TW200819778A - Mesurement and calibration method of volume source calibration phantom - Google Patents
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200819778 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種校正假體與校正方法，尤其是指一種 直接使用各種不同密度之體射源校正假體來取得密度與計測 效率的校正曲線，依據待測核廢棄物樣品之密度對應多密度 體射源杈正饭體的計測效率，可量測不同物質核廢棄物樣品 之總加馬活度或比活度，獲得準確量測的結果之一種體射源 校正假體及其量測與校正方法。 【先前技術】 曰至目—為止，對極低活度體積核廢棄物之總加馬輻射活 度量，之儀器為大面積娜閃爍體倾ϋ組合之廢棄物活度 監測為（Waste Curie Monitor)，其優點為輻射靈敏度高、 =成I放率冋、樣品計測時間短、廢棄物容積不限制及可顯示 量測廢棄物樣品之重量等。 不過習用之廢棄物活度監測器之其校正方法卻具有下列 缺點：⑴活度量測低佑或高估，通常僅考慮重量而忽略不 =棄物樣品材料的密度’所造成輻射自吸收效應⑵計測 適用，—般使用單—物質在監測器的屏蔽體中建 符^效率’忽略樣品非單一物質組成⑺樣品量測位置 置鱼;^在/f樣糾—律㈣品放置在屏㈣内下方位 雜心位置有誤⑷樣品體積不符合， 器距又離體積大小，與效率校正時距各個閃爍偵測 安全管理者對廣?二活=誤差;因此無法滿足輻射防護 μ讀活度/刀析的精確性要求。（5)沒有修正 200819778 廢棄物樣品中各種核種之輻射能量及多核種時加馬活度計 V 算，造成的總活度量測誤差。 近年來研究人員更進一步發展玎取代原有在活度監測器 的幾何中心空間點射源效率之校正方法，執行核廢棄物加馬 總活度之置測，作為判斷核廢棄物與一般無輻射廢棄物的分 類作業，目前塑膠閃爍偵檢器的效率校正方法是（1)美國 Themo—Eberline 公司使用穿透因子（transmission factor) 來修正不同標準質量自吸收效應，公式為TF=屏蔽射源之淨計 數/然屏蔽射源之淨計數，其一般的TFS1· 〇，當作補償空 氣中然屏蔽射源在幾何中心的校正效率，在效率校正檔將建 立完成的水假體校正效率内的穿透因子參數設定為1，並在質 量芩數（每10kg為一單位）輸入重量；則待測之不同材料的 樣品重量會相對已設定穿透因子為丨的重量，得到修正後的 樣品加馬總活度；（2)德國raDoS公司之使用單一物質鐵板組 成的多密度校正效率；（3)日本（japan Nuclear Energy Safety Organization)之金屬管及金屬板組成的多核種校正效率；（4) ® 美國NE Tech⑽logy公司使用多核種點射源及單一物質巴西 原木（岔度為1)組成的多重量（〇〜6〇Kg)的校正效率。但是目 前廣泛使用的這些修正方法仍然僅考慮大約的重量及幾何形 狀，但是沒有充分修正樣品之物質質量自吸收效應及各種物 ， 貝與月匕里反應的因素’無法得到樣品正確的加馬總活度。 . 綜合上述，因此亟需一種體射源校正假體及其量測與校 正方法來解決習用技術所產生之問題。 【發明内容】 200819778 項目的是提供一種體射源校正假體及其量 其係利用各種不同密度之體射源校正假體來 致率的校正曲線，依據待測校廢棄物樣品之 體射源校正假體的計測效率，可量測不同物 之總加馬活度或比活度，達到準確量測的結 本發明的笛—
測與校正方法，=目的是提供—種難驗正假體及其量 各種加._心：二能之量：，為樣品之 制々—α、係使用與板正假體相同尺寸及容積之樣$ „ 皿/則為内，该監測器之内部具有一容罟处
