1、 核电站辐射测量技术 考试题 一、简答题（每题 8 分，共 40 分） 1、 差分电离室的工作原理？ ？ 差分电离室由主电离室和补偿电离室组成。主电离室加正高压，对射线和射线都灵敏。其输出电流为 I +I；补偿电离室是密封式的，加负高压，它只对射线灵敏，它的输出电流为 - I， I主要是环境本底形成的。 （ 4 分） 两个电离室有同一个收集电极 (也是引出输出的电极 )，所以差分电离室输出电流 I +I I = I ，这就是差分电离室补偿本底影响的基本原理。 （ 4 分） 2、 为什么需要对 谱仪的效率和能量进行刻度？ 谱仪 的定量分析是求出 射线的强度，从而可得到发射各种能量 射线的核素含量
2、。若要由峰内计数率求出 射线强度需要进行源峰探测效率刻度。（ 4 分） 射线的能量由 谱仪测得的谱峰位置（道址）表示，一定的谱峰位置（道址）对应一定的 射线的能量，故需要进行能量刻度。（ 4 分） 3、燃料元件破损监测的方法主要有哪些？ 按照监测系统的运行和操作方式可分为连续监测和采样监测 （ 2 分） ，在线监测和离线监测 （ 3 分） ；按照监测系统所测量的对象可分为总 监测和缓发中子监测 （ 3 分） 。 4、 简述蒸汽中氮 -16 的放射性测量蒸发器泄漏的原理 是什么？ 当压水堆动力装置的一回路冷却剂流经反应堆堆芯时， 水中的氧 -16 因受到裂变中子的照射而发生如下核反应： 16 1
3、6 n O N P ， 可 根据反应堆内快中子通量密度按空间和能量的分布，根据冷却剂在反应堆中流动和被照射情况以及冷却剂中氮 -16 在主回路中的衰变情况，计算出一回路 不同部位氮 -16 的放射性比活度。选择NaI(T1)闪烁探测器对二回路蒸汽管道测量蒸汽中 16N 的射线放射性强度就可以监测蒸汽发生器传热管破损造成的一例路冷却剂向二回路给水的泄漏。 泄漏率的监测则需要依 靠软件来完成。 5、 热释光探测器原理是什么 ？ 许多非导体物质受到电离辐射的作用，间接产生电子 -空穴对， （ 2 分） 其中部分电子（空穴）被物质中的陷阱所俘获，只有在受到热激发时，才以可见光或紫外线光释放出来， （
4、3 分） 释放出的光强度正比于最初吸收的电离辐射，即吸收剂量。所以可由测得的光强度得到吸收剂量。 （ 3 分） 二、 问答题与 计算题 1、 画出液闪法测量氚浓度的装置方框图，并说明原理（ 10 分） 采用符合技术，两个光电倍增管同时产生的相关脉冲才使符合单元有 真符合输出，而两个光电倍增管产生的噪声脉冲间是不相关的，这样噪声脉冲就被排除掉了。（ 2 分） 相加电路把某一时间内两个光电倍增管产生的输出脉冲相加在一起，这就使得闪烁液中同一能量事件的脉冲加起来，使这些脉冲幅度大于噪声阈值，从而使计数效率增加即增大信 -噪比。 （ 3 分） 当快符合单元有信号送至线性门单元时，由相加放大单元输入线性
5、门单元的信号才得以通过线性门，送至单道脉冲幅度分析器。送 入 单道脉冲幅度分析器的信号并非全部能输出，只有脉冲幅度落在道宽内的脉冲才能输出，在定标器上计数，这样就消除 了 电 子 学线路 引 起的噪声信 号。 （ 3 分） 使用多通道，便于测量与校准保持同一测量几何条件并利用道比法对仪器探测效率校准。 （ 2 分） 2、 区域中子剂量当量水平的测量原理 ？（ 10 分） 中子的探测是通过中子与物质的原子核相作用产生的次级粒子来实现的（ 2分），由于不同能量的中子与物质作用的机制不同以及品质因子的不同，所以即使对中子的吸收剂量相同，其剂量当量也不相同（ 2 分）。比较精确的是利用慢中子探测器、中
6、能中子探测器和快中子探测器分别得到各能区的中子注量率，计算出吸收剂量，然后乘以各个能区段的平均品质因子，求和后就可以得到区域中子 剂量当量水平（ 3 分）。在核电站中为方便测量常用一台仪表对慢中子到快中子的混合中子场的剂量当量进行直接测量。另外，由于 辐射场的存在必须采取 n， 甄别措施。（ 3 分） 3、 对一个放射源进行测量，已知放射源的计数率 ns 约 40/min,本底计数率 nb 约为20/min，要求相对标准偏差不大于 5%，求优质因子。 （ 10 分） 解：根据优质因子公式 222()()sbnnQ ，将 ns， nb 及 =5%代入，可得Q= 38.58 10 /min 公式写
