TWI661212B - 管路放射性汙染之校正與測量方法及系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種管路放射性汙染之校正與測量方法及系統，其利用校正管以及標準射源來預先計算輻射偵檢器的反應效率。其後，以輻射偵檢器對相同幾何形狀的待測管路測量其放射計數率。最後，依據放射計數率與反應效率之比值，即可計算出待測管路之放射性比活度。藉此，本發明可直接反應管路內部之放射性汙染，使反應結果具有更高之精準度，並且具備整體代表性。
Description
本發明係關於一種管路放射性汙染之校正與測量方法及系統，尤其指一種利用標準射源對輻射偵檢器的反應效率進行預校正，其後利用自走式爬壁機器人攜帶輻射偵檢器進入管路內部，藉以直接測量管路內之放射性活度的管路放射性汙染之校正與測量方法及系統。
在核電廠之天花板、牆壁及各樓層內分布有眾多管路，例如廢料液洩水管、供水泵管、反應器穴洩水管、安全注水泵出口管、閥室排水道及燃料池之幫浦區等。
受到放射性物質影響，上述管件的內部會存在放射性污染。依據當放射性汙染達到需去污或汰除的程度時，則需進行管件之替換工作。因此，在核電廠維修期間或除役之前，將測量各個管件內部的放射性汙染程度。
管路放射性汙染之校正與測量有多種方法，例如表面擦拭法(smear sampling)、加馬能譜分析法(γ-spectrum analysis)、切片能譜分析法(scraping sampling with radiochemical analysis)以及切片總酸蝕刻法(total acid etch)等。
然而，傳統測量方法的取樣對象僅為管路之部分，故測量結果不具整體代表性。加馬能譜分析法雖然可由管路外部測量放射性活度，但由於各種管路的形狀不同，使測量之結果難以修正，無法測得正確的放射性活度。
因此，為了克服現有技術的不足之處，本發明提出一種管路放射性汙染之校正與測量方法及系統，先利用校正管以及標準射源計算出輻射偵檢器之反應效率，其後以載具帶動輻射偵檢器於待測管中移動，藉以實際測量待測管內壁之放射性比活度。
根據本發明之一實施方式，提供一種管路放射性汙染之校正與測量方法，其用以測量待測管內部之放射性比活度，管路放射性汙染之校正與測量方法包含以下步驟。提供校正管，校正管之內壁與待測管之內壁的口徑相同。提供標準射源，標準射源具有輻射核種的標準輻射活度值。鋪設標準射源於校正管之內壁。提供輻射偵檢器以及載具，且載具連接輻射偵檢器。放置輻射偵檢器以及載具於校正管內。操作輻射偵檢器以測量輻射核種之標準輻射活度值，並測得此標準輻射活度值之校正計數率。利用校正計數率與標準輻射活度值之比值，計算出輻射偵檢器之反應效率。放置輻射偵檢器以及載具於待測管內。操作載具以帶動輻射偵檢器於待測管內移動。操作輻射偵檢器以測得待測管內之一放射計數率。利用放射計數率與反應效率之比值，以計算出待測管之放射性比活度。
本實施方式以載具帶動輻射偵檢器，可直接在待測之管路的內部移動，據以大範圍地測量放射性比活度。相較於習知的局部取樣測量、或由管路外部測量後再進行額外修正的測量方式，採用本實施方式的測量結果不僅更具整體代表性，且因本實施方式係直接於待測管內部測量，不需對測量結果進行誤差修正，因而有更高的精準度。
另外，本實施方式以標準射源對測量作業進行預校正，由於標準射源所放射出的標準輻射活度值為已知，藉由測得的校正計數率與前述標準輻射活度值之比值，可得到輻射偵檢器準確的反應效率，從而令後續之測量結果具備可靠度。
在一實施例中，前述之標準射源可以為鈷-60、銫-137、銪-152或鋂-241等輻射源。
前述管路放射性汙染之校正與測量方法更可包含以下步驟。提供照明單元以及攝像單元。裝設照明單元與攝像單元於載具前端。操作照明單元以照明待測管之內壁。操作攝像單元以拍攝待測管之內壁之影像。藉此，本實施方式可於管路放射性汙染之校正與測量作業同時，一併擷取管路內部之影像，以做為其他檢修工作之參考依據。
