【正文】 民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)帶動(dòng)用電 需求全面高漲，目前中國(guó) 已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)“硬缺電” —— 即全年性缺電的時(shí)代。當(dāng) 放射性物質(zhì)沉降到地面上或海水中，農(nóng)作物、牲畜和海洋生物可能會(huì) 吸收這些放射性物質(zhì)，而令這些放射性物質(zhì)進(jìn)入我們的食物鏈。這些粒子會(huì)在輻射煙羽經(jīng)過(guò)的地區(qū) 沉降，通常離泄漏源越遠(yuǎn)，沉降量越少。氤、氪等 惰性氣體會(huì)順風(fēng) 移動(dòng)而迅速稀釋。 2． ) 食入途徑一飲用受放射性物質(zhì)污染的食水或食用受污染的 食物“ 1。有些 由風(fēng)或水流輸送到我們附近，這些放射性物質(zhì)的輻射可以直接照射我 們，亦可能隨著呼吸或通過(guò)進(jìn)食而進(jìn)入我們體內(nèi)。這種修復(fù) 作用的程度大小，既與原初損傷的程度有關(guān)，又可能因個(gè)體間的差異 而有所不同。進(jìn)而由生物代謝作用的結(jié)果，導(dǎo)致細(xì)胞或機(jī)體的 死亡。他們與生物分子繼續(xù)反應(yīng)，使更多的分子發(fā)生變化。一般認(rèn)為間 接作用的幾 率遠(yuǎn)大于直接作用。水分子在人體細(xì)胞中是大量存在的，因而遭到射線的作 用的機(jī)會(huì)較多，水分子發(fā)生變化，產(chǎn)生各種自由基和活化分子 (例如 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 H}、 OH*、 H20 H20+等 )。射線直接打到生物大分子，例 如脫氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸 (RNA)，使他們某些鏈斷裂， 組成破壞，這稱為直接作用。 i一 ————— 篁鎏翟墜蘭些鱉 — 一晝 — 一 圖 1． 2電離輻射對(duì)人體的作用過(guò)程 輻射的能量被吸收后，使生物體 中的分子產(chǎn)生電離和激發(fā)。分子、細(xì)胞功能、代謝或結(jié)構(gòu)的變化，以及完整機(jī)體 的各個(gè)組成部分之間的變化等，既彼此不同，又相互制約，有些異常 迅速，有些可延續(xù)數(shù)年，其大致情況見圖 1． 2。 射線對(duì)人體的作用是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。 表 1． 1電離輻射特性表 名稱 來(lái)源 性質(zhì) 電荷 穿透力 一粒氦原 一張紙或皮膚外層可 Ⅱ粒子 原子衰變 2+ 子核 有效地阻擋 一塊數(shù)毫米的鋁片可 B粒子 原子衰變 一粒電子 1一 有效地阻擋 中子 核反應(yīng)堆 一粒中子 無(wú) 含氫量高的物質(zhì)如石 蠟或水可有效地阻擋 高能量電 高密度物質(zhì)如厚厚的 Y射線 原子衰變 無(wú) 磁波 水泥可有效地阻擋 受激發(fā)的 高能量電 高密度物質(zhì)如厚厚的 X射線 電子云 磁波 無(wú) 水泥可有效地阻擋 2電離輻射對(duì)人體的作用過(guò)程 電離輻射對(duì)人體的作用過(guò)程分為四個(gè)階段，它們分別是物理階段、 物理化學(xué)階段、化學(xué)階段、生物化學(xué) 階段” 1。輻射的分類可見圖 1． 1 圖 1． 1輻射的分類 1 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 1． 1． 2輻射對(duì)人體的影響 1電離輻射的特點(diǎn) 由不同類型的粒子產(chǎn)生的輻射他們的穿透力不同，對(duì)人體的影響 也不同。這個(gè)電離過(guò)程通常會(huì)引致生物組織產(chǎn)生 化學(xué)變化，因而對(duì)生物構(gòu)成傷害。一般來(lái)說(shuō)，非電 離輻射 (例如光線及無(wú)線電波 )的能量較低，不足以改變物質(zhì)的化學(xué)性 質(zhì)。 輻射包括不同能量的電磁波 (例如光線、無(wú)線電波及 x射線等 )、 超聲波，以及由放射性物質(zhì)因衰變放出的粒子 (如 a粒子及 13粒子等 )。廠年上月 2，尹日 哈爾濱 __J_=程大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1章緒論 1． 1課題的目的和意義 1． 1． 1認(rèn)識(shí)輻射 宇宙充滿輻射。本人完全意識(shí)到本聲明的法律 結(jié)果由本人承擔(dān)。除文中已經(jīng)注明 引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己公開發(fā) 表的作品成果。 