辐射防护

第44卷第S1期中英文目录

2024, 44(S1): 0-0.

摘要 ( 12 )

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放射性泄漏源参数反演方法综述

徐宇涵, 方晟, 董信文, 庄舒涵

2024, 44(S1): 1-7.

摘要 ( 12 )

PDF (2052KB) ( 1 )

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近些年来,未知来源的放射性泄漏事件引起了广泛关注。针对此类事件,由于核应急响应通常缺少源项输入,难以依赖大气扩散模型进行辐射后果评估,因此基于有限环境监测数据的放射性泄漏源参数反演方法成为研究热点。本文系统介绍了完整的泄漏源参数反演的完整框架,包括监测数据、先验信息、大气扩散模型和反演方法四大要素,并将反演方法分为迭代优化方法和贝叶斯推断方法两大类。本文对这两类方法进行了深入分析和比较,归纳总结了相关研究的最新进展,并在综合评估各类方法性能的基础上提出了未来的研究方向。

⁶⁰Co放射源辐照装置辐射场测量

王东玺, 孙涛, 刘海侠, 周红召, 李崇伟, 管弦

2024, 44(S1): 8-12.

摘要 ( 13 )

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放射性核素及辐照发生装置是产生参考辐射场的通用方式,根据国家标准要求,建立了一套γ射线参考辐射标准装置。介绍了γ射线辐照装置的结构组成、物理原理和技术路线,并利用经过校准的标准设备对⁶⁰Co辐射场进行测量。测量结果表明该辐射场的空气比释动能率符合距离平方反比规律(r²约为1);距离放射源1 100 mm处射束截面直径200 mm内空气比释动能率变化小于5%;快门过渡时间约为0.74 s。

铅冷反应堆容器外辐射场特性分析

翟梓安, 吴怡睿, 苗建新, 王霜, 李文瀚, 邓理邻, 陈鑫, 温兴坚, 余鸿

2024, 44(S1): 13-17.

摘要 ( 13 )

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铅冷反应堆作为第四代反应堆类型之一备受世界关注。由于铅冷却剂的中子、γ屏蔽性能与水截然不同,导致铅冷堆不同状态下反应堆容器外的辐射场情况与压水堆均有较大差别,压水堆的屏蔽设计经验不能直接应用于铅冷反应堆屏蔽设计。为满足第四代反应堆先进经济的屏蔽设计要求,屏蔽设计也需要更加精细和高效,因此开展反应堆容器外辐射场特性分析具有重要意义。本文选取典型铅冷反应堆侧部结构,建立一维计算模型,利用RMC程序详细分析了正常运行及停堆状态下铅冷反应堆容器外围辐射场的情况。首先,通过对比分析铅冷反应堆与压水堆正常运行时容器外围中子、γ通量密度结果,明确正常运行时屏蔽设计需要解决的主要矛盾。同时,通过分析外围γ射线的主要贡献来源,确定γ射线产生位置和产生原因。然后,通过对比分析铅冷反应堆与压水堆在停堆状态下的堆芯源项和反应堆容器活化源项,以及停堆后反应堆容器外的辐射场结果,确定铅冷反应堆停堆状态下的外围辐射场的主要贡献来源。最后,结合铅冷反应堆正常运行及停堆状态的辐射场特性,提出了铅冷反应堆屏蔽设计的思路方法。本文得到的铅冷反应堆辐射场特性分析结论适用于快谱、混合谱铅冷反应堆的屏蔽设计,为铅冷反应堆高效、经济的屏蔽设计打下理论基础。

基于准可逆方法的封闭空间放射性气溶胶溯源研究

张明昊, 吴荣俊, 陈艳, 倪木一, 蒋应伍, 王雨晴

2024, 44(S1): 18-23.