前述的輻射偵檢器可以是柱狀或盤狀。舉例來說，為了獲取較大範圍的平均測量數據，使用柱狀的輻射偵檢器可在相同的單位時間內反應管路中較長區間的放射汙染源，從而進一步增加測量結果的整體代表性。另外，當管路出現不同角度的彎折時，盤狀的輻射偵檢器可隨著載具順暢地通過這些彎折處，不致於受幾何限制影響而無法進行該處之反應作業。
在一實施例中，前述管路放射性汙染之校正與測量方法更可包含以下步驟。提供複數腳輪，並安裝前述腳輪於輻射偵檢器。調整前述各腳輪之位置，使各個腳輪抵頂於待測管或校正管之內壁，並使輻射偵檢器位於待測管或校正管之截面中心。藉此，由於輻射偵檢器係位於管路之幾何中心位置，因此校正計數率及放射計數率的測量結果係為管路截面之平均值，具有整體代表意義。
根據本發明另一實施方式，提供一種管路放射性汙染之校正與測量系統，用以測量待測管內部之放射性比活度，管路放射性汙染之校正與測量系統包含校正管、標準射源、輻射偵檢器、載具以及處理單元。校正管之內壁與待測管之內壁的口徑相同。標準射源鋪設於校正管之內壁，且標準射源具有輻射核種的標準輻射活度值。輻射偵檢器具有反應輻射時之反應效率，且輻射偵檢器供測量輻射核種的標準輻射活度值而測得校正計數率，或測量待測管內之放射計數率。載具連接輻射偵檢器，且載具供移動於校正管或待測管之內壁。處理單元依據校正計數率與標準輻射活度值之比值而計算出反應效率，並依據放射計數率與反應效率之比值而計算出放射性比活度。
藉上述實施方式，管路放射性汙染之校正與測量系統可應用於核電廠之管路維修或汰除作業前之汙染反應。相較於現有的放射性污染反應方式，本實施方式具有操作較容易、減少誤差的優點。另由於輻射偵檢器可於待測之管路內長距離移動，故測量結果具有整體之代表性，可避免因僅進行局部測量而錯估管路放射汙染程度的問題。
在一實施例中，前述之標準射源可以為鈷-60、銫-137、銪-152或鋂-241等輻射源。
在一實施例中，管路放射性汙染之校正與測量系統可額外包含照明單元以及攝像單元。照明單元設於載具前端，並用以照明待測管之內壁。攝像單元設於載具前端，並用以拍攝待測管之內壁之影像。
前述的輻射偵檢器可以是柱狀或盤狀。
前述管路放射性汙染之校正與測量系統可另包含複數腳輪，腳輪設於輻射偵檢器，並且抵頂於待測管或校正管之內壁，以令輻射偵檢器位於待測管或校正管之截面中心。
本實施方式之管路放射性汙染之校正與測量系統的進一步實施例之說明以及功效已如前述管路放射性汙染之校正與測量方法之實施方式中所載，故此處不再重複贅述。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：
管路放射性汙染之校正與測量方法100用於測量待測管T內部之一放射性比活度。請參照圖1與圖2，管路放射性汙染之校正與測量方法100包含以下步驟。步驟101為提供校正管300，校正管300之內壁與待測管T之內壁的口徑相同。參照圖3，步驟102為提供標準射源400，標準射源400具有輻射核種(例如alpha、beta、gamma等不同核種)的標準輻射活度值。標準射源400可視測量需要而自行製作成不同尺寸，而各個標準射源400的標準輻射活度值可利用儀器先行測得。此處所述的標準輻射活度值，係先測量校正管300內之輻射活度值後，再依此數值追溯國家輻射標準活度之規範來確立。標準射源400含有的核種可以為鈷-60、銫-137、銪-152或鋂-241，但也可以是其他的放射性核種。標準射源400之製作方式以及標準輻射活度的測量方法為本領域技術人員的背景知識，故此處不多詳述。
