氡是天然鈾系衰變的產(chǎn)物，氡的同位素以氣態(tài)形式廣泛存在于自然界中，并通過(guò)呼吸、飲食等途徑進(jìn)入人體，其衰變子體極易沉積在氣管和支氣管上，由此成為世界公認(rèn)的致肺癌因素。為降低氡的輻射致癌風(fēng)險(xiǎn)，參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及世界衛(wèi)生組織的建議，中國(guó)對(duì)氡濃度實(shí)施嚴(yán)格控制，建立了嚴(yán)格的氡濃度控制標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出大量氡氣測(cè)量?jī)x，因品牌多，性能各異，對(duì)氡濃度的有效測(cè)量依賴于可靠的計(jì)量校準(zhǔn)溯源。由于氡是氣態(tài)放射性核素，其準(zhǔn)確測(cè)量必須依賴于氡標(biāo)準(zhǔn)，本文根據(jù)氡的特點(diǎn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究建立一套標(biāo)準(zhǔn)氡室，為氡的測(cè)量提供計(jì)量基礎(chǔ)。

 

1、標(biāo)準(zhǔn)氡室
      標(biāo)準(zhǔn)氡室主要是提供氡濃度可調(diào)且均勻穩(wěn)定的空間，用于氡測(cè)量?jī)x、氡子體測(cè)量?jī)x、氡劑量?jī)x的刻度實(shí)驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)氡室由六部分組成:氡源、主體箱(校準(zhǔn)及測(cè)試區(qū))、氡濃度控制系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖及氡室示意圖如圖1、圖2所示。

 

1.1、主體箱
      主體箱是校準(zhǔn)和測(cè)試區(qū)，箱內(nèi)設(shè)有風(fēng)扇混勻氡氣，箱體內(nèi)設(shè)置有擱物架，為了多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量和濃度均勻性檢測(cè)，設(shè)置有多個(gè)取樣通道，供監(jiān)測(cè)和計(jì)量校準(zhǔn)檢定時(shí)取樣。它提供用于檢定儀器的含氡空氣風(fēng)流，循環(huán)風(fēng)流為層流，其穩(wěn)定性和均勻性都比較高。
 
1.2、氡濃度控制系統(tǒng)
      氡濃度控制系統(tǒng)由流氣式固體氡源、循環(huán)管道、循環(huán)風(fēng)機(jī)、進(jìn)排氣風(fēng)扇和調(diào)節(jié)閥門等組成，通過(guò)控制輸入氡源，在主體箱中造成所需水平的氡濃度，通過(guò)風(fēng)扇混勻使得氡室內(nèi)的濃度均勻穩(wěn)定。
 
1.3、溫濕度控制系統(tǒng)
      由電加熱器、加濕器、制冷機(jī)和除濕機(jī)組成，對(duì)進(jìn)入主體箱的氣體在混合箱中進(jìn)行預(yù)處理，使主體箱中的氣體溫度和相對(duì)濕度達(dá)到所需水平并保持穩(wěn)定。
 
1.4、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
      監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由氡濃度標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x、上位機(jī)軟件、溫濕度計(jì)等組成，采用液體鐳源標(biāo)定和國(guó)際比對(duì)進(jìn)行校準(zhǔn)，給出主體箱內(nèi)的氡濃度、氡子體濃度、穩(wěn)定性及均勻性等。1.5自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)完成對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氡室各參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)和調(diào)控。其中控制系統(tǒng)采用集散式控制，上位微機(jī)運(yùn)行組態(tài)軟件，進(jìn)行測(cè)控參數(shù)的管理;下位機(jī)為可編程控制器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的可靠控制。
 
1.6、輔助排氣系統(tǒng)
      由100通風(fēng)管道和排氣風(fēng)扇組成，用于將氡室內(nèi)的氣體排除，為了防止所排出的氡氣污染工作環(huán)境，通風(fēng)管道需高出建筑物，根據(jù)GB/T13201-91的規(guī)定，其高度不低于所從屬建筑物高度的2倍。
 
2、氡室內(nèi)氡氣相關(guān)實(shí)驗(yàn)
2.1、體積活度8h穩(wěn)定性測(cè)試
      調(diào)節(jié)氡室內(nèi)氡濃度穩(wěn)定在(800100)Bq/m3范圍內(nèi)，使用經(jīng)過(guò)計(jì)量校準(zhǔn)檢定溯源的AlphaGuard測(cè)氡儀在氡室的中心位置連續(xù)測(cè)量8h，每間隔1h測(cè)試一次，8次測(cè)試結(jié)果分別為:831.50、816.33、826.00、813.17、828.00、799.00、863.50、837.67Bp/m3。平均值為826.90Bp/m3，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.16%。
 
2.2、體積活度均勻性測(cè)試
      調(diào)節(jié)氡室內(nèi)氡濃度穩(wěn)定在(5000500)Bq/m3范圍內(nèi)，使用經(jīng)過(guò)計(jì)量校準(zhǔn)檢定溯源的固體徑跡探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量。在氡室的中心位置，按照長(zhǎng)寬高為(1m1m1m)的正方體空間內(nèi)，在8個(gè)頂點(diǎn)分別放置兩個(gè)固體徑跡盒，放置48h后進(jìn)行固體徑跡密度測(cè)量。徑跡密度平均值測(cè)試結(jié)果分別為:15.84、15.35、15.69、14.11、15.14、15.47、14.66、15.56Tr/mm2。平均值為15.23Tr/mm2，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.6%。
 
2.3、體積活度多個(gè)濃度點(diǎn)調(diào)控測(cè)試
      使用氡濃度自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)并穩(wěn)定氡濃度分別在(800100)Bq/m3，(1500150)Bq/m3，(3000300)Bq/m3和(5000500)Bq/m3范圍，測(cè)試其24h穩(wěn)定情況。測(cè)試結(jié)果如表1及圖3所示。

 

3、總結(jié)
      本文研究標(biāo)準(zhǔn)氡室的建立，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氡室進(jìn)行8h氡氣穩(wěn)定性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.16%、氡室內(nèi)氡氣活度均勻性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.6%、氡室內(nèi)氡氣濃度分別在(800100)Bq/m3，(1500150)Bq/m3，(3000300)Bq/m3和(5000500)Bq/m3穩(wěn)定性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為分別為4.72%、3.35%、2.45%及1.78%，滿足JJG825-2013測(cè)氡儀檢定規(guī)程對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氡室的要求，為后續(xù)測(cè)氡儀的計(jì)量校準(zhǔn)提供計(jì)量基礎(chǔ)。作者：王雙玲， 王攀峰， 龍成章