放射性惰性气体监测仪校准规范

JJF1979—20221放射性惰性气体监测仪校准规范1范围本规范适用于放射性惰性气体(氪、氙等)监测仪的校准。本规范不适用于天然放射性惰性气体氡测量仪的校准。2引用文件本规范引用下列文件:JJF1001—2011通用计量术语及定义JJF1035—2006电离辐射计量术语及定义GB/T7165.1—2005气态排出流(放射性)活度连续监测设备第1部分:一般要求GB/T7165.3—2008气态排出流(放射性)活度连续监测设备第3部分:放射性惰性气体监测仪的特殊要求GB/T29789—2013辐射防护仪器放射性惰性气体取样和监测设备凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1术语JJF1001—2011、JJF1035—2006、GB/T29789—2013、GB/T7165.1—2005和GB/T7165.3—2008界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1.1体积活度volumeactivity单位体积放射性气体的活度。3.1.2标准惰性气体referencenoblegas体积活度已知的放射性惰性气体。3.1.3响应response在确定的条件下,测量仪器或装置(系统)对激励作用的反应特性,以仪器示值与激励量的商表示。3.1.4体积活度响应responsetovolumeactivity放射性惰性气体监测仪示值与被测标准惰性气体体积活度约定值之比。3.1.5体积活度响应非线性nonlinearityofresponsetovolumeactivity在测量范围内,放射性惰性气体监测仪对不同体积活度标准惰性气体的体积活度响应与体积活度响应平均值的相对偏差。JJF1979—202223.2计量单位3.2.1[放射性]活度:贝可[勒尔],符号:Bq。3.2.2体积活度:贝可[勒尔]每立方米,符号:Bq·m-3。3.2.3体积活度响应:立方米每秒贝可[勒尔]或无量纲,符号:s-1·Bq-1·m3。4概述放射性惰性气体监测仪主要由采样单元、探测器、测量单元、指示单元和报警单元等组成,利用闪烁体、半导体或电离室等探测器,测量流过监测仪探测体积中的放射性气体所产生的电信号,经电子学系统处理,指示所测放射性惰性气体体积活度值或计数率。放射性惰性气体监测仪主要用于放射性工作场所、核设施气态流出物以及核事故状态下环境中放射性惰性气体(氪、氙等)的监测。5计量特性5.1体积活度响应以体积活度为示值的放射性惰性气体监测仪,其体积活度响应一般为0.85~1.15。5.2重复性放射性惰性气体监测仪的重复性一般不超过10%。5.3体积活度响应非线性放射性惰性气体监测仪体积活度响应非线性一般不超过20%。注:以上计量特性指标不适用于合格性判定,仅供参考。6校准条件6.1环境条件6.1.1温度:(15~25)℃。6.1.2相对湿度:不大于75%。6.1.3环境γ辐射空气比释动能率:≤0.25μGy/h。6.1.4周围无明显影响正常工作的机械振动和电磁干扰。6.2测量标准6.2.1标准放射性惰性气体源a)标准放射性惰性气体源核素为85Kr;b)体积活度范围为(104~109)Bq·m-3;6.2.)展不确定度Urel≤3%(k=2)。a)温湿度计:(0~50)℃,最小分度值不大于0.1℃、1%RH;b)压力计:(10~300)kPa,最小分度值不大于0.01kPa;c)高纯锗γ谱仪:能量范围(59~3000)keV,活度范围(1~3.7×105)Bq,相对扩展不确定度Urel≤7%(k=2)。JJF1979—202237校准项目和校准方法7.1可采用的校准方法放射性惰性气体监测仪的校准可采用下列两种方法中的一种进行。a)采用体积活度已知的标准放射性惰性气体源,将被校仪器的进气口和出气口分别连接标准气体和循环泵。在循环泵的作用下,85Kr标准气体进入被校仪器,直至管路内体积活度达到平衡,被校仪器示值趋于稳定。被校仪器内标准气体体积活度的确定方法见附录D。b)将被校仪器的探测器浸没在一个体积足够大的体积活度已知的放射性惰性气体源舱室内。7.2体积活度响应7.2.1仪器本底测量在不接入放射性气体的情况下进行自检操作,读取被校仪器本底示值,连续重复不少于10次,单次测量时间一般不少于3min,按式(1)计算平均值作为被校仪器的本底。Ab=Abi(1)式中:Ab—被校仪器本底,Bq·m-3或s-1;Abi—第i次测量本底示值,Bq·m-3或s-1;n—测量次数,n≥10。