關(guān)鍵詞：環(huán)境輻射；高氣壓電離； I／ F變換 哈爾濱工 程大學(xué)碩士學(xué)位論文 Abstract In our 1iving world． there iS radiation everywhere． But there are fcW radiation monitor used for environment radiation monitoring． In this paper， the design of a high performance ionization chamber filled with high pressure argon monitor for environment gamma ray detect is introduced． Normally， for the design of gas detector， the energy response of the working gas and the material for the chamber is the key element to the detector， and the choosing of the working gas and the material innuent the performance of the detector directly． In the process of the design of gas detector， it is usually by the ways of refer to the energy response graphic of the working gas and the material for the chamber to choose the working gas and the material for the chamber． But in the case that the information of working gas and the material for the chamber iS not available． the experiment iS taken． and that will always cost much and need much time． To overe this shorting in the design． in this paper， the MCNP and EGSnrc code iS used to take the place of the experiment． A model iS setup in the MCNP and EGSnrc code to pare the influence of diffcrent working gas and the material for the chamber on the detector， and find the good choices of working gas and chamber material with high performance for the detector． And the pressure and the diameter of the detector iS choosed with the simulation of the MCNP and EGSnrc code． To prevent the current leakage of the ionization chamber a three CO— axis insulator iS used． and the result iS good． For the current in the ionization chamber iS not amplified． SO it iS hard to collect the electric signal． in this paper， a direct I／ F convertor is used to convert the electric current signal into frequent signal． Keywords： environment radiation． high pressure ionization chamber I／ F convert 哈爾濱工程大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下， 由作者本人獨(dú)立完成的。 為防止由于漏電造成的信號(hào)損失，本文采用了三同軸絕緣子的方 案很好地實(shí)現(xiàn)了電離室的絕緣。為了克服這 個(gè)設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)，本文使用 MCNP及 EGSnrc兩個(gè)核物理計(jì)算軟件對(duì) 電離室式監(jiān)測(cè)器建立模型，通過(guò)對(duì)不同的氣體及壁材的性能進(jìn)行仿真 以代替試驗(yàn)的過(guò)程，從而選取合適的工作氣體及壁材。而對(duì)于 一些特殊要求或是工程圖表中沒有的氣體及壁材的參數(shù)，則需要通過(guò) 實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。通常，對(duì)于氣體輻射監(jiān)測(cè)器的設(shè)計(jì)，工作 氣體及壁材的能量響應(yīng)是影響監(jiān)測(cè)器的一個(gè)決定因素，工作氣體及壁 材的選取直接決定著監(jiān)測(cè)器性能的好壞。 