緊密。實際操作過程中應(yīng)準(zhǔn)確稱取適量標(biāo)準(zhǔn)粉末源，均勻鋪在測過α放射性本底值的不銹鋼測量盤內(nèi)，加入數(shù)滴無水乙醇制成厚度大于有效厚度的標(biāo)準(zhǔn)源。因為源的重量嚴(yán)重影響α粒子的計數(shù)效率，因此刻度α測量儀用的標(biāo)準(zhǔn)源必須與樣品源有相同的重量。用低本底α測量儀測量標(biāo)準(zhǔn)源的α計數(shù)率，同時測量本底計數(shù)率，計算出計數(shù)效率。

2.2測量總β放射性

在對總β放射性進(jìn)行測量的時候需要注意，β離子的能量大多是連續(xù)譜，不同核素發(fā)射出來的β離子最大能量之間的差異性也是十分顯著的，相比較于α離子而言，β離子的貫穿能力明顯要強(qiáng)得多，所以在進(jìn)行監(jiān)測的時候不適合使用薄樣法、飽和層法來進(jìn)行測量。通常情況下，在進(jìn)行測量的時候大多是在樣品盤中將樣品均勻的鋪好，并且還會對其厚度進(jìn)行有效控制，假設(shè)太厚的話就會直接損失低能β，從而引發(fā)較為嚴(yán)重的測量誤差。為此，在對β標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行選擇，亦或者是對其效率進(jìn)行測定的時候，一般都會以KCL來作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來作為刻度儀器的總β探測效率，β標(biāo)準(zhǔn)源則是40K、KCL 粉末、以及 90Sr- 90Y。實際操作中，取一定量KCl標(biāo)準(zhǔn)粉末源放入瑪瑙研缽內(nèi)研細(xì)，轉(zhuǎn)移至瓷蒸發(fā)皿中，并置于電熱恒溫干燥箱內(nèi)120℃烘30min。取出放入干燥器中冷卻至室溫。稱取適量的KCl標(biāo)準(zhǔn)粉末源，均勻鋪在測過β放射性本底值的不銹鋼測量盤內(nèi)，加入數(shù)滴無水乙醇制成與樣品源厚度相等的標(biāo)準(zhǔn)源。在與樣品源相同的幾何條件下，用低本底β測量儀測量標(biāo)準(zhǔn)源的β計數(shù)率，算出β計數(shù)效率。

2.3同時測量環(huán)境樣品總α、總β

一般情況下，在對總α、總β進(jìn)行同時測量的時候，均可以使用平面型半導(dǎo)體探測器、閃爍探測器，亦或者是正比計數(shù)器來實現(xiàn)同時測量的目的。

3、結(jié)語

綜上所述，一般情況下環(huán)境中的電離輻射主要是以α、β、γ，中子射線為主，本文主要是對電離輻射環(huán)境監(jiān)測過程中常用的物理方法進(jìn)行了分析，希望能夠以此來熟悉對電離輻射環(huán)境的監(jiān)測，這樣相關(guān)工作人員就能在實際工作過程中獲得較為準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

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