7.2.2体积活度响应测量在标准放射性惰性气体源体积活度为(104~109)Bq·m-3,选取至少3个不同量级的体积活度作为测量点,分别测量被校仪器的体积活度响应。每个体积活度下被校仪器重复测量不少于10次,单次测量时间一般不少于3min,取测量示值的平均值。按式(2)计算各测量点被校仪器的体积活度响应。Rj=式中:Aj-AbQj(2)Rj—被校准仪器在第j个体积活度测量点的体积活度响应。被校仪器以体积活度为显示结果时,Rj无量纲;被校仪器以计数率为显示结果时,Rj的单位为s-1·Bq-1·m3。Aj—被校仪器在第j个体积活度测量点的n次测量示值平均值,Bq·m-3或s-1。Ab—被校仪器的本底测量结果,Bq·m-3或s-1。Qj—第j个测量点下被校仪器内放射性惰性气体体积活度,Bq·m-3。被校仪器的体积活度响应取不同体积活度测量点下测量结果的平均值,按式(3)计算。JJF1979—20224 R=Rj(3) 式中:R—在所选取体积活度测量范围内,被校仪器的体积活度响应,s-1·Bq-1·m3或无量纲;Rj—被校准仪器在第j个体积活度测量点的体积活度响应,s-1·Bq-1·m3或无量纲;n—所选取的体积活度测量点个数。7.3重复性选用体积活度约106Bq·m-3的标准放射性惰性气体源,单次测量时间不少于3min,连续读取被校惰性气体监测仪示值不少于10次,被校仪器的重复性按式(4)计算。1AV=1A式中:V—重复性;×(Ai-A)2×100%(4)A—被校仪器的示值平均值,Bq·m-3或s-1;Ai—被校仪器第i次测量的示值,Bq·m-3或s-1;n—测量次数,n≥10。7.4体积活度响应非线性由各测量点下得到的体积活度响应Rj及其平均值(即被校仪器的体积活度响应)R,按照式(5)计算第j个测量点的体积活度响应相对偏差。Lj=×100%(5)式中:Lj—第j个测量点的体积活度响应相对偏差;R—被校仪器的体积活度响应,s-1·Bq-1·m3或无量纲;Rj—被校准仪器在第j个体积活度测量点的体积活度响应,s-1·Bq-1·m3或无量纲;取Lj的绝对值最大者为被校仪器的体积活度响应非线性L。8校准结果表达按本规范进行校准,出具校准证书,校准证书内页格式见附录B;校准结果应给出体积活度响应及其测量结果的不确定度(评定示例见附录C)。9复校周期间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主确定复校周期间隔。建议复校时间间隔为24个月。JJF1979—20225附录A放射性惰性气体监测仪校准记录推荐格式放射性惰性气体监测仪校准记录送校单位仪器名称型号/规格出厂编号生产厂家校准日期证书编号校准依据的技术文件校准环境条件温度:℃相对湿度:%计量标准证书编号有效期重复性结果(%)本底示值平均值体积活度响应R体积活度标准值仪器示值示值平均值体积活度响应Rj响应平均值R体积活度响应非线性LLj相对偏差Lj绝对值最大校准员:核验员:JJF1979—20226附录B放射性惰性气体监测仪校准证书内页内容B.1校准证书内页内容至少应包括下列信息:a)被校对象的名称、核素、规格、编号;b)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;c)本次校准时的环境条件;d)校准结果及其测量不确定度的说明。B.2校准结果B.2.1体积活度响应B.2.2B.2.2重复性V=B.2.3体积活度响应非线性L=7附录C放射性惰性气体监测仪体积活度响应校准结果不确定度评定示例C.1测量条件与测量方法C.1.1环境条件:实验室温度:(15~25)℃;相对湿度:(35~65)%;周围无影响正常工作的机械振动和电磁干扰。C.1.2测量标准:以氮气为载气的标准放射性惰性气体85Kr;体积活度:标准温度气压(273.15K&101.325kPa)条件下,体积活度为6.87×108Bq·m-3,参考时间2020年6月15日;体积活度的相对扩展不确定度:Urel≤2%(k=2)。C.1.3测量参数:放射性惰性气体核素85Kr体积活度响应。C.1.4测量方法:按照7.2。C.2测量模型Rj=(C.1)式中:Rj—被校准仪器在第j个体积活度测量点的体积活度响应。被校仪器以体积活度为显示结果时,Rj无量纲;被校仪器以计数率为显示结果时,Rj的单位为s-1·Bq-1·m3。Aj—被校仪器在第j个体积活度测量点的示值平均值,Bq·m-3或s-1。Ab—被校仪器的本底测量结果,Bq·m-3或s-1。Qj—第j个测量点下被校仪器内放射性惰性气体体积活度,Bq·m-3。