專利名稱：水下輻射監測方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及輻射領域，特別涉及一種水下輻射監測方法及系統。
背景技術：
隨著核能與核技術利用的快速發展核安全逐漸被人們所重視。其中，應急輻射監測是核應急準備和響應中的必不可少的應急響應行動，可為輻射事故的探查、評價以及事故控制緩解行動和緊急輻射防護行動的決策提供依據。目前現有的水體放射性環境監測采用的方法有水下就地Y能譜測量方法和實驗室樣品分析。其中，實驗室樣品分析方法是核電站液態流出物常規監測方法。由于海洋中放射性核素含量比較少，通常需要大量采集當地海水，并通過放射化學前期處理富集樣品，最后用低本底伽瑪譜儀進行測量。由于需要樣品數量大、采樣比較困難，此方法采樣頻次一般都不高。但在事故情況下，采用這種方法很難實時監測到放射性流出物在海洋中的泄露。采用水下就地Y能譜測量方法是通過建設海洋放射性環境監測網絡，并使用碘化鈉等閃爍探測器探測海洋或其它水體中的放射性核素。而現有的Y能譜測量方法通常使用單一探頭進行輻射測量，存在測量效率有限的問題，同時其測量結果容易受到環境放射性因素的影響。
發明內容
本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。為達到上述目的，本發明一方面的實施例提出一種水下輻射監測系統，包括:探測模塊，用于探測水中輻射粒子發出的射線并將其轉換為電脈沖信號，其中，所述探測模塊包括多個探測器；脈沖處理模塊，用于對所述電脈沖信號進行放大和甄別以生成脈沖能譜數據；能譜分析模塊，用于通過反符合方法及虛擬效率刻度程序分析所述脈沖能譜數據以獲得放射性物質的核素活度濃度；電源模塊，用于為所述探測模塊、脈沖處理模塊和所述能譜分析模塊供電。根據本發明實施例的系統，通過多個探測器將水下輻射粒子發出的射線轉換為電脈沖信號進行監測，并由能譜分析模塊對測量信號進行分析，從而識別放射性物質的核素活度濃度，提高了系統的測量效率和核素分辨效果，同時還降低了環境放射性因素對測量結果的影響。本發明的一個實施例中，所述系統還包括:設置在所述脈沖處理模塊和所述能譜分析模塊之間的存儲模塊，所述存儲模塊用于存儲所述脈沖能譜數據，并將所述脈沖能譜數據提供給所述能譜分析模塊。本發明的一個實施例中，所述能譜分析模塊用于根據核數據庫的分析數據識別監測核素。本發明的一個實施例中，所述能譜分析模塊用于根據核素的虛擬效率刻度程序以獲得核素活度濃度信息。
本發明的一個實施例中，所述探測模塊還用于對所述電脈沖信號進行濾波。為達到上述目的，本發明的實施例另一方面提出一種水下輻射監測方法，包括以下步驟:通過多個探測器測量水中輻射粒子發出的射線并將其轉換為電脈沖信號；將所述電脈沖信號進行放大和甄別處理以生成脈沖能譜數據；通過反符合方法和虛擬效率刻度程序對所述脈沖處理數據進行能譜分析以獲得放射性物質的核素活度濃度。根據本發明實施例的方法，通過多個探測器對水下輻射粒子發出的射線并將其轉換為電脈沖信號進行監測，再進行能譜分析，從而識別放射性物質的核素活度濃度，提高了系統的測量效率和核素分辨效果，同時還降低了環境放射性因素對測量結果的影響。本發明的一個實施例中，所述方法還包括:所述多個探測器所測量的電脈沖信號存儲在存儲設備中之后，對所述電脈沖信號進行放大和甄別以生成脈沖能譜數據。本發明的一個實施例中，所述能譜分析為根據核數據庫的分析數據識別監測核素。本發明的一個實施例中，所述能譜分析為根據核素的虛擬效率刻度程序以獲得核素活度濃度信息。本發明的一個實施例中，所述多個探測器還對所述電脈沖信號進行濾波。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為根據本發明一個實施例的水下輻射監測系統的框架圖；以及圖2為根據本發明一個實施例的水下輻射監測方法的流程圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。圖1為根據本發明一個實施例的水下輻射監測系統的框架圖。