專利名稱：一種管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種α表面污染的測(cè)量裝置，尤其是涉及一種管道內(nèi)壁α表面 污染的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
核設(shè)施退役過程中將拆除大量管道，這些管道的α表面污染測(cè)量非常重要，測(cè)量 結(jié)果直接決定其后續(xù)的處理工藝的選擇。α粒子在空氣中的射程很短，為提高探測(cè)靈敏度， 以往需將探測(cè)器盡量靠近α源，這給某些實(shí)際工作帶來很大的不便，尤其是測(cè)量管道內(nèi)壁 時(shí)很多情況下難以辦到。由于α粒子的射程極短以及貫穿能力較弱，因此在直接測(cè)量α粒子的活度時(shí)有 如下限制條件一是要采用薄窗探測(cè)器；二是探測(cè)器與被測(cè)表面有距離限制(一般小于3-5 厘米)；三是被測(cè)物體表面需要盡量平整。上述限制條件給某些實(shí)際測(cè)量工作帶來了很大 的不便，甚至在很多場(chǎng)合下難以實(shí)現(xiàn)。例如，對(duì)包含不平整或不規(guī)則表面的物體，如常用工 具、機(jī)器零部件、管道內(nèi)壁等直接測(cè)量其α輻射，進(jìn)而計(jì)算其表面污染程度難以得到準(zhǔn)確 的結(jié)果。由于管道內(nèi)壁為基本封閉的空間，又全部是曲面，常規(guī)的測(cè)量方法，如擦試法、將 探測(cè)器伸入管道等方法難以達(dá)到上述對(duì)測(cè)量條件的要求，獲得的數(shù)據(jù)不能為后續(xù)處理工續(xù) 的選擇提供充分的依據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)是提供一種管道內(nèi)壁α 表面污染的測(cè)量裝置，該裝置能夠根據(jù)α粒子在空氣中產(chǎn)生的電離離子對(duì)的電離電流與 α粒子的活度之間的關(guān)系，通過測(cè)量出電離電流，進(jìn)而能夠間接地測(cè)量出管道內(nèi)壁α表面 污染。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，包括被測(cè)管道，在所述被測(cè)管道入口處設(shè) 有用于過濾空氣中灰塵和離子對(duì)的過濾器，所述過濾器和被測(cè)管道入口密封連接；在所述 被測(cè)管道出口處設(shè)有管道適配器，所述管道適配器一端與被測(cè)管道出口密封連接，在管道 適配器另一端設(shè)有電離室，在所述電離室靠近管道適配器一端設(shè)有用于捕集電離離子對(duì)、 且能夠使捕集到的電離離子對(duì)產(chǎn)生電流并能夠測(cè)量該電流的離子捕集器，在電離室另一端 設(shè)有使空氣流從測(cè)量裝置內(nèi)部穿過的風(fēng)機(jī)。如上所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其中，過濾器包括柜架，以及通過 絕緣子固定在柜架的頂板和底板之間的、由金屬柵網(wǎng)和金屬柵網(wǎng)四周的矩形金屬邊框組成 的電極板；所述電極板加高壓形成正極，周圍設(shè)有作為負(fù)極的金屬柵網(wǎng)。如上所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其中，離子捕集器包括柜架，以及 通過絕緣子固定在柜架的頂板和底板之間的、相互間隔的三層電極板；所述三層電極板中與被測(cè)管道臨近的兩層電極板分別作為正極和負(fù)極，另一層電極板作為收集極與用于測(cè)量 電離電流的設(shè)備相連接；所述電極板由金屬柵網(wǎng)和金屬柵網(wǎng)四周的矩形金屬邊框組成。如上所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其中，電極板的四角為圓弧。如上所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其中，管道適配器呈喇叭狀，內(nèi)敷2 毫米的橡膠層。本實(shí)用新型所述裝置，通過收集α粒子在空氣中產(chǎn)生的電離離子對(duì)，測(cè)量出電離 離子對(duì)的電離電流，再根據(jù)所測(cè)電離電流與α活度之間的關(guān)系方程，能夠較方便、準(zhǔn)確地 計(jì)算出管道內(nèi)壁的α表面污染。

圖1是具體實(shí)施方式
中所述管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是具體實(shí)施方式
中所述電極板的示意圖；圖3是具體實(shí)施方式
