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基于PIPS半导体探测器的核电站放射性气溶胶测量系统设计

王益元;魏永康;陈祥磊;蔺常勇;柳彬;左亮周

【摘要】分析了PIPS半导体探测器的优点.基于该探测器设计了一套放射性气溶

胶测量系统,对基于新型PIPS半导体探测器的放射性气溶胶探测装置的内部结构、

探测原理进行了介绍,并对测量能谱的数据分析方法进行了阐述.%Inthispaper,

advantagesofPIPSsemiconductordetectorwereanalyzed.Akindof

radioactiveaerosolmonitoringsystemwhichwasbasedonPIPS

semiconductordetectorwasdesigned.Theinsidestructureand

monitoringprincipleofdetectingequipmentwereintroduced.And

solutionmethodofmeasuredenergyspectrumwasexplained.

【期刊名称】《舰船科学技术》

【年(卷),期】2011(033)008

【总页数】3页(P137-139)

【关键词】PIPS半导体探测器;放射性气溶胶;能谱

【作者】王益元;魏永康;陈祥磊;蔺常勇;柳彬;左亮周

【作者单位】武汉第二船舶设计研究所,湖北武汉430064;中广核工程有限公司,广

东深圳518045;武汉第二船舶设计研究所,湖北武汉430064;武汉第二船舶设计研

究所,湖北武汉430064;武汉第二船舶设计研究所,湖北武汉430064;北京赛思科系

统工程有限责任公司,北京100079

【正文语种】中文

【中图分类】TL816+.2

0引言

核电站以反应堆核能为动力来源，在事故情况下出现一回路承压边界完整性被破坏

出现泄漏时，人工放射性气溶胶将迅速释放到环境大气中造成气载放射性污染。监

测核电站内部大气环境中的放射性气溶胶浓度，可以及时发现核电站反应堆运行事

故，对于保证核电站工作人员安全，保障核电站正常运行具有重要意义。

由于天然放射性气溶胶的存在，因此放射性气溶胶测量中天然放射性气溶胶氡钍及

其衰变子体［1］的准确测量和剔除技术是非常关键的，也是技术难点。另外，天

然本底中的γ射线及放射性气溶胶发射的γ射线在一定程度上也影响了放射性气

溶胶测量的准确度，也需要测量和剔除。国际上很多放射性气溶胶探测器由于其设

计原理或者算法的缺陷导致对天然放射性气溶胶氡钍及其衰变子体和γ射线不能

准确测量和剔除，在使用过程中经常出现测量结果不准确或者天然放射性干扰造成

的误报警事件，严重影响设备的正常使用，大大削弱了其准确测量能力。

新型PIPS探测器(离子注入型钝化硅半导体探测器)是离子搀杂形成的PN结型半

导体探测器［2－3］，其灵敏区很薄，对γ射线不灵敏，输出脉冲信号快，能量

分辨率高，非常适合于测量α和β放射性的场合。基于新型PIPS半导体探测器具

有高效的能谱测量能力，能实时测量放射性气溶胶样品的能谱，利用专门的剥谱算

法对能谱进行处理，实时剥离出天然放射性氡、钍及其子体本底的成分，去除天然

放射性干扰。从而得到准确度高的人工放射性气溶胶浓度。因此，新型PIPS半导

体探测器从其性能特点出发非常适合于放射性气溶胶的测量，下面将进一步深入探

讨新型PIPS探测器在放射性气溶胶测量上的使用方式及设计要点。

1系统原理及组成

基于PIPS半导体探测器的放射性气溶胶测量系统由取样单元、过滤装置(含自动走

纸装置)、测量单元、前端电子学系统和后端电子学系统组成。其中后端电子学系

统包括就地处理显示单元、电气单元和接线盒等部分。系统原理如图1所示。

图1放射性气溶胶监测设备系统原理框图Fig.1Theprincipleplanof

radioactiveaerosolmonitoringsystem

从入口进入取样系统的被测气体，由气溶胶探测装置实现气溶胶测量后从出口排出，

在取样管路上安装有压差计，实时测量进气口和出气口的压力差，当压力差异常时

给出报警信号。另外，在取样管路上安装有流量计，在取样测量过程中实时测量取

样气体流量，当取样流量超出正常允许范围时给出报警信号，操作人员通过手动调

节阀调节系统取样气体流量至正常范围。抽气泵安装在整个取样系统的下游，在抽

气泵入口处设置和抽气泵压力指标相匹配的就地压力表，并设置泄压保护装