一种新型氡子体采样装置的测试研究

吴亚琴1，2　魏诗程1，2　罗齐彬1，2　吴思远1，2

（1.东华理工大学，江西 南昌 330013；

2.教育部核技术应用工程研究中心〈东华理工大学〉，江西 南昌 330013）

【摘要】氡子体的测量对环境氡暴露危害的评估具有十分重要的意义。氡子体的采样技术是实现氡子体准确测量的关键步骤，本文通过实验测试，对800Bq/m-3、1500 Bq/m-3、3000 Bq/m-3 、4500 Bq/m-3和6000 Bq/m-3五个不同氡浓度情况下的测试结果进行分析，结果表明：测试结果随氡浓度的升高呈近似线性增长，符合氡及其子体的测量规律。且修正结果与理论计算值非常吻合，说明该装置用于氡子体的采样是可行的。

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关键词 氡子体；采样；测量

0　引言

氡是人类所受天然辐射最主要的来源之一。氡衰变放出的短寿命子体可随呼吸进入人体，沉积在肺部，造成内照射[1]。因此，氡子体浓度的测量对氡暴露危害的评估具有十分重要的意义。

氡子体的测量主要包括采样和测量两个过程[2]。在氡子体测量仪的开发研制过程中，为了实现氡子体浓度的准确测量，对氡子体的采样过程进行研究是十分必要的。本文利用一种新型的采样装置在氡室中进行采样测试，分析讨论了不同氡浓度条件下的测试结果。

1　测试原理

氡及其子体的测量遵守放射性衰变的普遍规律。实际测量中，一段时间内的总α积分计数可由式（1）计算出[3]。

式中，v表示取样流速，E表示仪器的计数效率，η表示滤膜的过滤效率，Kα表示滤膜对α粒子的自吸收修正系数。gi和φi分别表示采样和测量的时间因子。

本文采用积分谱仪法对采样片进行测量。式（1）的C2、C3、C4可由下式计算得到：

G1表示采样结束后2min-5min20s 内218Po的α计数，G2表示采样结束后2min-5min20s 内214Po的α计数，G3表示采样结束后20min-26min40s 内214Po的α计数。通过实验测量出G1、G2和G3的值，联解式（1）和式（2）便可得出2min-5min20s内的总α计数。

2　实验仪器及方法

2.1　实验仪器

实验使用的仪器有：课题组自主研发的新型氡子体采样装置一台，美国TSI公司生产的3079型气溶胶发生器一台以及美国ORTECT公司生产的单道α谱仪一台。仪器的工作原理分别参看文献[4-6]。

2.2　实验方法

本实验是在HD-6型氡室中进行采样测试的。首先，取出氡子体采样装置的采集卡，然后将氡子体采样装置放入氡室中。3079型气溶胶发生器用蒸馏水清洗后，再用5%的NaCl溶液润洗3次，最后装入适量的5%的NaCl溶液一并放入氡室中。关闭氡室的检修门和过渡室，气密性检测合格后方可进行补氡。

实验中，首先将氡室温度稳定在25℃，湿度稳定在20%，然后设置补氡并将氡浓度稳定在800Bq/m-3。氡浓度基本稳定后，开启气溶胶发生器，为了使氡室中的氡和氡子体浓度达到平衡或近似平衡状态，至少需要等待130min才可进行采样[7]。为了使实验结果更加准确，采样在3h以后进行。采样时，先将铝制采集片卡入采集卡中，通过过渡室放入采样装置中，连续采样10min。采样结束后，立即将采集卡从氡室中取出，放入事先预热好的α谱仪中。自采样结束后2min-5min20s和20min-26min40s内测量，保存测量结果G1、G2和G3[3]。α谱仪计数软件的界面如图1所示。为保证采样结果的可靠性和准确性，重复采样测量5次。采样结束后，关闭气溶胶发生器，并将氡室内的氡排出至本底水平。清洁氡室后，分别将氡浓度稳定在1500Bq/m-3、3000Bq/m-3、4500Bq/m-3和6000Bq/m-3，重复上述步骤进行采样测量。

3　结果与分析

实验完成了800Bq/m-3、1500Bq/m-3、3000Bq/m-3、4500Bq/m-3和6000Bq/m-3五个不同氡浓度情况下的采样测试。表1列出了800Bq/m-3时的采样测试结果。

从表1可以看出，虽然每次测量的值存在差异，但单次采样测量之间的值都比较接近，其原因主要是放射性原子核的衰变是一个随即事件，因此测量值会表现出一定的统计涨落。这表明测试结果符合放射性测量的规律。

不同氡浓度下5次采样测试结果的平均值见表2。将表2中的各项结果代入式（1）和式（2）中，联合求解出总的α计数，结果见表3。修正系数取0.58时，修正后的测量值与理论值之间的对比如图2所示。从图2可以看出，随着氡浓度的升高，总的α计数呈近似线性增长。同时，修正后的结果与理论计算值吻合的非常好，说明该装置的采样结果能反应出真实的氡子体浓度。

4　结论

上述结果与分析表明，利用该装置对氡子体进行采样是可行的。本次实验是在密闭氡室中进行的，环境温度、湿度和氡浓度等因素均有稳定的控制，测试条件比较特殊。而温度、湿度和气溶胶的性质等因素对氡子体采样性能的研究还有待进一步研究。

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参考文献

［1］United Nations scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation．Sources and effects of ionizing radiation: Sources[M]．United Nations Publications，2000．

［2］阿不都莫明·卡地尔,张磊,郭秋菊.氡子体浓度准确测量方法研究[J].辐射防护,2014,34(5):297-303.

［3］张智慧.空气中氡及其子体的测量方法[M].北京:原子能出版社,1994.

［4］张雄杰,王仁波,汤彬,等.离子喷涂式氡子体采样方法研究[C]//第三次全国天然辐射照射与控制研讨会论文集,2010.

［5］TSI. Model 3079 Portable Atomizer Aerosol Generator Operation and Service Manual[Z]. P/N 1930070，Revision D，November 2010.

［6］康玺,肖德涛.氡子体α能谱法测量仪器探测效率的测定[J].核技术,2005,28(9):700-703.

［7］张雄杰,张叶,汤彬,等.密闭型氡室中放射性平衡变化规律的探讨[J].核电子学与探测技术,2012,32(2):192-195.

［责任编辑：汤静］