如圖1所示，根據本發明實施例的水下輻射監測系統，包括探測模塊100、脈沖處理模塊200、能譜分析模塊300和電源模塊400。探測模塊100用于探測水中輻射粒子發出的射線并將其轉化為電脈沖信號，其中，探測模塊包括多個探測器，并且多個探測器對電脈沖信號進行濾波以防止自然因素對分析結果的影響。具體地，探測模塊的多個探測器將輻射粒子在探測器內部沉積的能量轉換為電脈沖信號，且該探測模塊的多個探測器可以是碘化鈉、溴化鑭、塑料閃爍體、硅、鍺、碲鋅鎘等中的一種或幾種制成。多探測器結構可以有效提高系統探測效率，并可以利用反符合工作方式降低系統福射本底。脈沖處理模塊200用于對電脈沖信號進行放大和甄別以生成脈沖能譜數據。
具體地，脈沖處理模塊對電脈沖信號經過放大、甄別和成型電路處理后存儲在存儲模塊中。存儲模塊與脈沖處理模塊相連。能譜分析模塊300用于通過反符合方法和虛擬效率刻度程序分析脈沖能譜數據以獲得放射性物質的核素活度濃度。具體地，存儲模塊與能譜分析模塊相連，其連接方式為有線連接方式，例如，USB/RS232/Ethernet等，或者是無線連接方式，例如，3G/CDMA/GSM/GPRS/無線電等。能譜分析模塊接收到脈沖能譜數據后通過自動尋找電脈沖信號的峰并與核數據庫的分析數據進行比較來識別監測核素。此外，能譜分析模塊還通過與核素的虛擬效率刻度程序的數據進行比較以獲得核素活度濃度信息。在本發明的一個實施例中，能譜分析模塊不但可以工作在“單晶”工作方式下，還可以工作在“反符合”工作方式下。單晶工作方式下，能譜分析模塊將多個探測器輸出的脈沖信號全部進行分析，進而增加了探測器的探測體積，因此可有效提高探測效率。反符合工作方式下，能譜分析模塊根據各個探測器的輸出數據，去除各探測器“同時”產生的信號，由此可減少康普頓散射和宇宙射線的影響，同時提高了系統探測效率。在本發明的一個實施例中，虛擬效率刻度程序可基于蒙特卡羅方法或數值積分方法，在水下測量環境中無法使用標準放射源對探測器進行探測效率刻度的情況下，通過模擬計算得到探測器的探測效率。探測器所得計數率除以探測效率即可獲得核素活度相關信息。此外，虛擬效率刻度程序還可自動扣除水體中4tlK核素的影響，有效提高系統測量靈敏度。電源模塊400用于為探測模塊、脈沖處理模塊和能譜分析模塊供電。具體地，電源模塊分別于探測模塊、脈沖處理模塊和能譜分析模塊相連并為其供電。根據本發明實施例的系統，通過多個探測器探測水下輻射粒子發出的射線并將其轉換為電脈沖信號進行監測，并由能譜分析模塊對測量信號進行分析，從而識別放射性物質的核素活度濃度，提高了系統的測量效率和核素分辨效果，同時還降低了環境放射性因素對測量結果的影響。圖2為本發明實施例的水下輻射監測方法的流程圖，如圖2所示，根據本發明實施例的水下輻射監測方法，包括以下步驟:步驟S101，通過多個探測器測量水中輻射粒子放出的射線并將其轉變為電脈沖信號，并且多個探測器對電脈沖信號進行濾波以防止自然因素對分析結果的影響。具體地，多個探測器將輻射粒子在探測器內部沉積的能量轉換為電脈沖信號，且多個探測器可以是碘化鈉、溴化鑭、塑料閃爍體、硅、鍺、碲鋅鎘等中的一種或幾種制成。多探測器結構可以有效提高系統探測效率，并可以利用反符合工作方式降低系統本底。步驟S102，將電脈沖信號進行放大和甄別處理以生成脈沖能譜數據。具體地，對電脈沖信號經過放大、甄別和成型電路處理后生成，脈沖能譜數據，并存儲在存儲設備中。存儲設備與脈沖處理設備相連。步驟S103，通過反符合方法對脈沖處理數據進行能譜分析以獲得放射性物質的核素活度濃度。具體地，通過自動尋找電脈沖信號的峰，并與核數據庫的分析數據進行比較來識別監測核素。還可以通過與核素的虛擬效率刻度程序的數據進行比較以獲得核素活度濃度信息。在本發明的一個實施例中，能譜分析不但可以工作在“單晶”工作方式下，還可以工作在“反符合”工作方式下。單晶工作方式下，能譜分析將多個探測器輸出的脈沖信號全部進行分析，進而增加了探測器的探測體積，因此可有效提高探測效率。