摘要 ( 11 )

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准确、快速地定位核设施内放射性源项的泄漏点对于确保相关运营维修技术人员的安全至关重要,核设施出现少量放射性泄露后,一般难以直接观察到源项的释放点。而利用场内的辐射监测数据,结合可逆的扩散模型反演计算,可间接获取源项位置信息。本文基于准可逆方法,考虑气溶胶颗粒重力沉降、布朗扩散等因素,结合Cunningham滑移修正颗粒所受阻力,开展封闭空间内放射性源项在对流扩散环境中的直接反演模拟研究。本文考虑了典型放射性气溶胶动力学参数,结合湍流场中的颗粒涡流扩散率,建立了颗粒污染物扩散的k-epsilon湍流方程和对流扩散方程。然后,通过时间步长的强制反转,并替换二阶扩散项为四阶稳定项来稳定方程的数值格式,进一步采用多传感器模式以降低测量误差的影响,从而得到多个假定源反演的准可逆方程。最后,利用计算流体动力学(CFD)计算的气流速度和下游传感器位置测量放射性污染物的“浓度-时间”信息为输入,选取合适的稳定系数,求解污染物源位置的后向概率密度函数(PDF),PDF最高的位置是定位的污染物源位置。通过对多个未知释放源进行分组的测试,说明了该模型具有一般适用性。结果显示,针对封闭空间内的对流扩散环境,本反演模型能较为准确追溯到颗粒污染物源项位置。

不同探源距下²⁴¹Am的α谱模拟与解析

潘蓝天, 李瑞, 范磊, 黄欣杰, 陈祥磊, 王轶, 刘兴宇

2024, 44(S1): 24-27.

摘要 ( 11 )

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本文研究了²⁴¹Am的α能谱,并对其产生过程进行了分析。在此基础上,推导了探测器响应函数,并针对²⁴¹Am的α能谱,基于指数函数卷积高斯函数建立了探测器响应函数模型。采用加权非线性最小二乘法获取模型参数,并使用Reχ²评估拟合优度。利用该模型对Geant4模拟得到的²⁴¹Am的α能谱进行重建,并研究了探测器与源之间的距离对拟合效果的影响。本文为搭建基于PIPS探测器的α谱仪和算法设计提供了理论指导。

定向探测器协同四足机器人的γ放射源搜寻技术研究

黄逸菲, 赵倩儒, 吴其超, 王忠海

2024, 44(S1): 28-34.

摘要 ( 13 )

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本文围绕γ放射源搜寻任务,研制了2×2CsI(Na) 阵列的γ放射源定向探测器,研究并验证了空间定向算法;基于ROS机器人操作系统,将定向探测器与国产宇树公司开发的四足机器人相结合,通过上位机软件设计,实现了集成通信连接、机器人运动控制、定向探测器功能设置、机器人运动状态监控等功能;开发了基于矩阵运算的放射源三角定位算法,仅需两个测量点的参数信息即可实现对放射源的空间定位。经实验验证,对于mCi级的¹³⁷Cs放射源,总测量时间在90 s以内,空间定位误差小于0.4 m。

基于IEC 61331标准的X射线防护服屏蔽性能测量研究

汤显强, 郭彬, 赵瑞, 李孟飞, 张璇, 刘博, 吴金杰

2024, 44(S1): 35-40.

摘要 ( 14 )

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利用数字X射线摄影技术(DR)对传统含铅材料的X射线防护服进行完整性检测,可以直观看出防护服是否存在缺陷。依据IEC 61331标准,建立窄射线束X射线铅当量测量条件,选取部分X射线防护服对其无缺陷和缺陷处进行铅当量测量。结果表明:选取的X射线防护服中实际铅当量大于或等于标称铅当量的占多数,测量值比标称值低5.4%以上时,认为该防护服达不到标称铅当量,其达标率为67%;防护服缺陷处的铅当量出现不同程度的降低,相比无缺陷处铅当量降低了10%~21%。

液闪萃取法测量水中镭-226的分析方法研究

郭琛, 杨海兰, 杨有坤, 保莉, 苟荣霞, 王瑞俊, 廉冰

2024, 44(S1): 41-45.

摘要 ( 12 )

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本文研究了水中镭-226的液体闪烁计数器测量方法,通过非水溶性闪烁液将镭-226的子体氡-222从水样中萃取进入闪烁液中,实现氡-222与水中其他干扰核素的分离。当镭-226与它的子体达到平衡后,通过液体闪烁计数器进行α/β甄别测量,测量氡-222、钋-218、钋-214的总α计数,间接得到水相中镭-226的活度浓度。结果表示:液闪对水中镭-226测量的淬灭很小,Quantulus 1220型液体闪烁计数器对本方法的测量本底为0.02 min^-1,测量效率在2.52~2.60之间,探测下限小于2 mBq/L,可以满足实际环境样品中镭的测量需求。

锶离子在斑马鱼体内的富集-排出规律及调控研究

薄宏宇, 丰俊东, 张晓红, 王维泰, 李骞, 刘亮, 何承宇, 田刘欣

2024, 44(S1): 46-52.