C.3输入量的标准不确定度C.3.1输入量Aj的标准不确定度u(Aj)输入量Aj的不确定度主要来源于惰性气体监测仪计数率的统计涨落。其标准不确定度由公式(C.2)计算得出:u(Aj)=/(C.2)式中:Aji—被校仪器在第j个体积活度测量点的单次测量示值,Bq·m-3或s-1;n—测量次数(至少10次)。选择一台放射性惰性气体监测仪,采用7.1中的第a)种校准方法,通过精确测量85Kr气体取样温度和压强,参照附录D中被校准仪器内标准气体体积活度确定方法,得到JJF1979—20228一个测量点条件下被校仪器内惰性气体85Kr体积活度标准值为4.90×107Bq·m-3,相对扩展不确定度为Urel=5.0%(k=2)。待被校仪器计数率稳定后,连续记录10次计数率示值,见表C.1。计算10次计数率示值的平均值Aj=247.36s-1,由公式(C.2)计算被校仪器示值计数率统计涨落的标准不确定为u(Aj)=1.17s-1。表C.1被校仪器计数率示值测量次数12345计数率/s-1248.03243.69247.29241.21251.41测量次数678910计数率/s-1242.92250.55249.10251.97247.38C.3.2输入量Ab的标准不确定度u(Ab)输入量Ab的不确定度主要来源于惰性气体监测仪本底计数率的统计涨落,其标准不确定度的评定方法同输入量Ab的标准不确定度u(Aj)的评定方法。在被校仪器不接入标准放射性气体源的情况下进行本底计数率测量,连续记录10次本底计数率示值,见表C.2。计算10次本底计数率示值的平均值Ab=0.60s-1,由公式(C.2)计算被校仪器示值计数率统计涨落不-1。测量次数12345本底计数率/s-10.400.600.601.200.80测量次数678910本底计数率/s-10.400.200.400.600.80C.3.3输入量Qj的标准不确定度u(Qj)输入量u(Qj)的标准不确定度主要是标准放射性惰性气体85Kr体积活度的不确定度和混气前后85Kr标准气体源体积活度稀释因子的不确定度。本示例中,选定的测定度和混气前后85Kr标准气体源体积活度稀释因子的不确定度。本示例中,选定的测量点下,参照C.3.1确定的被校仪器内放射性惰性气体85Kr体积活度值为Qj=4.90×2.5%×4.90×107Bq·m-3=1.22×106Bq·m-3。107Bq·m-3,体积活度的相对扩展不确定度为Urel2.5%×4.90×107Bq·m-3=1.22×106Bq·m-3。C.4合成标准不确定度C.4.1灵敏系数Aj对Rj的灵敏系数cAj===Bq-1·m3≈2.04×10-8Bq-1·m3Ab对Rj的灵敏系数cAb==-j=-4.90107Bq-1·m3≈-2.04×10-8Bq-1·m3JJF1979—20229Qj对Rj的灵敏系数cQj==-=-≈-1.03×10-13s-1·Bq-2·m6C.4.2合成标准不确定度计算放射性惰性气体监测仪体积活度响应校准结果不确定度分量汇总表见表C.3。表C.3放射性惰性气体监测仪体积活度响应校准结果不确定分量汇总表不确定度分量不确定度来源标准不确定度灵敏系数u(Aj)计数率统计涨落1.17s-12.04×10-8Bq-1·m3u(Ab)本底计数率统计涨落0.09s-1-2.04×10-8Bq-1·m3u(Qj)被校仪器内标准放射性惰性气体体积活度1.22×106Bq·m-3-1.03×10-13s-1·Bq-2·m6uc(Rj)==1.28×10-7s-1·Bq-1·m3uc(Rj)就是被校惰性气体监测仪在对应体积活度测量点下的体积活度响应测量值的合成标准不确定度。m体积活度响应Rj=5.04×10-6s-1·Bq-1·3m体积活度响应相对标准不确定度urel(Rj)=ucj)=2.6%C.5扩展不确定度取包含因子k=2,相对扩展不确定度Urel=k·urel(Rj)=5.2%取包含因子k=2,相对扩展不确定度Urel=k·urel(Rj)=5.2%气体循环法中被校准仪器内标准气体体积活度确定方法采用气体循环法进行放射性惰性气体监测仪体积活度响应校准的方法中，由于被校仪器采样体积和管路连接部分体积的存在，气体混合均匀后，被校仪器内的放射性惰性气体体积活度不同于混气前的标准放射性惰性气体源体积活度约定值。被校仪器内标准气体体积活度值可采用如图D.1所示的方法进行确定。错仪气罐标准气体源D.1高纯锗γ谱仪对固定几何条件8Kr标准气罐源的效率校准如图D.1所示，在气体循环回路中接入具有进气口和出气口的不锈钢气罐。该气罐在接入图D.1所示的回路前，需内充85Kr标准气体源并在高纯锗γ谱仪装置上进行测量，确定高纯锗γ谱仪对该