繼續參照圖4A至圖6，步驟103為鋪設標準射源400於校正管300之內壁。在本實施方式中，標準射源400為可捲曲的片狀，藉以自動適應不同口徑的管路。步驟104為提供輻射偵檢器500以及載具600，且載具600連接輻射偵檢器500。如圖4A與圖4B所示，輻射偵檢器500的表面設置有一或多個偵檢窗510，用於接收測量管內環境的放射線。輻射偵檢器500的規格可依測量需要而改變。舉例來說，圖4A示例的輻射偵檢器500為柱狀，且表面設有多數個偵檢窗510，可在較長的直線狀管路中進行快速且廣域的測量工作。又如圖4B所示，盤狀的輻射偵檢器500可順暢地通過管路的彎曲部位，適合應用於不規則形狀的管路。然而，圖4A與圖4B之輻射偵檢器500僅為說明本實施方式所用，其實際態樣並未用以限制本發明。
步驟105為放置輻射偵檢器500以及載具600於校正管300內。步驟106為操作輻射偵檢器500以測量標準射源400之輻射核種的標準輻射活度值(becquerel per cm
2)，並測得此標準輻射活度值之校正計數率。步驟107為利用校正計數率(count per second, cps)與標準輻射活度值之比值，計算出輻射偵檢器500之反應效率。
詳細言之，校正管300具有與待測管T相同的幾何形狀，故可模擬待測管T內的測量環境。由於在相同的測量條件(幾何形狀)下，輻射偵檢器500測量輻射射源的反應效率相同，故在步驟106中，輻射偵檢器500在校正管300內測得的校正計數率與已知的標準輻射活度值之比值(即反應效率)，也將與同等條件的待測管T一致。因此，當輻射偵檢器500在校正管300內的反應效率為已知時，即可將輻射偵檢器500應用於相同形狀的待測管T。
在本實施方式中，反應效率定義如下。
在此說明，如圖4A與圖4B所示，由於輻射偵檢器500係藉由其表面的偵檢窗510來測量管內環境的放射性活度，故依據不同規格之輻射偵檢器500，其反應效率亦會因為偵檢窗510的形式不同而有所差異。
請繼續參照圖7，步驟108為放置輻射偵檢器500以及載具600於待測管T內。步驟109為操作載具600以帶動輻射偵檢器500於待測管T內移動。步驟110為操作輻射偵檢器500以測得待測管T內之一放射計數率。步驟111為利用放射計數率與反應效率之比值，以計算出待測管T之放射性比活度。
如同前述說明，在輻射偵檢器500的反應效率為已知的前提下，可利用輻射偵檢器500測試待測管T的放射計數率。需特別說明的是，放射計數率為輻射偵檢器500的偵測結果，惟此結果會受到輻射偵檢器500的反應效率影響，故放射計數率不等同於實際的放射性比活度。
待測管T的放射性比活度定義如下。
總結本實施方式，管路放射性汙染之校正與測量方法100為利用與待測目標相同幾何形狀的校正管300對輻射偵檢器500的反應效率進行預校正(pre-calibration)，其後以校正後的反應效率來修正實際測得的放射計數率，藉以推估實際的放射性比活度。
下表分別為本實施方式應用柱狀以及盤狀之輻射偵檢器500的實際測量結果，以及測量結果與待測管T之標準輻射值的比較。
| 輻射偵檢器(柱狀) | 標準值(Bq) | 測量值(Bq) | 差異(%) |
| 銫-137 | 153972 | 184711 | 20 |
| 鈷-60 | 160064 | 155670 | -3 |
| 輻射偵檢器(盤狀) | 標準值(Bq) | 測量值(Bq) | 差異(%) |
| 銫-137 | 153972 | 212889 | 38 |
| 鈷-60 | 160064 | 214500 | 34 |
由上表可知，相較於現有的測量方法，本實施方式具備更高的準確率，且因輻射偵檢器500為實際進入管路中測量，故測量結果更具代表性，可有效避免局部測量的失準問題。
請合併參照圖4A、圖4B、圖6與圖7，為了確保輻射偵檢器500在待測管T或校正管300中保持穩定行進，本實施方式可額外提供複數個腳輪520，且腳輪520安裝於輻射偵檢器500。藉由調整各個腳輪520之位置，可使腳輪520抵頂於待測管T或校正管300之內壁。在較佳的實施例中，輻射偵檢器500係位於待測管T或校正管300的截面中心，藉以測得較準確的校正計數率以及放射計數率。