摘要 ( 15 )

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放射性锶具有亲骨性,因此其在生物体的转移参数是进行核设施辐射环境影响评价的关键参数。以斑马鱼为对象,探讨了其体内锶离子富集-排出规律,并评估了维拉帕米和金属硫蛋白在其中的调节作用。结果显示,将斑马鱼分别暴露于0、10、50、250 mg/L的锶溶液中,其富集速率常数和生物富集系数与锶离子的暴露浓度呈负相关;采用双向动力学模型进行模拟,得到理论富集平衡状态斑马鱼全鱼、骨和肝脏锶蓄积量与锶离子的暴露浓度和蓄积时间呈正相关,且蓄积速率随蓄积时间延长而减小;在同一锶浓度暴露水平下,斑马鱼及其组织器官锶蓄积量和蓄积速率从大到小为:骨＞肝脏＞全鱼,排出阶段速率为:全鱼＞肝脏＞骨。在50 mg/L的锶环境中,添加维拉帕米组全鱼、骨和肝脏锶蓄积量显著降低,添加金属硫蛋白组肝脏锶含量显著降低,显示维拉帕米对斑马鱼富集锶具有一定阻滞作用,金属硫蛋白对斑马鱼肝脏排出锶具有一定促进作用。

压水堆核电厂辐射防护设计平台的开发及应用

吕炜枫, 魏欣南, 李云飞, 熊军, 刘杰

2024, 44(S1): 53-59.

摘要 ( 14 )

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基于需求分析,对压水堆核电厂辐射防护设计进行了分析和归纳,得出并解决了核心技术问题,即:设计任务的在线开展及全过程记录、核电厂辐射防护设计的内外部协同和知识精准推送,进而建立了核电厂辐射防护设计平台,并利用核电厂压水堆设计项目对辐射防护设计平台进行了测试验证。

新型含钆镍基屏蔽材料组分配比研究

高静, 彭超, 梅其良, 黎辉, 郑征, 王梦琪

2024, 44(S1): 60-66.

摘要 ( 13 )

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基于蒙特卡罗粒子输运程序,建立了一种新型复合屏蔽材料组分配比研究方法与计算流程;通过对不同基体与掺杂元素的材料特性分析,初步筛选出复合材料基本组分,模拟计算了不同含Gd复合材料在典型中子与光子能量下的十分之一值层厚度,并与高硼钢的屏蔽效果进行对比分析。结果表明,含Gd镍基材料在各中子、光子能量下均表现出优良的屏蔽性能。针对镍基合金材料,计算分析Gd含量对该材料中子屏蔽性能的影响规律,研究发现随着Gd含量的增大,材料中子屏蔽性能先提升后下降,且中子屏蔽效果始终优于不含Gd的镍基材料,但存在掺杂量最佳值。

新型橡胶基柔性伽马射线屏蔽复合材料研制及示范应用

李玉龙, 张强, 刘夏杰, 刘峰, 严金煌, 李利

2024, 44(S1): 67-73.

摘要 ( 15 )

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为满足核电厂停堆检修期间辐射热点处伽马射线的屏蔽需求,采用混炼硫化工艺研制了一种以甲基乙烯基硅橡胶为基体,重金属铅为功能填料的新型柔性屏蔽复合材料,重点研究了不同铅粉含量、不同铅粉粒径对橡胶基柔性屏蔽复合材料屏蔽性能、力学性能的影响。实验结果表明:分别利用¹³⁷Cs、⁶⁰Co源进行伽马射线屏蔽性能测试,同厚度复合材料屏蔽性能随着铅粉含量的增加而提高,300目铅粉粒径更利于铅粉在基体中的弥散;复合材料密度、拉伸强度、硬度随着铅含量的增加而增加,而断裂伸长率随着铅含量的增加而减少。通过开展核电厂示范应用,证明新型柔性屏蔽材料能够快速完成安装并有效降低剂量率。

基于NSGA-Ⅲ的多目标中子屏蔽材料优化设计

姬俊杰, 李国栋, 韩毅, 池晓淼, 沈华亚, 孙岩松, 陈志伟

2024, 44(S1): 74-80.

