静电收集法测氡采集空气的除湿新技术研究.pdf

第卷第期年月核电子学与探测技术 静电收集法测氡采集空气的除湿新技术研究蒲潇彭国文王攀，王晓琼，周暴（南华大学，衡阳；核工业北京化工冶金研究院，北京；中核控制系统工程有限公司，北京；中核安徽计量检测有限公司，阜阳）摘要：针对我国使用传统除湿方法的测氧仪携带不便、成本高的弊端，探讨了一种基于静电收集法的内循环式测量氡气的除湿新技术。经测试，其仪器样机在标准模式和测量模式的均小于，表明其未受湿度变化影响。并将样机与进行实际应用对比后 发现，在相对湿度为的铀矿井现场环境中，样机与的氡测量结果基本一致，使用的干燥剂约是干燥剂用量的。关键词：静电收集法；氡气；内循环式；除湿中图分类号：文献标志码：文章编 号：（）氡是构成天然辐射本底的主要成分，是辐射环境监测的重要内容之一。目前，基于不同测量原理和方法的测氡仪有许多，依据静电收集法的测氡仪应用最为广泛。然而，大部分基于静电收集法的空气中氡浓度测量仪，其探测灵敏度十分依赖环境湿度。实验表明，相对湿度（）降低，仪器的校准偏差将达到，将会导致校准结果不准确，这在氡室仪器校准及性能测试过程中是不允许的。本文在静电收集法的基础上，提出了内循环式测量氧气除湿技术实验原理，通过实验室除湿效果测试和现场实际测试对比，表明内循环式除湿方法相较传统除湿方法效率更髙、成本更低，具有实际推广意义。传统除湿方法目前，用于空气中氡浓度测量的传统除湿收稿日期作者简介：蒲潇（），女，陕西西安人，在读硕士研究生，攻读方向为资源与环境及安全工程方面的研究。方法的测氡仪主要是在空气进口处设置一干燥管（内装干燥剂），仪器吸人的空气都会经过该干燥剂，使得测量室内空气中的相对湿度 低于，从而减少了环境湿度对其测量结果的影响。图列出 了传统测氡仪（）除湿方法的流程图。但使用传统除湿方法的测氡仪存在弊端，由于测量的需要，测氡仪需要将空气通过干燥剂抽入到探测室的方式来测量氡浓度。这表明抽人多少气体就需要干燥多少气体，采用上述干燥方法进行连续监测时需要大量干燥剂，同时外出现场测量时也需携带沉重的干燥剂，对于实际应用来说既不方便成本又高。因此需要创新一种干燥效果好、用量小、携带方便的氡测量除湿办法及应用仪器。内循环式氡气测量除湿方法本文研究的氡气测量除湿技术方法是基于静电收集法，采用内循环式，通过两个电磁阀调节气路走向，先抽气采样再内循环干燥，完成待测空气样品 的除湿。图为内循环式氡气测量除湿技术原理图。具体操作步骤为：含氡空气经过氡子体过滤器流量计第一电磁阀测氡室泵第二电磁阀，最后排人大气环境中。待测氡室内空气全部被置换为与外界空气中氡浓度相同的空气后，然后转换两个电磁阀气路使测氡室内空气经由干燥管（内装干燥剂）形气干燥即可对样品开始测量，干燥的空气体积相较传统法明显减少。图传统除湿方法流程图图内循环式氡气测量除湿技术原理实验中，依据内循环式除湿技术原理，研制了氡测量仪器样机，如图所示。样机可根据检测需要选择标准测量模式和快速测量模式，且仪器内置湿度探测器，经系统循环测试，相对湿度可降低以上。图干燥管实物图除湿效果测试除湿效果测试所选择的氡室参考环境为空气相对湿度（条件），（条件）、（条件），氡浓度稳定在，每个条件仪器样机以标准模式和快速模 式各进行次测量。评价方法是计算个湿度条件下氡浓度测量结果的相对标准误差，如果该值与仪器测量计数的统计涨落相当，表明二者在测量误差范围内没有湿度效应。表列出了标准测量和快速测量两种模式下，个不同湿度条件的氡浓度测量结果，以及按所述湿度效应评价方法数据处理得到的评价结果。表湿度效应 测试结果和评价结果测 量模式相对湿度相对湿度相对湿度平均值标准模式（）快速模式（）从表可知：在所测试的相对湿度范围内小于，测试结果未受湿度变化的影响，这表（），标准模式和测量模式的均明仪器样机的标准测量模式和快速测量模式在测量误差范围内没有湿度效应，满足实际空气中氡浓度测量仪的除湿需要。应用应用现场测试地点分别设在某矿的矿井平砸、中段西回风井、中段东号采 场，测试地点的相对湿度 范围为，其中中段西回风井的相对湿度达到了。在每个测试点测量个平行样，采用本文研究的内循环式测氡仪和传统测氡仪（）两种仪器在每个测试点同时进行对比测量。仪器测量模式采用标准测量，干燥剂为硫酸钙。氡测量对比仪器氡测量仪的干燥剂 为硫酸钙，测量模式为，测量周期。测试结果见表。表现场测试结果测量地点内循环式对比仪器氡相对偏差氡浓度（）（氡）测量氡浓度值（？）平砸湿度中段西回风井湿度中段东号采场湿度表注：表中数据均为次平行样测量的平均值。为次平行样测量结果的相对标准误差。从表可知：内循环式与对比仪器的测量结果相对偏差均小于，说明其与对比仪器测量结果基本一致，结果可信；在中段西回风井高湿度环境下（：）的氡测量值与的偏差仅有，表明仪器在高湿环境下测量 无湿度效应，且使用的干燥剂 约是干燥剂用量的；通过现场应用对比测试表明，在南方矿井高湿度、多水的环境下，仪器依然可正常工作，测量结果准确。结论为满足空气中氡浓度测量仪在实际使用中的除湿要求，确保氧浓度测量实际应用的高效性，本文研究的内循环式氡测量除湿方法在不影响氡浓度测量准确度的前提下，其循环系统可有效降低干燥剂的使用量，减少了成本，也减小了测氡仪的体积和重量，有效提高了氡测量仪的便携性和测量效率。实验室除湿性能测试和现场实际应用表明，内循环式除湿方法效果好，成本小，操作方便，具有实际推广意义。参考文献：茅钰才，王云祥，张磊，等基于土壤氡源的湿度可调控的氡室系统？辐射防 护，（）：谭亿平，刘良军，周剑良静电收集法在测氡中的应用与研究核电子学与探测技术，（）：谭延亮，肖德涛，赵桂芝，等静电收集法测量氡浓度的两种技术路线比较辐射防护，（）：，郑永明，方方，周伟，等单片机氡室温湿度智能控制的方案设计与实现铀矿冶，（）马若云，张磊，郭秋菊基于测氡仪的气体准确 测量研究原子能科学 技术，（）：，（）：，（，；，；，；，）：，：；