低能型区域γ辐射监测仪
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完成单位:西安中核核仪器股份有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-308
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
李明旭,花锋,黄浩坤,李宁,李朝辉,陈春峰,刘金辉,杜金健
项目概况
“低能型区域γ辐射监测仪”为国防科工局重点项目乏燃料后处理专项科研。设备主要用于环境或放射性工作场所的γ剂量率的监测,低能区域γ剂量率监测仪国外目前尚没有专门的测量仪表。相较与一般的γ剂量率监测仪,它的能量测量下限更低(10keV),通过低能γ射线的辐射水平反映超铀核素污染,及时发现区域环境中放射性水平的异常变化,确保区域环境内的人员免受高辐射剂量照射;同时保证核设施排出的气体放射性活度低于国家标准规定的限值,保护现场人员的安全,并为辐射防护和工艺流程的改进提供依据。
本文通过使用碲锌镉(CZT)探测器对低能X/γ射线的响应,CZT探头的入射窗为300μm的铍窗,入射窗对10keV的低能X/γ射线的透过率约为96.5%,因此该厚度的入射窗在保证机械强度的情形下,同时对10keV低能X/γ射线又有较高的透过率,能量下限从普通区域γ测量设备的50keV下沿到10keV,实现了低能γ辐射测量。在10keV~100keV我们采用CZT探测器,该能量段碲锌镉探测器的能量响应较好,当能量大于100keV时,射线穿透了碲锌镉探测器,导致碲锌镉探测器的探测效率降低,能量响应变差。所以当超过100keV的射线测量时,选用能量补偿型GM管探测器,实现对10keV~3MeVγ射线的探测。通过两路分段计数的模式,可以实现环境的剂量率范围的探测。具体实现方式为在10mm×10mm×10mm CZT晶体的阳极光刻两个电极,其中一个电极的尺寸是0.5mm×0.5mm,另一个电极10mm×10mm(扣除中间的1mm×1mm电极)。在CZT探头内集成两路前放,其中大电极与通道一相连,小电极与通道二相连。其中大电极的剂量测试范围为1μGy/h~300μGy/h,小电极的剂量测试范围为300μGy/h~1 Gy/h。通过大小两个电极之间的切换实现对1μGy/h~1Gy/h的探测。
低能型区域γ辐射监测仪研制圆满完成,并已实现工程化应用,乏燃料后处理项目已批量应用,产生经济效益近千万元。该项目填补了国内低能γ射线测量空白,该设备关键技术具备完全自主产权,已取得1项目发明专利和7项实用新型专利,发表论文3篇,国防科技报告1篇,设备已在乏燃料后处理项目中实现工程化应用多台套,后期可广泛应用于低能γ射线测量场所,已成为企业具有核心技术竞争力的产品。
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