摘要 ( 14 )

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针对车载/船载、空间等小型模块化核反应堆中子屏蔽设计中的减重降体需求,以碳化硼、铁、钨、铅、氧化铋、聚乙烯和NBS混凝土均匀混合的复合材料为例,开展材料组分和厚度的多目标优化模拟设计研究。基于MCNP5模型模拟计算结果训练自适应RBF神经网络剂量当量预测模型,预测相对偏差在-2%~2%之间。利用基于参考点的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅲ对屏蔽材料质量、体积和屏蔽性能3个目标函数进行优化,分析Pareto最优解集,验证优化方法的可行性,为中子屏蔽材料在实际工程应用中的的多目标优化设计提供方法和理论指导。

强辐射场机器人电机驱动器的设计

陈志伟, 韩毅, 李国栋, 池晓淼, 孙岩松, 杨明明

2024, 44(S1): 81-85.

摘要 ( 11 )

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电机是强辐射环境中作业机器人完成移动和各种操作必不可少的部件,为了使机器人具有更高的可靠性,以电机系统中的关键部分——电机驱动器为研究对象,开展了基于抗辐射加固的开发设计。通过商用成品(COTS)器件的耐辐射性能测试和筛选,基于器件本征耐辐射性能的驱动器电路分区布局设计,以及基于器件耐辐射性能和驱动器电路分区的屏蔽设计三个层面,设计出一款输出功率2 kW,可承受累积剂量超过2 000 Gy(⁶⁰Co)的三相直流无刷电机驱动器。其样机制造和相关测试验证将在后续开展。

CPR1000机组临停源项控制方式影响分析

宋云龙, 赵延鹏, 王亮

2024, 44(S1): 86-89.

摘要 ( 12 )

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机组临停的时间、机组模式以及采取的源项控制措施对机组源项均有影响。本文介绍并分析了某核电站两台CPR1000机组临停情况下被动选择不同源项控制措施后源项的差异情况,并给出了核电机组临停源项控制措施建议。

亚临界水热法固化处理含碘敷银硅胶

张玉钏, 冯亚鑫, 刘刈, 张赛, 王志鹏, 杨开迪, 郭鹏, 李宜宁, 张生栋, 张振涛

2024, 44(S1): 90-96.

摘要 ( 12 )

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利用亚临界水热条件下产生的羟基自由基可以加速反应进程,以NaAlO₂为原料处理自制的含碘敷银硅胶,加入质量分数5%的FD61玻璃粉作为添加剂形成了碘方钠石,对比了静态亚临界水热条件和动态亚临界水热条件下合成的碘方钠石固化体的物相、微观结构与形貌的差异。XRD结果表明动态亚临界水热条件下有利于形成碘方钠石;SEM-EDS结果表明,动态亚临界水热合成的碘方钠石形貌为规整的圆片状,粒径约为2 μm,碘元素在固化体内分布均匀;TG-DSC结果表明动态亚临界合成固化体热稳定性较好,超过850 ℃以上会发生分解;XPS结果表明碘方钠石中碘元素是以I^-存在的。可为亚临界水热条件低温快速处理含碘敷银硅胶提供了一定的理论参考。

放射性废树脂湿法氧化处理技术研究

张丽, 王建龙, 席亚慧, 韩旭, 秦翔, 闫晓俊, 柳兆峰, 高超, 郭喜良

2024, 44(S1): 97-101.

摘要 ( 12 )

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通过采用湿法氧化技术处理克级放射性废树脂,考察了反应体系的pH值、氧化剂浓度和滴加速率对废树脂降解效果的影响。结果表明当体系pH值为2、双氧水浓度为50%时,可实现废树脂的高效降解,降解效率达99%以上。在相同的工艺参数条件下,进行了不同类型的废树脂湿法氧化实验,降解效率均达到99%以上,表明湿法氧化工艺对不同类型树脂的处理具有兼容性。基于此,开展了废树脂千克级的工艺放大实验,湿法氧化工艺表现出良好的稳定性。

HF气体回收装置重复利用工艺设计

马彦, 闫汉洋, 肖建华, 常玉珍, 王洁钰, 龚路

2024, 44(S1): 102-107.