哈爾濱工程大學(xué) 碩士學(xué)位論文 高性能環(huán)境γ射線監(jiān)測(cè)器的研制 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專業(yè)：核能科學(xué)與工程 哈爾濱上程大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 在我們生活的地球上到處存在著輻射，但是用于檢測(cè)環(huán)境本底輻 射的監(jiān)測(cè)器卻 很少。本文介紹了一種高性能的高氣壓氬氣電離室環(huán)境 T射線監(jiān)測(cè)器的設(shè)計(jì)過(guò)程。而在一般的氣體輻射監(jiān)測(cè)器 的設(shè)計(jì)中，工作氣體及壁材的選取基本上都是通過(guò)查閱相關(guān)氣體及壁 材能量響應(yīng)曲線的工程圖表，以確定具體的工作氣體及壁材。這樣使得監(jiān)測(cè)器的研制比較耗費(fèi)人力物力。同時(shí)也通過(guò) MCNP及 EGSnre模擬了電離室的工作氣體壓力與監(jiān)測(cè)器的大小對(duì)監(jiān) 測(cè)器性能的影響。 由于電離室本身不對(duì)電流放大，因此信號(hào)的采集較為困難，本文 另外介紹了用 I／ F直接變換的電路以達(dá)到信號(hào)的轉(zhuǎn)換。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)等的 引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體， 均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者 (簽字 )： 侄怡易 !Et 期：矽。自古以來(lái)，地球上的生命便暴露于自然環(huán)境的輻 射中 。 輻射大致可以分為非電離輻射及電離輻射兩類。相反， 電離輻射 (例如 n粒子及 B粒子 )有足夠的能量使原子中的 電子游離而產(chǎn)生帶電離子 。一般所指可引起傷害的輻射，就是 電離輻射。表 1． 1列舉了各種粒子的輻射特性。具體的過(guò)程如圖 1． 2。人體從吸收輻射能量 丌始，到產(chǎn)生生物效應(yīng)乃至機(jī)體的損傷和死亡為止，要經(jīng)歷許多不同 性質(zhì)的變化” 1。 。這時(shí)， 對(duì)生物分子產(chǎn)生直接和間接兩種作用。間接作用是射線作用與生物體中的水分 子而引起的。這些輔解產(chǎn)物，再與生物大分子作用， 使大分子遭到損傷和破壞，這就是間接作用。 間接作用的結(jié)果，加之水分子問(wèn)的能量轉(zhuǎn)移，又會(huì)產(chǎn)生更多的生 物體分子自由基。 顯然，這過(guò)程是由物理階段的能量吸收，發(fā)展為分子中的直接結(jié)構(gòu)變 化的物理化學(xué)過(guò)程。 雖然射線可能對(duì)人體造成損傷，但是某些劑量下機(jī)體能通過(guò)自身 的代謝過(guò)程對(duì)受損傷的細(xì)胞或局部組織 (器官 )進(jìn)行修復(fù)。 3輻射照射影響我們的途徑 來(lái) 自一個(gè)放射源的放射性物質(zhì)可以通過(guò)不同途徑影響人體。 總體而言，輻射可以透過(guò)以下兩種主要途徑影響我們： 1． ) 煙云途徑一即直接吸入放射性核素、受到空氣中或沉降在 地上的放射性核素直接照射。 由于放射性污染源 (如核電站發(fā)生核事故或核廢料 )泄漏出來(lái)的 放射性物質(zhì)會(huì)像煙霧般，隨風(fēng)擴(kuò)散到各處，稱為輻射煙云。大部份揮發(fā)物，例如碘、銫及碲， 在到達(dá)大氣層時(shí)，已凝結(jié)成粒子。而下雨亦可增加沉降率。當(dāng)我 們食用這些受污染的農(nóng)作物或牲畜時(shí)，我們就可能吸收了它們身上的 哈爾濱 J二程大學(xué)碩七學(xué)位論文 放射性物質(zhì)，而受到輻射影響。有專家估計(jì)，這次 能源短缺對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體影響已經(jīng)超過(guò) SARS，甚至有分析認(rèn)為對(duì) GDP的影響會(huì)達(dá)到一個(gè)百分點(diǎn)。由于我國(guó)國(guó)民 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和核電的巨大優(yōu)越性，國(guó)家有關(guān)部門規(guī)劃到 2020年將 建成核電總裝機(jī)容量 3200萬(wàn)千瓦，從而使我國(guó)核電的裝機(jī)容量占全國(guó) 電力總裝機(jī)容量的比例由 2020年的 1％上升到 4％左右。但是，隨 之也會(huì)有一些問(wèn)題等待我們解決。通常情況下，是不會(huì)泄 露到環(huán)境中對(duì)環(huán)境造成污染的，但是由于民眾對(duì)核能的不了解，從而 對(duì)其有懼怕情緒。因此我們 對(duì)核電站周圍大片區(qū)域進(jìn)行環(huán)境的輻射監(jiān)測(cè)就變得非常重要了。因此一種高精度可 移動(dòng)的 y射線探測(cè)裝置的研制就非常迫切了。 目前中國(guó)煤炭的消耗量占全 世界煤炭耗量的 1／ 4，對(duì)一些大的煤炭消 耗企業(yè)如火電站、重工企業(yè)等周圍的 Y輻射的監(jiān)測(cè)也是非常必要的，