中離子捕集器的側(cè)面示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的原理為α粒子在空氣中與空氣分子相互作用產(chǎn)生電離離子對(duì)，利 用氣流將被α粒子電離的離子對(duì)輸送一段距離(幾十厘米至數(shù)米)，再測(cè)量電離電流，通過 電離電流與α粒子活度之間的關(guān)系來估算α粒子活度，進(jìn)而可以方便的測(cè)量出被測(cè)管道 的α表面污染。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1出示了本實(shí)施方式所述管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)。該裝置包 括被測(cè)管道12，在被測(cè)管道12入口處設(shè)有用于過濾空氣中灰塵和被環(huán)境放射性電離的離 子對(duì)的過濾器11，過濾器11和被測(cè)管道12入口密封連接。在被測(cè)管道12出口處設(shè)有用于 將不同管徑的管道接入到測(cè)量裝置的管道適配器13，管道適配器13 —端與管道出口密封 連接，以免被測(cè)管道外未經(jīng)過濾的空氣進(jìn)入測(cè)量裝置。所述管道適配器13呈喇叭狀，主要 結(jié)構(gòu)材料為不銹銅板，內(nèi)敷以2毫米的橡膠層，保證不同管徑的管道都能與管道適配器13 緊密結(jié)合。在管道適配器13另一端設(shè)有電離室14，在電離室14靠近管道適配器13 —端設(shè) 有用于捕集電離離子對(duì)、且能夠使捕集到的電離離子對(duì)產(chǎn)生電流并能夠測(cè)量該電流的離子 捕集器15，在電離室14另一端設(shè)有使空氣流從測(cè)量裝置內(nèi)部穿過的風(fēng)機(jī)16。上述裝置的工作過程如下啟動(dòng)風(fēng)機(jī)16，空氣流19從整個(gè)裝置中穿過。在氣流進(jìn) 入被測(cè)管道12之前，先要經(jīng)過過濾器11，將氣流中存在的灰塵和被環(huán)境放射性電離的離子 對(duì)濾掉，否則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。被測(cè)管道12內(nèi)表面的α污染放射出α粒子17，在空氣中 損失能量并將空氣分子電離形成離子對(duì)18，這些離子對(duì)18被吹過管道的空氣流攜帶至電 離室14的離子捕集器15中。離子對(duì)18在離子捕集器15中形成電離電流，該電流能夠被 離子捕集器15測(cè)量。當(dāng)測(cè)量出電離電流后，根據(jù)電離電流y(fA)與源活度X(Bq)之間存在 的直線回歸方程(如下公式)計(jì)算出α粒子活度Y (fA) = A+BX (Bq)或X(Bq) = (Y-A) /B進(jìn)而可得到 Z (Bq/cm2) = X (Bq) /S (cm2) = X/ ( π dX 1) 其中，A和B的值可以通過測(cè)量若干已知能量和活度的α標(biāo)準(zhǔn)源根據(jù)上述公式計(jì)算出來。Z為管道內(nèi)壁α表面污染數(shù)據(jù)，S為管道內(nèi)壁表面積，d為管道內(nèi)徑，1為管道長(zhǎng) 度，d和1可以容易測(cè)得。因此，從測(cè)量裝置測(cè)量得到的管道內(nèi)壁α放射性電離的電離電 流，就可以算出整個(gè)管道內(nèi)壁的α表面污染數(shù)據(jù)。如圖2所示，本實(shí)施方式采用的離子過濾器11包括柜架，以及通過絕緣子22固定 在柜架的頂板23和底板M之間的、由金屬柵網(wǎng)和金屬柵網(wǎng)四周的矩形金屬邊框組成的電 極板21。電極板21加高壓形成正極，周圍設(shè)有作為負(fù)極的金屬柵網(wǎng)。電極板21整體平整， 沒有直觀扭曲，四角可以有圓弧。離子過濾器11的工作原理為由于離子對(duì)是由正離子和電子組成，它們?cè)陔妶?chǎng)中 受電磁力作用而分別向兩級(jí)運(yùn)動(dòng)，在電極上完全復(fù)合而消失。試驗(yàn)證明，采用該離子過濾器 11對(duì)空氣中的自由離子，過濾效果為100%，很好的滿足了本實(shí)用新型對(duì)空氣中自由離子 的過濾要求。如圖2和圖3所示，本實(shí)施方式采用的離子捕集器15包括柜架，以及通過絕緣子 22固定在柜架的頂板23和底板M之間的、相互間隔的三層電極板31、32、33。三層電板板 中與被測(cè)管道12臨近的兩層電極板31、32分別作為正極和負(fù)極，正極和負(fù)極可以互換位 置，正極加高壓；另一層電極板33作為收集極與用于測(cè)量電離電流的靜電計(jì)相連接，靜電 計(jì)的電流探測(cè)下限低于10_17安培。電極板的結(jié)構(gòu)與離子過濾器中電極板的結(jié)構(gòu)相同，如圖 2所示。