摘要 ( 12 )

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HF气体回收装置重复利用系统经过试验,从工艺流程、工艺参数、工艺设备、工艺方法、工艺控制等方面进行论证,设计出一套能够满足脱附工艺需求的工艺系统。工艺系统在生产规模、安全性和自动化方面均已达到成熟工艺标准。本文对HF气体回收装置重复利用系统运行情况进行了研究总结,对系统设备、工艺管线、集中传输及DCS控制、计算机工作站等进行工艺设计,对系统故障连锁保护部分进行设计,对系统创新及难点进行分析总结,通过实施效果验证,此工艺安全可行,可以满足设计要求。

伴生放射性废水的处理与排放

李洋, 廉冰, 王彦, 杨洁, 罗恺

2024, 44(S1): 108-110.

摘要 ( 13 )

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水途径是当前伴生放射性矿开发利用企业放射性核素环境释放的主要途径之一。为保护公众健康,国家近年逐步强化了伴生放射性矿开发利用辐射安全监管。但是,目前的环保标准中对伴生放射性废水如何处理及排放的规范不足。本文在分析我国伴生放射性废水的产生及排放状况的基础上,对如何规范伴生放射性废水的处理与排放提出了建议。

核设施退役安全评价体系初步研究

丁宏春, 毛毳, 贺芳

2024, 44(S1): 111-115.

摘要 ( 15 )

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核设施安全退役是核能健康、可持续发展的必要条件之一,目前我国尚未建立起完善的核设施退役安全评价体系,为确保核设施退役过程中人员及环境的安全性,开展核设施退役安全评价体系研究刻不容缓。基于这一现状,研究重点阐述了核设施退役安全评价的特性,这些特性使得核设施退役的安全评价与核设施运行时与一般工业设施的安全评价存在明显差异。总结提炼了核设施退役安全评价的一般流程与评价内容,及我国在此方面存在的不足及面临的挑战,为核设施退役安全评价的后续发展提供参考。

核电厂超声波在线去污技术应用实践

徐贤达, 邓克春, 王永辉, 洪彬龙, 宋沅泽, 张泽群, 郭飞

2024, 44(S1): 116-120.

摘要 ( 12 )

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介绍了某核电厂应用超声波在线去污工艺去除一回路管线中沉积的辐射热点的研究实践。研究选取超声功率60 W、100 W分别应用在26.7 mm、88.9 mm管线中的去污实践。实践表明,超声波在线去除热点效率可达60%～70%,较常规冲洗工艺效果明显。同时研究表明,超声波在线去污应用需综合考虑现场作业环境、超声功率、介质流速、核素沉积方式等因素,以使其发挥更好的应用效果。

铀矿和伴生放射性矿辐射事故应急几个问题的探讨

高思旖, 杨春, 谢树军, 廖运璇, 张爱玲, 李光辉

2024, 44(S1): 121-125.

摘要 ( 12 )

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本文分析了辐射事故相关的法律法规和标准,厘清了核事故、辐射事故、辐射污染事件与突发环境事件相关概念及其相互的关系,认为辐射污染事件和辐射事故具有同一内涵,提出了加强铀矿和伴生放射性矿辐射事故应急预案的管理、开展铀矿和伴生放射性矿辐射事故风险评估和推动铀矿和伴生放射性矿辐射事故应急演习的建议,供相关部门和从业人员参考。

基于电阻释光检测方法的辐射应急剂量评估特性

马蕾, 纪云龙, 王易龙, 陈淑年, 宁静, 郭俊旺

2024, 44(S1): 126-131.

摘要 ( 12 )

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针对核应急医学救援中伤员外照射剂量快速评估的需求,利用热释光(TL)和光释光(OSL)检测方法,对辐照后的表面贴片电阻器件进行了检测,观察了其用于辐射应急剂量评估的特性。实验结果表明,(1)检测效率方面,单个样品检测时间在100 s可以获得有效的辐射诱发信号;(2)信号稳定性方面,对于10 Gy照射的电阻进行热释光测量相对标准差为4.3%,光释光测量的相对标准差为3.4%;(3)剂量线性方面,在0~100 Gy范围内,热释光测量的线性相关系数为0.987 0,光释光测量的线性相关系数为0.997 5,线性度在较宽剂量范围内较好;(4)检测限,OSL方法约为0.12 Gy,TL方法约为0.02 Gy,满足急性放射病分类需求;(5)时间衰退特性,对于辐照后电阻样品的热释光和光释光检测信号,均呈现出先快后慢的衰减特点,可近似视为指数型衰减,进行剂量重建时需考虑时间衰减校正,但是在辐照发生7~10 d后,仍然具有作为剂量重建的灵敏度。

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