7、对给 6 分，正确代入数值给 2 分，结果正确给 2 分。 4、 用于核电站区域 放射性测量的是直径为 20cm 球型电离室，电离室的工作气体主要是 Ar，如果测量点的 射线的注量率为 105cm-2s-1， 射线的平均能量为0.65MeV，平均每个 射线在电离室内的损失按 0.1%计算，则电离室的输出电流是多少？（ Ar 气的电离能取 35eV）（ 15 分） 解： 6 5 2 1 9 1 00 . 6 5 1 0 0 . 1 % 1 0 4 2 0 1 . 6 0 2 1 0 3 . 7 4 1 035EI n eW 安 培 公式写对给 8 分，将数据正确代入公式并将单位统一给 5 分，结
8、果正确给 2 分 5、 如果你是核 电站环境监测的主管，对液态排出流 是如何考虑进行辐射监测的？（ 15 分） 答： 废液处理系统的中间贮槽收集液态排出流，在经过取样后进行放射性废液浓度的物理测量和物理化学特性的化学分析，以决定将废液直接排至废液排放系统还是进行蒸发浓缩等处理后再排至废液排放系统。 （ 3 分） 在废液进入液态排出流系统之前、废液排放前、废液排放中以及排出口的混液 ，都必须进行放射性浓度的监测。（ 2 分） 在废液处理后和废液排放前采用定期取样和实验室测量，废液排放中采用连续取样就地连续测量，排放口混液采用连续取样、实验室定期测量。 （ 4 分） 就地连续测 量是将探测器直接插
9、入废液排放管或排放液取样小室中，或置于排放管和取样小室表面进行连续的直接测量，可测得排放液中总 或总 的活度。 （ 4 分）按照国家有关标准对放射性浓度和总放射性活度进行限制排放。 （ 1 分） 另外，还须对液态排出流的测量仪器进行校准，保证测量的准确性。 （ 1 分） 核电站辐射测量技术 考试题 -B 一、简答题（每题 8 分，共 40 分） 1、 符合法测量放射源活度原理？ 在活度测量当中，常常需要确定两个或多个电离事件之间的时间关系（ 4 分），用不同的探测器来判定两个或两个以上事件的同时性或时间上的相关 性，通过这种方法来测量放射源的活度（ 4 分）。 2、如何理解剂量仪表的校准？ 一
10、般来说剂量仪表测得的初值是一组相对值，它可以随读出器灵敏度的调节而任意变化（ 3 分），利用标准源进行刻度可得到读出的初值与剂量的关系，即确定待刻度剂量计对已知标准剂量值的响应（ 3 分）。由于读出装置受外界影响或本身固有的误差变化，故要求经常对整个系统的灵敏度进行校准（ 2 分）。 3、燃料元件破损监测的方法主要有哪些？ 按照监测系统的运行和操作方式可分为连续监测和采样监测（ 2 分），在线监测和离线监测（ 3 分）；按照监测系统所 测量的对象可分为总 监测和缓发中子监测（ 3 分）。 4、安全壳内氮 -13 的测量原理？ 堆芯裂变中子与水中氢核发生弹性散射产生反冲质子，大于一定能量的反冲质
11、子与水中的氧 16 发生核反应产生氮 13，氮 13 为正电子发射体，可发生正电子湮灭效应，发射两个方向相反，能量均为 0.511MeV 的 光子。（ 4 分）如果一回路发生泄漏，则在安全壳空气中测量 0.511MeV 射线放射性计数，就可得到取样气体中氮 13 的核密度，再经专门计算方法确定冷却剂的泄漏率。（ 4 分） 5、 热释光探测器原理是什么 ？ 许多非导体物质受到 电离辐射的作用，间接产生电子 -空穴对，（ 2 分）其中部分电子（空穴）被物质中的陷阱所俘获，只有在受到热激发时，才以可见光或紫外线光释放出来，（ 3 分）释放出的光强度正比于最初吸收的电离辐射，即吸收剂量。所以可由测得的
