异型管道内壁α活度测量扰动因素非线性校正方法研究与应用

The method of long range alpha contamination detection(LRAD) is mainly used for α activity measurement about surface contamination （e.g.internal surface of small diameter long pipe ）which is not easily close to or irregular geometry.The self-developed long range α contamination measuremen system is used as the tool for the study.The method aims at the distrbance factor complexity about pipe inwall α activity,on the basis of series experiments(distance, time, temperature, humidity ,flux ,tubing variety and tubing diameter),identifies and elaborates the uncertainties and changes of factors that infuence the precision.By simulating the air fluid and hysically caculating α particles ionization number in the air,an effective nonlinear correction model is put forward to realize automatically dynamic correction of LRAD measurment system, in order to enhance the precise for irregular pipe in different enrionment,and reduce the limit of detection.Finally it will build high precise LRAD measurement system by soft and hardware development.Verified test should be performed on-site measurement to enhance levels of technology that is α activity measurement for irregular pipe.

长距离α污染监测(LRAD)方法主要用于不易靠近或几何形状不规则的污染表面（如小直径长管道的内表面）的α活度测量，本项目以自主开发的长距离α污染测量系统为工具，针对管道内壁α活度扰动因素复杂并且校正困难的问题，以模拟异型管道内壁测量为试验对象，在系列试验（距离、时间、温湿度、流量及管径管材等）基础上，分析并查明影响测量精度的不确定因素及变化规律，通过空气流体模拟和α粒子空气电离物理计算，建立有效的非线性校正模型，实现LRAD测量系统自动动态校正，提高LRAD技术对不同环境异型管道测量对象的测量精确度，降低仪器检出限；最终通过软硬件开发建立高精度LRAD测量系统，并在现场测量进行验证试验，提高异型管道α活度测量的技术水平。

α粒子是一种高电离粒子，具有射程短，穿透力弱，电离能力强的特点。鉴于具有α放射性的微粒可能会被吸入到人体内部，给人体造成极大伤害，α放射性污染检测技术在燃料生产环节一直备受关注，近距离探测被污染物体表面α粒子的方法技术当前已经相对成熟，对于生产工艺中管道内壁的长距离探测α技术的需求日趋明显。LRAD（Long Rang Alpha Detection）技术是目前长距离探测α粒子的唯一可行技术。针对核设施退役中的仪器管道内壁和不规则污染面的低水平α放射性的探测难题，它能够实现安全、直接、快速检测，是一种方便、可靠的探测技术。. 影响LRAD系统探测管道内表面α粒子结果的关键扰动因素众多，例如：温度、湿度、源强、探源距等，这些扰动因素与测量结果之间具有非常复杂的非线性关系，因此，为了能够定量定位探测α粒子以及将来对仪器更准确的刻度、校正，探明这种非线性关系显得非常重要。. 为明确关键参数环境温湿度对测量结果的影响，在课题组前期研究基础上，主要进行实验室试验分析：获取了环境温湿度与测量值之间的变化规律，基于电离气体的复合理论，以及物理化学表面吸附现象理论，分析了测量值随温湿度变化的原因。将实验研究与数学分析相结合，创造性的运用波尔兹曼模型分析了两者对测量值的影响特征，发现此模型符合的很好；同时分析了温湿度变化与测量值的相关关系，得出它们之间有显著的负相关关系。通过环境温湿度随机变化测量的20组无单方面控制的情况，并用SPSS多元回归方法建立环境温湿度与单位活度测量值的类解析表达式： ，其复相关系数为0.756，决定系数为0.572， 经方差分析，F=11.353，P=0.001，通过显著性水平检验，表明回归方程有效。然后通过改变239Pu标准源在管道内的位置，从而得到不同位置时LARD测量电流值，再通过指数拟合得到探源距L与LARD测量系统电流测量值I之间的关系。然后利用电流值与距离、标准源活度之间的相互关系推导出仪器测量值与管道内α污染活度范围之间的关系，即当LRAD测量系统的电流测量值为I fA时，可以通过计算得出alpha源活度的最大值和最小值 。