就地高纯锗谱仪测量土壤中γ核素技术规范.docx

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1、HJ中华人民共和国家环境保护标准HJ 1129-2020就地高纯铸谱仪测量土壤中乎核素技术规范Technical Specifications for Determination of -emitting Radionuclidesin Soil by In-situ HPGe Spectrometry（发布稿）2020-06-03 发布2020-06-30 实施前言31适用范围42规范性引用文件43术语和定义44方法原理65仪器和设备66测量分析步骤67探测效率计算78结果计算与表示99 质量保证和质量控制1010注意事项11附录A （资料性附录）就地高纯楮谱仪的视域必 12附录B （资料性

2、附录）质量张弛深度。的确定方法和经验数据 14附录C （资料性附录）放射性核素的注量活度比分 16附录D （资料性附录）标准乎点源校准就地高纯楮谱仪有效前面积口及角度修正因子W. 36 附录E （资料性附录）蒙特卡洛模拟方法计算就地高纯楮谱仪的有效前面积和角响应修正因子W 38附录F （资料性附录）就地高纯楮谱仪有效前面积口及角度修正因子蟀验值 41附录G （资料性附录）就地高纯铭谱仪测量土壤中核素活度浓度的影响因素 43为贯彻中华人民共和国环境保护法中华人民共和国放射性污染防治法中华人 民共和国核安全法，保护生态环境，保护公众健康，规范就地高纯楮谱仪测量土壤中中核素 放射性活度浓度和放射性沉

3、降灰沉积通量的方法，特制定本标准。本标准的附录A附录G为资料性附录。本标准为首次发布。本标准由生态环境部核设施安全监管司、法规与标准司组织制订。本标准起草单位：生态环境部核与辐射安全中心、生态环境部辐射环境监测技术中心、 华北电力大学、安徽省辐射环境监督站。本标准生态环境部2020年06月03日批准。本标准自2020年06月30日起实施。本标准由生态环境部解释。就地高纯错谱仪测量土壤中Y核素技术规范1适用范围本标准规定了用于测量土壤中Y核素放射性活度浓度和放射性沉降灰沉积通量的就地 高纯楮谱仪测量方法。本标准适用于核事故应急监测时地表土壤人工放射性Y核素的测定，辐射环境质量监测 可参照执行。对

4、于新沉降的放射性沉降灰，本标准测定的137Cs活度浓度探测下限为100Bqm2o2规范性引用文件本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本 标准。GB/T 27418测量不确定度评定和表示ISO 18589-7环境放射性的测量-土壤-第7部分：Y核素的就地测量(MeaSurementOf radioactivity in the environment - Soil - Part 7: In situ measurement of gamma-emitting radionuclides )3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3. 1 相对探测效率 rel

5、ative detection efficiency在点源至探测器前表面距离为25cm时，高纯铭探测器和标准圆柱形NaI(Tl)闪烁体探测 器(直径7.62 cm,高度7.62 cm)测量6。CO源1332.5 keV Y射线的全能吸收峰探测效率之 比。注：标准圆柱形NalCn)闪烁体晶体对1332.5 keV Y射线的全能吸收峰探测效率理论值为 4go-3o3. 2 能量分辨力 energy resolution探测器分辨能量不同却又非常相近的入射射线的能力。能量分辨力与入射射线能量 有关，对于指定能量的单能Y射线，常用该能量的全能吸收峰的半高宽来表示，keVo3. 3 半高宽 fu I I

6、 width at ha I f max i mum在脉冲高度谱中，单峰峰值一半处两点的横坐标之间的距离，keVo半高宽又记作 FWHMo注：如果能谱中的峰由几个峰叠加组成，则每个峰都有一个半高宽。3. 4 探测器的视阈 f i e I d-of-v i ew of a detector表征探测器测量地表土壤范围的量，即探测器测量到90%的非散射射线来源于该范围 内的土壤。一般用测量土壤范围的半径表示，mo3.5 探测下限 lower I imit of detection (LLD)在给定的置信度下，就地高纯楮谱仪可探测到最低的活度浓度值或最小沉积通量。3.6 就地测量 i -s itu m

7、easurement不对待测对象做任何物理或化学性质处理或改变，在其所处的现场进行的测量。3. 7 探测器高度 detection height高纯楮晶体几何中心距地表的垂直高度，mo3. 8 活度浓度 act i V i ty concentrat i on单位质量待测物质中放射性核素的活度，Bq.g-1o3. 9 沉积通量 sedimentat i on f I ux放射性沉降灰在单位面积上沉降的特定放射性核素的活度，BqmV3. 10 就地高纯楮谱仪的探测效率 detection efficiency of in-suit HPGe Spectrometry探测器高度为Im时，就地高纯楮

8、谱仪测量能量为E的特征中射线计数率与土壤中发射 该射线的放射性核素的沉积通量或活度浓度之比，sJ.(Bqm-2)J或s-1.(Bq.g-1)1 o3. 11 有效前面积 effective front area表征探测器全能吸收峰探测效率的参数，即能量为E的中射线束沿探测器轴向平行入射 的情况下，单位注量率所产生的全能吸收峰计数率，m2。3. 12 角度修正因子 angle correction factor对于能量为E的平射线，就地高纯楮谱仪在野外地表实际测量时与测量沿探测器轴向平 行入射时，单位中射线注量率所得全能吸收峰计数率之比，量纲一的量。3. 13 注量活度比 fIuence act

9、ivity ratio土壤中单位活度浓度或单位沉积通量的放射性核素发射能量为E的丫射线，在地面上 方h高度处的初级射线注量率,(m-2.s1) . (Bq.g-1)1或(mNs).(Bq.m?)3. 14 张弛深度 relaxation depth描述放射性核素随土壤深度变化的数学参数，表示活度浓度减少至表面活度浓度的e-1(37%) Bt,距离土壤表面的深度，cmo3. 15 质量张弛深度 relaxation mass per unit area地表至待测放射性核素的张弛深度范围内，单位面积土壤的质量，g.cm-2o3. 16 等效表面沉积通量 equ i va I ent surface