離子捕集器25的工作原理為當(dāng)離子對(duì)被吹過管道的氣流攜帶至離子捕集器25 中，在離子捕集器25高壓電場(chǎng)的作用下，分別向正負(fù)電極運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在正負(fù)電極中感應(yīng)出 感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流即為電離電流，該電流被電子線路記錄下來。電子線路采用現(xiàn)有產(chǎn)品 即可，如本實(shí)施方式中采用的靜電計(jì)。離子過濾器11和離子捕集器15主要采用不銹鋼材料制作，電極板21采用不銹鋼 絲網(wǎng)，以利于氣流通過。絕緣子22用聚四氟乙烯制成。本實(shí)用新型所述裝置主要用于對(duì)管道內(nèi)壁的α表面污染的測(cè)量，有效地解決了 管道內(nèi)壁表面污染測(cè)量的難題，將來可廣泛應(yīng)用于核設(shè)施的退役工作。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用 新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及 其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，包括被測(cè)管道(12)，其特征在于在所述被 測(cè)管道(12)入口處設(shè)有用于過濾空氣中灰塵和離子對(duì)的過濾器(11)，所述過濾器(11)和 被測(cè)管道(1 入口密封連接；在所述被測(cè)管道(1 出口處設(shè)有用于將不同管徑的管道接 入到測(cè)量裝置的管道適配器(13)，所述管道適配器(1 一端與被測(cè)管道(1 出口密封連 接，在管道適配器(1 另一端設(shè)有電離室(14)，在所述電離室(14)靠近管道適配器(13) 一端設(shè)有用于捕集電離離子對(duì)、且能夠使捕集到的電離離子對(duì)產(chǎn)生電流并能夠測(cè)量該電流 的離子捕集器(15)，在電離室(14)另一端設(shè)有使空氣流從測(cè)量裝置內(nèi)部穿過的風(fēng)機(jī)(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其特征在于所述過濾器 (11)包括柜架，以及通過絕緣子0 固定在柜架的頂板和底板04)之間的、由金屬 柵網(wǎng)和金屬柵網(wǎng)四周的矩形金屬邊框組成的電極板；所述電極板加高壓形成正 極，周圍設(shè)有作為負(fù)極的金屬柵網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其特征在于所述離子捕集 器(1 包括柜架，以及通過絕緣子0 固定在柜架的頂板和底板之間的、相互間隔的三層 電極板(31、32、33)；所述三層電極板中與被測(cè)管道(12)臨近的兩層電極板(31、32)分別 作為正極和負(fù)極，另一層電極板(33)作為收集極與用于測(cè)量電離電流的設(shè)備相連接；所述 電極板由金屬柵網(wǎng)和金屬柵網(wǎng)四周的矩形金屬邊框組成。
4.如權(quán)利要求2或3所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其特征在于所述電極 板的四角為圓弧。
5.如權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其特征在于所述管道適配 器(13)呈喇叭狀，內(nèi)敷橡膠層。
6.如權(quán)利要求5所述的管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，其特征在于所述橡膠層為 2毫米。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種管道內(nèi)壁α表面污染的測(cè)量裝置，包括被測(cè)管道，在被測(cè)管道入口處設(shè)有用于過濾空氣中灰塵和離子對(duì)的過濾器，所述過濾器和被測(cè)管道入口密封連接；在被測(cè)管道出口處設(shè)有用于將不同管徑的管道接入到測(cè)量裝置的管道適配器，所述管道適配器一端與管道出口密封連接，在管道適配器另一端設(shè)有電離室，在電離室靠近管道適配器一端設(shè)有用于捕集電離離子對(duì)、且能夠使捕集到的電離離子對(duì)產(chǎn)生電流并能夠測(cè)量該電流的離子捕集器，在電離室另一端設(shè)有使空氣流從測(cè)量裝置內(nèi)部穿過的風(fēng)機(jī)。本實(shí)用新型能夠較方便、準(zhǔn)確地測(cè)量出管道內(nèi)壁的α表面污染情況。
文檔編號(hào)G01T1/169GK201852942SQ20102057400
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者劉倍, 劉建忠, 劉惠英, 周彥坤, 姚曉麗, 朱萬寧, 楊亞鵬, 王曉冬 申請(qǐng)人:中國(guó)輻射防護(hù)研究院