12、光强度得到吸收剂量。（ 3 分） 二、计算题 1、 对一个放射源进行测量，已知放射源的计数率 ns 约 40/min,本底计数率 nb 约为20/min，要求相对标准偏差不大于 5%，求优质因子。 （ 10 分） 解：根据优质因子公式 222()()sbnnQ ，将 ns， nb 及 =5%代入，可得Q= 38.58 10 /min 公式写对给 6 分，正确代入数值给 2 分，结果正确给 2 分。 2、 用于核电站区域 放射性测量的是直径为 20cm 球型电离室，电离室的工作气体主要是 Ar，如果测量点的 射线的注量率为 105cm-2s-1， 射线的平均能量为0.65MeV，平均每个 射线在
13、电离室内的损失按 0.1%计算，则电离室的输出电流是多少？（ Ar 气的电离能取 35eV）（ 15 分） 解： 6 5 2 1 9 1 00 . 6 5 1 0 0 . 1 % 1 0 4 2 0 1 . 6 0 2 1 0 3 . 7 4 1 035EI n eW 安 培 公式写对给 8 分，将数据正确代入公式并将单位统一给 5 分，结果正确给 2 分 三、综合 理解 题 1、区域中子剂量当量水平的测量原理 ？（ 10 分） 中子的探测是通过中子与物质的原子核相作用产生的次级粒子来实现的（ 2分），由于不同能量的中子与物质作用的机制不同以及品质因子的不同，所以即使对中子的吸收剂量相同，其剂
14、量当量也不相同（ 2 分）。比较精确的是利用慢中子探测器、中能中子探测器和快中子探测器分别得到各能区的中子注量率，计算出吸收剂量，然后乘以各个能区段的平均品质因子，求和后就可以得到区域中子剂量当量水平（ 3 分）。在核电站中为方便测量常用一台仪表对慢中子到快中子的混合中子场的剂量当量进行直接测量。另外，由于 辐射场的存在必须采取 n， 甄别措施。（ 3 分） 2、简要画出总、测量装置（ FJ-2600）的方框图，并说明其工作原理？ （ 10分） 画出框图给 5 分 FJ-2600 、 中面积低本底测量仪，主要用于测量微弱放射性样品、放射强度。 探测器采用 流气式正比计数器 ， 样品管 采用 1
15、00mm 的薄窗符合计数管 ，屏蔽管的有效直径为 300mm， 可以 屏蔽宇宙射线中的硬 成分 ， 铅屏蔽可以 屏蔽宇宙射线中的软成分和环境本底辐射。 （ 2 分）共有三种工作模式： 模式，单测射线活度， 高压选择 1800V 左右，此时样品管 1 的负脉冲信号经过放大、甄别、成形、延时后，顺利通过门敞开的反符合单元，在 定标上计数。 （ 1 分） 模式，单测射线活度， 高压选在 2800V 左右，此时样品管 1、 2 的输出信号在符合、反符合单元进行符合计数，此时，该单元没有接受到屏蔽管 3 的信号。 （ 1 分） 、模式 ， 同时测量 、射线活度。 1 管加 1800V， 2 管加 280
16、0V。此时样品管 1 只测 射线，样 品管 2 只测射线，屏蔽管输出信号同时控制与 定标相连的反符合单元和与定标相连的符合、反符合单元 。（ 1 分） 3、 如果你是核电站环境监测的主管，对液态排出流 是如何考虑进行辐射监测的？（ 15 分） 答：废液处理系统的中间贮槽收集液态排出流，在经过取样后进行放射性废液浓度的物理测量和物理化学特性的化学分析，以决定将废液直接排至废液排放系统还是进行蒸发浓缩等处理后再排至废液排放系统。（ 3 分）在废液进入液态排出流系统之前、废液排放前、废液排放中以及排出口的混液，都必须进行放射性浓度的监测。（ 2 分）在废液处理后和废液排 放前采用定期取样和实验室测量
17、，废液排放中采用连续取样就地连续测量，排放口混液采用连续取样、实验室定期测量。（ 4 分）就地连续测量是将探测器直接插入废液排放管或排放液取样小室中，或置于排放管和取样小室表面进行连续的直接测量，可测得排放液中总 或总 的活度。（ 4 分）按照国家有关标准对放射性浓度和总放射性活度进行限制排放。（ 1 分）另外，还须对液态排出流的测量仪器进行校准，保证测量的准确性。（ 1 分） 一、简答题（每题 8 分，共 40 分） 1.符合法测量放射源活度？ 符合法：用不同的探测器来判断两个或两个以上事件的时 间上的同时性或相关性的方法。 由于本底同时进入两个探测器的几率很小；而级联 是相关事件，它们分别