反符合工作方式下，能譜分析根據各個探測器的輸出數據，去除各探測器“同時”產生的信號，由此可減少康普頓散射和宇宙射線的影響，同時提高了系統探測效率。在本發明的一個實施例中，虛擬效率刻度程序可基于蒙特卡羅方法或數值積分方法，在水下測量環境中無法使用標準放射源對探測器進行探測效率刻度的情況下，通過模擬計算得到探測器的探測效率。探測器所得計數率除以探測效率即可獲得核素活度相關信息。此外，虛擬效率刻度程序還可自動扣除水體中4°K核素的影響，有效提高系統測量靈敏度。根據本發明實施例的方法，通過多個探測器測量水下輻射粒子發出的射線并將其轉變為電脈沖信號進行監測，再進行能譜分析，從而識別放射性物質的核素活度濃度，提高了系統的測量效率和核素分辨效果，同時還降低了環境放射性因素對測量結果的影響。盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
權利要求
1.一種水下輻射監測系統，其特征在于，包括: 探測模塊，用于探測水中輻射粒子發出的射線并將其轉換為電脈沖信號，其中，所述探測模塊包括多個探測器； 脈沖處理模塊，用于對所述電脈沖信號進行放大和甄別以生成脈沖能譜數據； 能譜分析模塊，用于通過反符合方法和虛擬效率刻度程序分析所述脈沖能譜數據以獲得放射性物質的核素活度濃度； 電源模塊，用于為所述探測模塊、脈沖處理模塊和所述能譜分析模塊供電。
2.根據權利要求1所述的水下輻射監測系統，其特征在于，還包括: 設置在所述脈沖處理模塊和所述能譜分析模塊之間的存儲模塊，所述存儲模塊用于存儲所述脈沖能譜數據，并將所述脈沖能譜數據提供給所述能譜分析模塊。
3.如權利要求1所述的水下輻射監測系統，其特征在于，所述能譜分析模塊用于根據核數據庫的分析數據識別監測核素。
4.如權利要求1所述的水下輻射監測系統，其特征在于，所述能譜分析模塊用于根據核素的虛擬效率刻度程序以獲得核素活度濃度信息。
5.如權利要求1所述的水下輻射監測系統，其特征在于，所述探測模塊還用于對所述電脈沖信號進行濾波。
6.一種水下輻射監測方法，其特征在于，包括以下步驟: 通過多個探測器測量水中輻射粒子發出的射線并將其轉換為電脈沖信號； 將所述電脈沖信號進行放大和甄別處理以生成脈沖能譜數據； 通過反符合方法及虛擬效率刻度程序對所述脈沖處理數據進行能譜分析以獲得放射性物質的核素活度濃度。
7.根據權利要求6所述的水下輻射監測方法，其特征在于，還包括:所述多個探測器所測量的電脈沖信號存儲在存儲設備中之后，對所述電脈沖信號進行放大和甄別以生成脈沖能譜數據。
8.如權利要求6所述的水下輻射監測方法，其特征在于，所述能譜分析為根據核數據庫的分析數據識別監測核素。
9.如權利要求6所述的水下輻射監測方法，其特征在于，所述能譜分析為根據核素的虛擬效率刻度程序以獲得核素活度濃度信息。
10.如權利要求6所述的水下輻射監測方法，其特征在于，所述多個探測器還對所述電脈沖信號進行濾波。
全文摘要
本發明提出一種水下輻射監測方法及系統。其中，系統包括探測模塊用于探測水中輻射粒子發出的射線并將其轉換為電脈沖信號，其中，探測模塊包括多個探測器；脈沖處理模塊用于對電脈沖信號進行放大和甄別以生成脈沖能譜數據；能譜分析模塊用于通過反符合方法和虛擬效率刻度程序分析脈沖能譜數據以獲得放射性物質的核素活度濃度；電源模塊用于為探測模塊、脈沖處理模塊和能譜分析模塊供電。根據本發明實施例的系統，通過多個探測器將水下輻射粒子發出的射線轉變為電脈沖信號進行監測，并由能譜分析模塊對測量信號進行分析，從而識別放射性物質的核素活度濃度，提高了系統的測量效率和核素分辨效果，同時還降低了環境放射性因素對測量結果的影響。
文檔編號G01T1/167GK103197338SQ20131013897
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優先權日2013年4月19日
發明者程建平, 袁宏永, 李君利, 曾志, 馬豪, 梁漫春, 張輝, 邱睿 申請人:清華大學
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