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氡实验室(氡室)的设计

氡室按体积来分:大型、中型(1立方米 ) 以及小型的氡室系统.( 0.1立方米) 。大型氡室系统能用于实验室之间的比对,大批量氡积累探测器和氡子体测量仪的刻度 , 以及不同氡浓度和温度、湿度条件下的各种科学实验和基础性研究,但它的建造价格较高。 小型氡室只适宜于各实验室自用,可进行一定氡浓度,温度和湿度范围内的各种实验及小批量的累积探测器的刻度。可根据历年外协花费与科学试验的次数进行效益与代价分析(附表格及分析报告),并考虑基地地处偏远,还有许多保密性质的工作等情况,建议建造中型氡室系统。
一.氡室的设计
氡室系统按照工作原理被分二类:循环法和排代法。在循环法中,氡浓度变化由氡源补给速度 、氡的衰变速度、系统的泄露率和吸咐速度,此系统不易控制,有很多影响因素, 建造价格相对高,但是容积可很大 。排代法氡室系统影响氡浓度变化的只有氡源,空气混合情况和气流流量的稳定性,其他的因素影响都很小,但它较适合于小型氡室。我们考虑使用循环方法兼排代法的综合方法,来满足我们的需要。
依照已建造的氡室系统的运行经验:稳定地产生氡空气流,用来快速地去除氡室内的停留空气;保证氡室的气流有短暂的停留时间和不高的线速度,氡室的温度和湿度在一定的范围内可调,并有一定的精度要求。 这是氡室的设计所必须考虑的。
 
1.氡室的结构设计                                   小型氡室
据已在运行中氡室的建造经验,氡室的箱体加工成长方体,两端为斛形的过滤段。安装双道密封门,氡室内设计便于刻度仪器用的支架和台面等,安装二个以上的透明观察窗。设计合理的许多口径的取样孔和必要的电缆穿孔等,并配备相应的材料。
氡室的密封性要求良好,采用如下设计方法:
( 1 )机械密封每块板的接口部位均采用橡皮垫加角钢并用螺丝固紧。
( 2 )对所有螺丝和内外接缝部位均进行真空脂和真空油密封。
( 3 )主要完成氡饱和曲线检验和氡室长期稳定性检验,提出可靠的科学依据。
2.源系统的设计
( 1 )氡源系统
采用新型固体氡源( 30 微居流气式氡源),建造氡源循环系统,并安装辅助设备,如泵与管路及流量测量系统等。对氡源要求较高:既向氡室提供所需要量的氡,也能以恒定的氡产生率向氡室补充氡,抵消氡室内的氡衰变和排放,在规定需要的时间内保持氡浓度的恒定。要求对建造的系统内做氡和氡子体浓度的稳定情况实验,为氡室的控制提供科学的数据和方法。
( 2 )气溶胶源系统
气溶胶发生器与空气压缩机和优化设计的管道布置构成气溶胶源系统。它的控制能产生稳定的气溶胶浓度,使气载的氡子体的平衡比达到合适的要求。
3.温度和湿度控制系统
温度调节采用常温控制空调和降低温设备及电加热器等。一般的实验所要求的条件下调节常温空调即可。湿度调节采用电加湿器和除湿机并辅助温度调节来完成。
4.监测系统的设计
(1)氡浓度的测量系统
(2)氡子体的监测系统
(3)气溶胶粒子浓度监测设备
(4)氡室内外的气象参数的监测设备
安装在实验室内的多个高精度数字温度湿度表以及氡室内的温度湿度传感器,对氡室内外温度湿度进行监测和调节。
采用热球风速仪对风速监测。
采用补偿压差计监测室内外的压差。
安装气压表对氡室外的实验室进行气压测量。
二.试验箱的设计
   整个氡室安装在可控制温度和湿度的专业试验箱内。
三.与所设计的氡室相关的实验设计与调试
 ( 1 )固体镭源稳定性的多次检测(定量)实验,要求误差小,不确定度好,并撰写测量数据分析报告。
 ( 2 )氡室中氡源含量的测定实验,要求二种以上的仪器比对测量,确定可靠的结果为计算的依据。
 ( 3 )氡的理论计算与氡室检测饱和性实验,并绘制曲线对比图。
 ( 4 )氡室板材对氡的吸附实验。
 ( 5 )氡室中氡浓度均匀性实验与处理方法的设计。在不同的方位安装小风扇并对各部分进行氡浓度的检测。
 ( 6 )在室内就温度、湿度和压力等的影响问题有相关专门实验设计。研究氡室运行过程中的操作注意事项等问题。
  (7)氡室的上室和下室的放射性平衡实验与讨论.
  (8)氡增长曲线的比率变化与目前测量仪器的相关问题的讨论.
  (9)氡室 (相当于大源) 与小源 (液体镭源) 标定氡探测器的差异性实验.
 (10)氡浓度波动性试验,考虑泵连续运行的不稳定性、供气系统的泄漏情况及排气管路的状态变化。
( 11 )氡室负荷试验。所刻度的探测器放置的数目不显著影响氡浓度(以活性炭累积氡探测器为例来试验)。要求连续一段的负荷运行考验。
四。所建造的氡室有如下的主要功能:
1.可以快速而准确地标定各种经典和累积氡测量方法及装置.
2.研究和对比各种氡法的性能和工作方法,进行有关的科学试验,以及某些应用基础理论问题的研究.
3.有多种供标定的氡含量(以氡浓度表示).
4.有进气和排气装置,以及排水孔,便于及时进行子体沉积物的清洗消毒.
5.可提供三种模拟的标定方案.
第一.探测器置于氡室顶盖,类似于加塑料布方法;
第二.探测器置于氡室中,类似于野外吊片测量;
第三.探测器置于氡室下室的顶盖上,类似于一般埋置探测器的方法.
6.可进行多种方法和多探测器标定。例如,可快速连续标定野外普查用的经典射气法仪器,一个工作日可标定型 20-40 种,其不确定度不超过土10%.
7.可用统一单位标定,便于方法间的客观对比.
8.可快速提供同一条件下的多项试验,以利科学研究.
9.氡室为活动式结构,可灵活变动位置.
五.所建氡室设计在以下各参数范围内可控制稳定的含氡空气:
(1)氡浓度     100—10000贝可/立方米      (可调)
(2)氡子体浓度 20—1000mwl
(3)气溶胶浓度 1000—50000个/立方厘米
(4)温度       -5—40摄氏度
(5)相对湿度   10—90%

注意:详细的工程设计与建造方案,请联系制造单位并签定合作协议。

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  • 公 司:中国辐射防护研究院
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