10、 sed imentat i on f I ux对于放射性沉降灰中的核素，假设质量张弛深度为0g.cm-时，计算得到的沉积通量即 为等效表面沉积通量，Bq.m-2。4方法原理地表Y射线的注量率与土壤中放射性核素的活度浓度（沉积通量）、核素在土壤中的深 度分布，以及土壤的组分、含水率等因素有关。探测器高度为1 m时，就地高纯楮谱仪测量 的全能吸收峰计数率与土壤中放射性核素的活度浓度成正比。A = -L（1）E式中：A 待测放射性核素的活度浓度或沉积通量，Bq.g-1或Bq.m-2；年一待测放射性核素的全能吸收峰净计数率，S-1；.一就地高纯情谱仪的探测效率，S-L（Bqgi）J或s-1.（Bq.

11、m-2）-1o5仪器和设备1.1 高纯楮谱仪：由高纯铭探测器、高压电源、主放大器、多道脉冲幅度分析器、制冷单 元（液氮或电制冷）、数据处理系统等6个主要部分构成。1.2 支架：能够固定探测器，使探测器高度距地面Im高的支架，应使用低原子序数、低 密度的材料制造（如：铝、塑料、木材）。5. 3卷尺：卷尺的校准长度应大于1 m,且校准分度不小于1 mmo5.4其它辅助设备：应配备地理定位系统，记录测试时的地理坐标。6测量分析步骤6. 1布点原则一般情况，选择一个开阔、平坦的区域，而且探测器的视阈Rs内应无干扰物体（如建 筑物、树林等），探测器的视域R见附录A。测量放射性核素的沉积通量时，应选择自放

12、 射核素沉积以来，放射性核素在土壤中分布未被破坏的区域（如：没有农业活动）。6.1 测量条件记录记录测量点位地理坐标，以及气象条件、地形地貌的描述等。6.2 仪器状态的检查测量前，应检查高纯铭探测器的晶体温度是否达到工作温度。处于工作温度后，再打开 高纯楮谱仪的偏压电源，检查仪器的能量分辨力。6.3 就地高纯错谱仪的安装在选定的测量区域中间位置，将高纯楮探测器稳定地安装在测量支架上，探测器的端面 朝下。调整探测器高度，使之距离地表1m。连接高纯楮谱仪电子学仪器的所有电缆。1.1.1 5测量设置根据现场测量的待测核素特征峰的全能吸收峰计数率，设置测量时间，使得感兴趣区的 计数统计涨落在10%以内

13、。6.6 Y能谱的采集在预定的时间内采集Y能谱。停止测量后，存储采集到的Y能谱。6.7 Y能谱分析用Y能谱分析软件查看采集的Y能谱，若能谱中存在可明显辨别的峰，根据峰形特征设 置适合的感兴趣区域，读取全能吸收峰的净峰面积；若能谱中无可明显辨别的峰，则根据待 测核素的特征峰的能量和探测器的能量分辨力，设置感兴趣区，读取全能吸收峰的积分面积。7探测效率计算7.1 原理对于就地高纯楮谱仪而言，很难有已知不同深度分布的大面积Y射线标准场用于探测效 率校准。因此，需根据土壤、空气的物理参数，采用放射性核素在土壤中分布的理论模型， 并结合探测器的特征进行探测效率计算。就地高纯楮谱仪的探测效率取决于放射性核

14、素在土 壤中的深度分布，探测器高度，探测器的性质，Y射线的能量以及在土壤和空气的吸收性质 等因素，可利用如下Beck公式进行计算：=FW(2)式中：产一注量活度比，(m-2.s-i).(Bq.g-i)J或(m-2.s-i).(Bq.m-2)-i 0该物理量由放射性核素在土壤 中分布、土壤组分与密度等因素决定，与探测器无关。W角度修正因子，由探测器的角响应因子R(J)和地表Y射线注量率角分布0。)共同决 定的，量纲一的量。这是因为探测器非标准球体，对不同角度入射的Y射线探测效率并不相 同。而探测器所在的位置，Y射线是从土壤表面发射而来的(2立体角)，而非沿探测器轴 向平行入射的射线，故需要进行角

15、度修正。该物理量与探测器几何结构、Y射线能量、放 射性核素在土壤的分布有关。1有效前面积，m2o该物理量只与所用的探测器有关，由探测器晶体尺寸、材料、几 何结构等因素决定，与土壤中放射性核素分布无关。7.2 探测效率计算的方法1.1.2 2.1方法概述由7.1可知，由注量活度比F、角度修正因子W和有效前面积这三个不相关的物理 量乘积可得就地高纯楮谱仪的探测效率&其中，注量活度比尸和角度修正因子W与放射 性核素的质量张弛深度6相关，确定质量张弛深度6是开展探测效率计算的前提条件。在已 知质量张弛深度。条件下，按照以下步骤开展探测效率计算：(1)根据理论模型计算土壤 中放射性核素的注量活度比Fo (2)利用标准源实验测量或蒙特卡洛模拟计算探测器的有 效前面积小(3)理论模型计算探测器高度处初级Y注量率的角分布Q);利用标准源实 验测量或蒙特卡洛计算探测器的角度响应因子R(J);联合初级Y注量率的角分布Q(J)和探测 器的角度响应因子H(J)计算得到角度修正因子Wo1.1.3 质量张弛深度。的确定一般来说，新近沉降的放射性沉降灰，放射性核素均匀分布在土壤表面，= O gem