本發明的第 測與校正方〉去， 取得密度與計測 密度對應多密度 質核廢棄物樣品 果之目的。 曰r該容置空間内設置有複數個輻射活度偵檢器，該 二正饭體包括、:—容器；複數個板體，其係堆疊於該容器内';、 ^至）—射源板體’其係具有複數個射源，該至少-射为 板體係與該複數個板體堆疊於該容器内。 射源 板。較佳的是，該板體可為—金屬材料。該金屬材料為一鐵 較佳的是，乾板體可為— 每擇為紙板、木板、石膏、壓 者。 非金屬材料。該非金屬材料可 克力、橡皮以及玻璃其中之一 該7射源可選 較佳的疋，该射源為一τ射源。其中 8 200819778 擇為57鈷、137绝、54錳、⑼鈦及其組成其中之一者。 較佳的是，該射源係為一圓形射源。該圓形射源之 小於5cm 〇 較佳的是，該射源板體更包括有：一下護貝層；一防漏 濾紙層，其係形成於該下護貝層上，該防漏濾紙層上更具有 細數個射源；錢—上護貝層，其係職於該防漏遽紙層 上’以提供保護該複數個射源。 "
為了達到上述之目的，本發明更提供一種量測愈校正$ t ’其係包括有下列步驟：首先，提供複數種體射源校正命 體’母-個體射源校正假體分別具有不同之密度^ =數種體射源校正假體於—監測器内得到密度與· 率關係的一校正曲線；接著，將一廢壯、、 、'泉：仔到该_品之一對應加馬總活度；最後， 正 方式修正該對應加馬總活度以彳㈣正叙力喝總活度。， r持t的是:該修正方式為將該對應加馬組活度依照能量 依持因子以及多_時加馬總活度的計算式以進行修正。 【實施方式】 ^使貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更 的認知與瞭解，下文特將本發明之系統的相關細部結 '义及。又。十的理心原由進行說明，以使得審查委員可以了解 本發明之特點，詳細說明陳述如下： —、 200819778
請參閱圖一所示，該圖係為廢棄物活度監測器與體射源 校正假體示意圖。該廢棄物活度監測器1，其係具有相同厚度 鉛組合之六面立方之一屏蔽體10，該屏蔽體10内具有一檢測 空間100,在該檢測空間1〇〇内之壁面上具有六部相同大面積 之輻射活度偵檢器11，在本實施例中，該輻射活度偵檢器n 係為塑膠閃爍體偵檢器。該檢測空間1〇〇内設置有重量計， 可量測待測物之重量。該活度監測器更具有微電腦處理器 12，利用微電腦内藏計算程式軟體與校測參數，可計讀樣品 景的輕射總活度（¾)或比活度(Bq/g)、效率校正及儀 為最小可測活度等功能，並可列印及顯示分析結果。 在趟測空間100内具有為均勻活度之一體射源校正假 體^請參閱圖二A所示，該體射源校正假體2之外圍為一制 式谷态2一0，該制式容器2〇内具有一内部空間21。請參閱圖 - B所不’该圖係為板體與射源板體堆疊示意、圖。該内部空 間21内可以堆疊複數枚均勻材f之板體22以及射源板體 23。a亥板體22之材質可為金屬材料或者是非金屬材料。該 屬材料選擇為鐵板；該非金屬材料則為紙板、木板、石膏: 壓克力、橡皮、玻璃。 在本貫施射係將將七種不同材料切誠每塊長33c^ 阳二及厚丨⑽的大面積均勻規格材料，再分職每塊材❸ 樣品制式容器尺寸相近之長H33cm及高3〇c 對1 ^假體，重量範圍在5 kg〜⑽故，其材料重量才 對得到校正假體之平均密度，而由 :二、木板(密度㈣略石膏⑽ 厂錢力（錢1.1 W)、橡皮（密度 玻璃 200819778 度2. 5gcm，及鐵板（密度3gcm 3)組成各種密度顺正假體。 在七種密度的個別校正假體中’分別放置對稱相等間隔 的七片大面積之該射源板體。請參閱圖三A所示，該圖係為 本4明之射源板體較佳實施例剖面示意該射反 有一上護貝層挪、-射源層231、—防漏滤紙層微體乂及：： 下護貝層233。該防漏濾紙層232，其係形成於該下護貝層挪 二2>#'層231 _成於該防漏濾、紙層232上’該射源層 紙声數個射源/該上制層23G，其係形成於該防漏濾 、S ，5亥上竣貝層23〇與該下護貝層233可提供仵罐 該射源層231。 保口又 雜、=源:為一7射源。其中該7射源可選擇為57銘、137 個射源之方、、組成其中之一者。