18、进入两个探测器的时刻一定是同时的，则有： nA ， nA ，符合计数 cnA 则放射源的活度为：cnnAn。 2. 差分电离室的工作原理？ 差分电离室由主电离室和补偿电离室组成。主电离室加正高压，对射线和射线都灵敏。其输出电 流为 I +I；补偿电离室是密封式的，加负高压，它只对射线灵敏，它的输出电流为 - I， I主要是环境本底形成的。 两个电离室有同一个收集电极 (也是引出输出的电极 )，所以差分电离室输出电流 I +I I = I ，这就是差分电离室补偿本底影响的基本原理。 3.工艺辐射监测主要包括哪些内容？ 工艺辐射监测主要包括：燃料元件包壳总破损辐射监测、蒸汽发生器泄漏监测和一回路压
19、力边界泄漏监测。 4.核电站现场区域是如何划分的？ 按照工作人员连续工作所受剂量大小将核电站现场分为如下三区： 非限制区：在其中连续工 作的人员一年内受到的区域照射一般不超过年限值的十分之一。 监督区：在其中连续工作的人员一年内受到的区域照射般不超过年限值的十分之三，但可能超过十分之一。 控制区：在其中连续工作的人员一年内受到的区域照射可能超过年限值的十分之三。 5.安全壳内空气中惰性气体放射性监测是如何进行的？ 采用连续监测惰性气体总放射性的方法。 取样点与气溶胶放射性测量、碘放射性测量是同一个。取样气体在被探测之前经过一次过滤。过滤后的含有惰性气体的取样空气由差分电离室 (又称补偿电离室
20、)探侧惰性气体的放射性。差分电离室输出的电 流信号传送到测量单元，测量单元将电流信号转换成电压脉冲信号。电压脉冲经过放大、成形后，经隔离变压器将脉冲传送到信号处理单 元 (即数字式率表 )。 二、计算题 1、对一个放射源进行测量，已知放射源的计数率 ns 约 40/min,本底计数率 nb 约为 20/min，要求相对标准偏差不大于 5%，求优质因子。（ 10分） 22 22 322() ( 5% ) ( 40 20) 8.58 10( ) ( 40 20 )sbsbnnQnn 2、某一工作人员为了下现场对表面沾污测量进行了前期准备，已知工作人员使用的探头有效直径为 8cm，测量的本底时， 1
21、0min 有 600 个计数，采用面积为 10cm10cm 的均匀源总发射率为 104个 /2 s 进行校准，测量的时间为 5min 有 3000 个计数。若可信度取 97.5%时，Ka=1.96。求计数率的判断限和表面沾污仪的刻度是多少？（ 15 分） （ 1）计数率的判断限 0 sbn n n ssN s sns s sN nt t t ，bbnbnt 022 3 0 0 0 / 5 6 0 0 / 1 0 1 1 .2 25 1 0sbsbn n nsbnntt 0 1 . 9 6 1 1 . 2 2 2 2 . 0 0cnLK （ 2） 表面沾污仪的 刻度 32403 0 0 0 /
22、( 5 6 0 ) 6 0 0 / ( 1 0 6 0 ) 1 . 7 9 1 03 . 1 4 8 / 4101 0 1 0sbnnK A 三、综合理解题 1、说明热释光剂量仪的基本组成和各组成部分的功能？（ 10 分） 释光剂量仪包括热释光探测器和读出系统，其中读出系统包括 加热系统、光探测系统、剂量计识别及输送系统、信号处理系统和数据显示管理系统。 热释光探测器：热释光材料晶体被电离辐射照射后，在加热时释放出的光强正比于最初吸收的辐射，测量光强可得到吸收的辐射，则得到个人剂量。热释光探测器就是用于记录这个剂量的大小。 加热系统：热释光材料晶体被辐射照射时会引起电离，间接产生电子 -空 穴
23、对，部分获得足够辐射能量的电子 (空穴 )被晶体中的陷阱 (或中心 )所俘获。加热系统使陷阱 (或中心 )的电子获得足够能量从陷阱中以荧光的形式释放出来，通过测量光强才可以得到所吸收的电离辐射。 光探测系统：采用光阴极加光电倍增管。将热释光探测器发出的光转换成电信号。 剂量计识别及输送系统：实现热释光自动的读出。 信号处理系统：将光电倍增管的输出信号转换成计算机可接收的模拟量信号。 数据显示管理系统 ：对个人剂量水平进行显示和管理。 2、简要画出总、测量装置（ FJ-2600）的方框图，并说明其工作原理？（ 10 分） 探测器采用流气式正比计数器，样品管为薄 窗 符合计数管，屏蔽管起屏蔽宇宙射