在其他實施例中，管路放射性汙染之校正與測量方法100更可提供照明單元610以及攝像單元620。照明單元610以及攝像單元620皆設置於載具600前端，照明單元610可被操作以照明待測管T之內壁，而攝像單元620則用以拍攝待測管T之內壁的影像。藉此，本實施方式可在測量放射性比活度的同時觀察待測管T之內壁，以作為其他維修工作之參考。
請配合圖1至圖7參照圖8，本發明之另一實施方式為一種管路放射性汙染之校正與測量系統200，用於測量待測管T內部之一放射性比活度。管路放射性汙染之校正與測量系統200包含校正管300、標準射源400、輻射偵檢器500、載具600以及處理單元700。校正管300之內壁與待測管T之內壁的口徑相同。標準射源400鋪設於校正管300之內壁，且標準射源400具有輻射核種的標準輻射活度值。輻射偵檢器500具有反應輻射時之反應效率，且輻射偵檢器500供測量輻射核種的標準輻射活度值，藉而測得校正計數率，或測量待測管T內之放射計數率。載具600連接輻射偵檢器500，且載具600供移動於校正管300或待測管T之內壁。處理單元700依據校正計數率與標準輻射活度值之比值而計算出反應效率，並依據放射計數率與反應效率之比值而計算出放射性比活度。
本實施方式有關校正反應效率以及求取計數率之細節如同前述管路放射性汙染之校正與測量方法100所介紹，故此處不再重複說明。
處理單元700除了接收輻射偵檢器500的測量數據，並據以計算放射性比活度外，也可作為管路放射性汙染之校正與測量系統200的控制器。例如，處理單元700可以透過纜線或無線網路控制載具600移動、開啟照明單元610與攝像單元620、或調整腳輪520的位置以適應管路的口徑變化。
值得一提的是，在待測管T的幾何形狀資訊為已知的前提下，輻射偵檢器500的反應效率可事先進行預校正，以供現場測量所用。藉此，本實施方式可實現高機動性的放射性污染反應作業，並可立即得知反應結果。
在一實施例中，前述之標準射源400可以為鈷-60、銫-137、銪-152或鋂-241等輻射源。前述管路放射性汙染之校正與測量系統200可額外包含照明單元610以及攝像單元620。照明單元610設於載具600前端，並用以照明待測管T之內壁。攝像單元620設於載具600前端，並用以拍攝待測管T之內壁的影像。前述的輻射偵檢器500可以是柱狀或盤狀。前述管路放射性汙染之校正與測量系統200可另包含複數腳輪520，腳輪520設於輻射偵檢器500，並且抵頂於待測管T或校正管300之內壁，以令輻射偵檢器500位於待測管T或校正管300之截面中心。
本實施方式之進一步實施例的實施細節、功效如同前述管路放射性汙染之校正與測量方法100所介紹，故此處不再重複說明。
此外，在前述管路放射性汙染之校正與測量方法100以及管路放射性汙染之校正與測量系統200中，輻射偵檢器500亦可用於測試管路內之放射性汙染核種。參照圖9，輻射偵檢器500也可以攜帶碘化銫晶體結構P，碘化銫晶體可偵測管路內部之加馬能譜，以鑑定放射性污染的銫-137或鈷-60等關鍵核種。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧管路放射性汙染之校正與測量方法
101~111‧‧‧步驟
200‧‧‧管路放射性汙染之校正與測量系統
300‧‧‧校正管
400‧‧‧標準射源
500‧‧‧輻射偵檢器
510‧‧‧偵檢窗
520‧‧‧腳輪
600‧‧‧載具
610‧‧‧照明單元
620‧‧‧攝像單元
700‧‧‧處理單元
P‧‧‧碘化銫晶體結構
T‧‧‧待測管