接下來說明形成該複數 均勻分/，5月茶—閱圖三B所示’在該防漏濾紙層232上 滴:點，母點均勻滴入〇. 2cc液體射源231〇共36 門園二:7源2310約擴散成低於直徑5— 士品拉„ 核 co Cs Mn及6Qc〇的各七片 大面積射源的總活度分別為 β:】 4個核種%、⑶Cs、54 叮收及90 _。透過 及前述之七锸 力及Co，，、可以組成4個不同能量 主種不同密度的均勻活度之體射源校正假體。 實施該圖係為本發明量測與校正方法較佳 例不思圖。其步驟為： (1)始'度與計測效率校正 〜ΐ校正方法3其步驟如下，首先進行步驟3G使用-组固 疋合和之多核種大面積表面射源與7種 的㈣付 正假體，包含庠益处日 又、、且戏的體射源奴 3廣靶_崎及密度。接著進 200819778 測為的切位置得到_射顺率襲的校正曲線。 (2)光子能量依持性 動目ns能量_值差異，在廢棄物活度 偵檢器之幾何中心，分別放置大面積加馬射源、57c〇 (能量122 keV *l36keV)、7Cs(|4 662 keV)、54Mn (^^^ 834 keV)、 「及Co (能量1173 keV和1332 keV)計測，得到加馬核種 7Co、54Mn、6GCo及137Cs之核種計測效率，再除以各別核種之 能量分支比（57C〇為96 %、mCs 為2〇〇 %)，得到加馬核種叩〇、54Mn、6〇c〇&⑶以在不同平 均後、度時，其能量與光子偵測效率如圖七所示，顯示光子偵 測欵率隨能量遞增而遞增，在高能量時密度的變化對光子偵 測致率影響大，相反的在低能量時密度的變化對光子偵測效 率影響較小；另外，不同密度的光子能量叩〇 、μ n、^、二 ^r± 137^ J L〇布目 十Cs之偵測效率比如表i ’作為樣品非單 活度計算用。 於加馬總 密度 (g/cm3) 一表1、廢兔率比
Cs 54Mn / 137Cs 60c〇 / 宓疮 5?Γπ / 137Γγ. 54^7~~13^~~— 7Cs 0.15 0.5 0.75 1.13 1.8 2.5 3.0 0.40 0.32 0. 26 0.23 0. 17 0. 16 0.08 1.25 1. 18 1. 13 1.01 0.79 0. 77 Π • 49 • 44 • 41 .30 • 11 I· 99 200819778 (3)樣品量測 然後進行步驟32，將一廢棄物樣品填裝與體射源校正假 體谷積相同的制式谷器内以形成一檢涓,]樣品。接下來進行+ 驟33 ’利用監測器石旁稱該檢测樣品之重量，然後得到彳 樣品之密度（重量/容積），然後對應該校正曲線得到檢測樣 品之對應加馬總活度。最後進行步驟34，再經由能量依持因
子（相對13 Cs核種能量）及多核種時加馬總活度的計算公式 修正後，可獲得正確的加馬總活度。 (4)、驗證分析 整箱活度量測的儀器需要有正確的加馬總活度計算方 法’以符合核種活度限值之要求，另外亦驗證當廢棄物樣品 為多核主要為137Cs、54Mn，Co)，其個別核種的活: 分析結果，其準確性的差異是否在可接受範圍内。 又 (4-1)最低可測活度（MDA) 美國核能管制委員會之nureg_15〇7(1998)的最低可 測活度之計算公式如下： ^ MDA ~ 3 + 4.65 x
εχί 其中3+矣幻：（偵檢器限度，95%可信賴度）
Gg :背景計數率(cps) ;:核種計測效率 舞 t:計測時間(sec) >二平均月景計數為15〇〇，由本監測器wCM」〇pc 什异2分鐘各種平均密度的57C〇、54Mn、137Cs及60C〇最低可測 200819778 ▲ 活，結果如表2及圖五所示，在各種相同密度時，。及〜 的最低可測活度有-致性的數值，#平均密度在丄g/cm3〜2 g/cm時的Co&mCs其MDA值最小；當平均密度<lg/cm3及 >2 g/cm3時的6ΐ〇及％其_值皆略高於i ⑽3〜2 g/cm3 之 MDA 值的 2 倍，約為 〇· 〇〇3 Bq /g 及 〇· 〇1〇 Bq /g，主 要是重里率的變化為線性趨勢，而核種幾何中心效率的變化 為指數趨勢’因此當重量太輕或太重時，效率的變化大於重 量’在各種相同密度時的ΜΜ，皆低於i37Cs。 ® Mn、Co及37Cs之最大的最低可測活度分別為〇. 〇〇9Bq /g、0· 001 Bq/g 及 〇· 〇1〇 Bq/g，54Mn 與 137(：s 能量較接近其各 種抢度材質如布料、水、鐵管及鋼筋之·A皆極相似。另外， Mn、Co及Cs之最低可測活度（Bq/g)，皆能符合主管機關 對解除管制之外釋限值’其量測儀器最低可測活度需低於國 際原子能總署IAEA規範之核種導出限值（如5%ι、6ΐο及137Cs 為〇· 1 Bq /g)之10倍的要求。另外，參考美國Antech公司型 式3300-200之清潔廢棄物監測器操作手冊，其量測2分鐘背 ⑩ 景的6GCo及137Cs之儀器最低可測活度分別為〇.〇〇9Bq /g及 0· 015 Bq /g，與本研究活度監測器之儀器最低可測活度相似。 另外，觀察本塑膠閃鑠體偵檢器的空間最低可測活度（MDA) 與時間的關係，當計測時間各為lmin、2 min、5 min、8 min . 及l〇 min時，其6GCo及137Cs之最低可測活度（Bq)的變化如 圖六所示，當計測時間由lmin延長至5 min時其60C〇及137Cs 之最低可測活度，分別降低1· 9倍及2· 0倍；而計測時間由 lmin延長至10 min時其6GCo及137Cs之最低可測活度，分別 降低2.5倍及2.7倍，在8 111丨11延長至1〇1^11時其6()〇：〇及137〇3 14 200819778 之最低可測活度亦變化不大，僅分別降低9 %及15 %。 表2、廢棄物活度監測器之最低可測活度（Bq/g) 密度 (g/cm3) 57Co 54Mn 137Cs 60C〇 0.15 0. 059 0. 018 0.019 0.0095 0.5 0.021 0.0058 0.0061 0. 0029 0.75 0. 018 0. 004 0. 0042 0.002 1.13 0.013 0.003 0. 0032 0.0014 1.8 0.0084 0.0017 0.0018 0. 00075 2.5 0.0088 0. 0018 0. 0018 0. 00083 3.0 0.015 0.0019 0. 002 0. 0008 (4-2)計算公式 總計數 二 A: 5 / Α· ΣΓ / + 尺c 其中 為：137Cs核種活度(Bq) ⑩ h:i37Cs能量662 keV之光子偵測效率(％) A· : 137Cs能量662 keV之光子分支比(％) 兄：各核種相對於137Cs之活度比 仄:各核種相對於137Cs之偵测效率比 * (a)核種活度比/為 Λ:某核種活度(HPGe分析結果） (b)核種偵測效率比二Z / f / 廢棄物偵測某加馬能量光子效率(％) :某核種發射光子分支比(％) 200819778 m (c)器示加馬總活度為=A//瓦· ‘ ：137Cs偵測效率尽二 • ⑹指標核種活度為=為，任意核種活度 ^χ^Λι X Rx
⑹外釋導出限值$忠/U Y 圮，〇:某i亥種之活度限值（導出限值） (4-3)多核種分析 在校正假體内放置七片均勻面射源i37cs(721〇5Bq)、 ® 54Mn ( 45309Bq)、6°Co (86048Bq )及 57Co (42777Bq)，其標準 總活度為246239Bq，核種活度比率57C〇: 54Mn:6GCo: 137Cs 為 0.593 : 0.628 : 1.19 : 1。使用 137Cs 效率計算密度 l」gcm_3、 1·8 gem*3及2·5 gem·3樣品之總活度結果如表3,而經由上述計 异公式之修正樣品的四種核種活度後’與標準點射源總活度 比較準確度之差異分別為1.82%、2.59 %及1.74%。 _ (4-3-1)密度1. igcnf3假體之137cs效率計測 指標核種活度Ai為137Cs時之總活度At = 321197 Bq ， 57Co、54Mn 及 60C〇 相對 137Cs 的仄為 〇·23、1· 01 及 1· 30 : Ai-Αΐ/Σ(1+^^ν) - 321197 / [ l+(0.593x0.23)+(0.628xl.01)+(L19x \ 130)) = 73500 Bq ， Ax-Ai χ Rx^ 57Co -Ai x 0.593 = 43586 Bq 54Mn=Ai x 0.628= 46158 Bq 60Co=Ai x 1.19 二 87465 Bq 修正後之加馬總活度At = 250709 Bq 200819778 標準點射源加馬總活度=246239 Bq ' 修正總活度與標準總活度之差異二3.36% 蓼 - (4-3-2)密度1· 8gcm 3假體之137Cs效率計測 指標核種活度Ai為i37Cs時之總活度At = 327780 Bq， 57Co、54Mn 及 60C〇 相對】37Cs 的厶為 〇·17、0· 79 及 1· 11 : Ai-At/X(l+^^) - 327780 / [ 1+(0.593x0.17)+(0.628x0.79)+(U9x • Ul)〕二 74058 Bq
Ax = Ai x 兄， 57Co = Ai x 0.593 = 43916 Bq 54Mn 二 Ai x 0.628 = 46508 Bq 60Co=Ai x 1.19- 88129 Bq 修正後之加馬總活度At = 252611 Bq 標準點射源加馬總活度二246239 Bq 修正總活度與標準總活度之差異=2 · 5 9 % (4-3-3)密度2. 5 gem-3假體之137Cs效率計測 指標核種活度Ai為137Cs時之總活度At = 325651 BQ， 57Co、54Vln 及 60c〇 相對 137Cs 的&為 0.16、0· 77 及 0· 99 : ， At ， ^ 325651 / C 1+(0.593χ0.16)+(0.628χ0.77)+(1.19χ °·") ) - 185345 Bq ^ Ai x Rx 5 57Co = Ai x 0.593 = 43552 Bq 54Mn-Ai x 0.628 -46123 Bq 17 200819778 60Co=Ai χ 1.19 - 87398 Bq 修正後之加馬總活度At = 250517 Bq 標準點射源加馬總活度= 246239 Bq 修正總活度與標準總活度之差異=1.74 % 參數 gem'3 57Co 54Mn 60C〇 丨 37Cs Rx 0.593 0.628 1.19 1 Ρχ 96% 100% 200 % 85%
A 1.1 1.8 2.5 3.5% 14.5% 16.6% 17.7% 2.5 % 11.4% 14.1 % 14.5 % 2 A % 1U% 12.7 % 13.2% £ χ ^合μ本發狀供之體_校正㈣及校正方法^ 收=，^^之I、及％的最細 倍=求，===標準核種導出限值 估結果，如樣品為非讀。⑵系統之性能^ 對應關係值、能量依持因與效和 於5%。⑶四__單____2射=度的差異充 正假體的活度均勻性<7 9 *、成之夕讀體射源杉 假體的密度與能量笳立的夕岔度體射源校JE 之外釋物質的準確i圍廣，其計測效顿高量測核設施除指 200819778
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例， =及修飾，仍將不失本發明之要義所在，故都應』 明的進—步實施狀況。 19 200819778 【圖式簡單說明】 圖一係為廢棄物活度監測器與體射源校正假體示意圖。 圖二A係為制式容器立體示意圖。 圖二B係為板體與射源板體堆疊示意圖。 圖三A係為本發明之射源板體較佳實施例剖面示意圖。 圖三B係為本發明之射源板體之射源分佈示意圖。 圖四係為本發明量測與校正方法較佳實施例示意圖。 圖五係為不同密度核種之儀器最低可測活度。 圖六係為監測器之儀器最低可測活度與計測時間關係。 圖七係為不同密度校正假體之各種能量光子效率。 【主要元件符號說明】 1- 廢棄物活度監測器 10- 屏蔽體 100-檢測空間 11- 輻射活度偵檢器 12- 微電腦處理器 2- 體射源校正假體 20- 制式容器 21- 内部空間 22- 板體 23- 射源板體 230-上護貝層 20 200819778 231-射源層 2310-射源 232_防漏〉慮紙層 233-下護貝層 3-校正方法 30〜34-流程