24、线中的硬成分的作用，铅物质屏蔽可以消除宇宙射线中的软成分及探测装置周围的本底辐射 。 当单测 射线活度时，高压选择 1800V 左右，此时，样品管 I 的负脉冲 信号 经放大、甄别、成形、延时后，顺利通过门敞开的反符合单元，在 定标上计数。当单测 射线活度时，高压选择在 2800V 左右，此时，样品管 I、输出信号在符合、反符合单元进行符合计数，这时该单元没有接收到屏蔽管的脉冲。同时测量 、 射线活度时，通过主控单元给 I 管加 1800V 左右高压，给 、 管加 2800V 左右高压，此时，样品管 I 只测 射线，样品管只测 射线，屏蔽管输出信号同时控制 与 定标相连的反符合单元和与 定标相
25、连的符合反符合单元 。 3、如果你是核电站环境监测的主管，对烟囱排气是如何考虑进行辐射监测的？（ 15 分） 对放射性气溶胶的测量，是使气溶胶沉积在滤纸上，然后测量滤纸上总的辐射水平； 对排出流中放射性碘的测量，主要是测量元素碘 131I 被吸附到活性炭盒上后，可以连续测量其辐射水平，也可以移至实验室分析测量 131I， 125I 和 129I 等同位素的活度； 对于排出流中放射性惰性气态的测 量，一般利用采样小室进行采样，利用流气式塑料闪烁体测量流过气体中的 133Xe 的辐射水平，也可采样后移至实验室，利用谱仪分析测量各核素的比活度和总的惰性气体浓度； 对 3H 和 14C 的测量，一般采
26、样后移至实验室用液体闪烁计数器测量其辐射水平。 图中 1 表示气溶胶采样滤纸，一般选择卷纸步进的方法连续采样。沉积在 1 上的气溶胶 活度 由半导体探测器 2 直接连续测量；在走纸后，将滤纸剪下来 拿 至实验室进行 核素 分析 ； 3 为 131I 的活件炭吸附盒， 可 由 NaI(T1)闪 烁探测器 4 直接测量，也可以拿至实验家进行测量； 图 中 5 为差分电离室，可以起到去除现场 辐射的作用 ，用于测量惰性气体的放射性水平 ； 6 为灵敏体积较小的电离室，即使在核 电 站事故工况下，也能保证对排出流中的惰性气体进行连续监测； 7 为盛水的 3H 取样管，利用鼓泡法获得的样品 可 以移至液
27、闪上进行测 量 ； 8 为盛 NaOH 溶液的 14C 取样管，获得的样品可以移至液闪上进行测量； 9 为烟囱排出流样品取样头 ； 10 为 惰性 气体取样点，利用快速接头和取样罐 可以 直接获得相应的样品，再利用谱仪测量其总活度和各核素的比活度； P1 和 P2 分别为气溶胶监 测道和碘监测道的压差计，用于控制取样泵的启停，同时 P1 的信号还可以控制气溶胶采样纸的步进 ； V0 为累积流量计，用于计算烟囱排气辐射监测系统的总流量，并且由此确定采样流量。 V1为 3H 和 14C 取样支路的累积流量计，通过调节 V9 阀门，改变此支路累积流量变化量，达到适合的 3H 和 14C 采样速率。
28、其他个人剂量监测的原理 胶片剂量计测量原理 ：射线作用于卤化银形成电子空穴对，自由电子能量高，由价带跃迁至导带并穿行，被结构陷阱俘获后与银离子结合成银原子形成潜像中心，其大小与射线照射量成正比，通过显影和定影由胶片密度表 示出来。 辐射光致荧光玻璃剂量计 ： 吸收 X、后自由电子由价带跃迁到导带，同时留下空穴，银离子俘获电子产生（ Ag+e）中心，俘获空穴形成（ Ag+h）中心。在 365nm近紫外光激发下，电子跃迁并退激发产生 500 至 700nm荧光 半导体探测器 ： 在射线作用下产生电子空穴对，在强电场作用下向两级漂移产生输出信号，通过一定换算可得到个人剂量值。 工作场所表面沾污监测的目的： 及时发现污染状况，以便决定是否需要采取去污或其它防护措施； 及时发现流体包壳物的泄漏，及早发现事故苗头，避免重大不安全事故的发生； 检查设备维护人员是否执行了放射性安全操作程序及安全操作程序的正确性。