圖1為本發明一實施方式之管路放射性汙染之校正與測量方法的步驟流程圖； 圖2為本發明之管路放射性汙染之校正與測量方法的待測管與校正管示意圖； 圖3為本發明之管路放射性汙染之校正與測量方法的標準射源示意圖； 圖4A為本發明之管路放射性汙染之校正與測量方法的柱狀輻射偵檢器示意圖； 圖4B為本發明之管路放射性汙染之校正與測量方法的盤狀輻射偵檢器示意圖； 圖5為本發明之管路放射性汙染之校正與測量方法的載具示意圖； 圖6為圖1之管路放射性汙染之校正與測量方法的反應效率校正示意圖； 圖7為圖1之管路放射性汙染之校正與測量方法的放射計數率測量示意圖； 圖8為本發明另一實施方式之管路放射性汙染之校正與測量系統的結構方塊圖；以及 圖9為本發明之輻射偵檢器攜帶碘化銫晶體結構的示意圖。
Claims (10)
- 一種管路放射性汙染之校正與測量方法，用以測量一待測管內部之一放射性比活度，該管路放射性汙染之校正與測量方法包含以下步驟： 提供一校正管，該校正管之內壁與該待測管之內壁的口徑相同； 提供一標準射源，該標準射源具有一輻射核種的一標準輻射活度值； 鋪設該標準射源於該校正管之內壁； 提供一輻射偵檢器以及一載具，且該載具連接該輻射偵檢器； 放置該輻射偵檢器以及該載具於該校正管內； 操作該輻射偵檢器以測量該輻射核種之該標準輻射活度值，並測得該標準輻射活度值之一校正計數率； 利用該校正計數率與該標準輻射活度值之比值，以計算出該輻射偵檢器之一反應效率； 放置該輻射偵檢器以及該載具於該待測管內； 操作該載具以帶動該輻射偵檢器於該待測管內移動； 操作該輻射偵檢器以測得該待測管內之一放射計數率；以及 利用該放射計數率與該反應效率之比值，以計算出該待測管之該放射性比活度。
- 如請求項1所述之管路放射性汙染之校正與測量方法，其中該標準射源為鈷-60、銫-137、銪-152或鋂-241。
- 如請求項1所述之管路放射性汙染之校正與測量方法，更包含： 提供一照明單元以及一攝像單元； 裝設該照明單元與該攝像單元於該載具前端； 操作該照明單元以照明該待測管之內壁；以及 操作該攝像單元以拍攝該待測管之內壁之影像。
- 如請求項1所述之管路放射性汙染之校正與測量方法，其中該輻射偵檢器為柱狀或盤狀。
- 如請求項1所述之管路放射性汙染之校正與測量方法，更包含： 提供複數腳輪，並安裝該等腳輪於該輻射偵檢器；以及 調整該等腳輪之位置，使各該腳輪抵頂於該待測管或該校正管之內壁，並使該輻射偵檢器位於該待測管或該校正管之截面中心。
- 一種管路放射性汙染之校正與測量系統，用以測量一待測管內部之一放射性比活度，該管路放射性汙染之校正與測量系統包含： 一校正管，該校正管之內壁與該待測管之內壁的口徑相同； 一標準射源，鋪設於該校正管之內壁，且該標準射源具有一輻射核種的一標準輻射活度值； 一輻射偵檢器，具有反應輻射時之一反應效率，該輻射偵檢器供測量該輻射核種之該標準輻射活度值而測得一校正計數率，或測量該待測管內之一放射計數率； 一載具，連接該輻射偵檢器，且該載具供移動於該校正管或該待測管之內壁；以及 一處理單元，依據該校正計數率與該標準輻射活度值之比值而計算出該反應效率，並依據該放射計數率與該反應效率之比值而計算出該放射性比活度。
- 如請求項6所述之管路放射性汙染之校正與測量系統，其中該標準射源為鈷-60、銫-137、銪-152或鋂-241。
- 如請求項6所述之管路放射性汙染之校正與測量系統，更包含： 一照明單元，設於該載具前端，該照明單元用以照明該待測管之內壁；以及 一攝像單元，設於該載具前端，該攝像單元用以拍攝該待測管之內壁之影像。
- 如請求項6所述之管路放射性汙染之校正與測量系統，其中該輻射偵檢器為柱狀或盤狀。
- 如請求項6所述之管路放射性汙染之校正與測量系統，更包含： 複數腳輪，設於該輻射偵檢器，各該腳輪抵頂於該待測管或該校正管之內壁，以令該輻射偵檢器位於該待測管或該校正管之截面中心。
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-
2018
- 2018-07-09 TW TW107123683A patent/TWI661212B/zh active
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