Claims (1)
- 200819778十、申請專利範圍·· 1· 一 1體射源校正假體，其係設置於一監測器内，該監測器 之内1具有一容置空間，該容置空間内設置有複數個輻射活 度偵k裔’該體射源校正假體包括： 一容器； 複數個板體，其係堆疊於該容器内；以及至夕一射源板體，其係具有複數個射源，該至少一射源 板體係與該複數個板體堆疊於該容器内。 2·如申請專利範圍第1項所述之體射源校正假體，其中該板 體可為一金屬材料。 3·如申請專魏圍第2項所述之體射源校正假體，其中該金 屬材料為一鐵板。 4·如申請專利範圍第1項所述之體射源校正假體，其中該板 體可為一非金屬材料。 5 •如申請專利範圍第4項所述之體射源校正假體，其中該非 金屬材料可選擇為紙板、木板、石膏、壓克力、橡皮以及 破璃其中之一者。 6.如申請專利範圍第i項所述之體射源校正假體，其中該射 源為一 T射源。 7. 如申請專利範圍第6項所述之體射源校正假體，盆中 射源可選擇為57銘、137铯、54鐘、6°錄及其組成其中之一 8. =申請專利範圍帛！項所述之校正假體，其中該射源, 一圓形射源。 ’、 9·如申請專利範圍第8項所述之體射源校正假體，其七 22 200819778 形射源之直徑小於5cni。 利範圍第1項所述之體射源校正假體，其中該 射源板體更包括有： 一下護貝層； 一:漏濾紙層，其係形成於該下護貝層上，該防漏遽紙 層上更具有該複數個射源；以及 一上護貝層，其係形成於該防漏濾紙層上，以提供保講 該複數個射源。 又 u·日種里顺校正方法，其係包括有下列步驟·· 提=數麵⑽校正假體’每—個體射驗正假體分 別具有不同之密度； 利用顧數觀射秘正假體於—監彻内得到密度與 汁測效率關係的一校正曲線； 將U物樣品裝填至與該體射源校正假體相同容積之 谷态内以形成一檢測樣品； 利用肩皿測态檢測該檢測樣品之密， 、總^方式修正該對應加馬總活度以得到正確之加馬 12. =f專利範圍第11項所述之量測與校正方法，立中該 體内可選擇容置一金屬材料以及非金屬材料 13. ^=^_12項所㈣戦校正方法，其中該 玉屬材枓為一鐵板。 23 200819778 14. 如申請專利範圍第12項所述之量測與校正方法，其中該 ' 非金屬材料可選擇為紙板、木板、石膏、壓克力、橡皮以 ^ 及玻璃其中之一者。 15. 如申請專利範圍第12項所述之量測與校正方法，其中該 體射源校正假體内之射源為一 7射源。 16. 如申請專利範圍第15項所述之量測與校正方法，其中該 7射源可選擇為57钻、137铯、54锰、60钻及其組成其中之一 者。 — 17.如申請專利範圍第11項所述之量測與校正方法，其中該 修正方式為將該對應加馬組活度依照能量依持因子以及多 核種時加馬總活度的計算式以進行修正。24
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| TWI400470B (zh) * | 2009-10-30 | 2013-07-01 | Iner Aec Executive Yuan | 決定晶體穿透效應與偵檢效率以及偵檢效率校正之方法 |
| TWI661212B (zh) * | 2018-07-09 | 2019-06-01 | 行政院原子能委員會核能研究所 | 管路放射性汙染之校正與測量方法及系統 |
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