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核废物暂存库辐射场无线监测系统研究

作　者: 丁春阳
导　师: 沈明启
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 辐射防护及环境保护
关键词: ZF02数传模块无线传输 CP104多串口卡数据分析
分类号: TL751
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

核设施的运行和退役过程中会产生大量放射性的固体废物,在这些废物做最终处置前需在暂存库中预处理、整备和暂时贮存。存放核废物的暂存库中存在各种电离辐射,电离辐射能够在人体组织内释放能量导致细胞死亡或损伤,必须引起我们的足够重视。辐射防护人员要对暂存库厂房内的辐射场进行监测为工作人员提供参考数据,确保工作人员的安全。所谓暂存库辐射监测即是针对暂存库内的工作场所利用现有的成熟稳定的辐射探测器对各种射线进行监测,并将所得数据作进一步分析的一系列工作。在实时上可监控暂存库内辐射场的强度是否有显著的变化(通常是与核科学技术领域相关规范中所设定的环境背景值相比较)；在长期上可观测环境的变化,以关注是否有某些异常的潜在因素发生改变,而有可能对处在在该环境下的人员产生不良的影响。建立一个稳定可靠的辐射场连续性监测、分析系统能有效的为辐射防护部门提供第一手的监测数据与分析结果,是制定各项防护措施的依据。我们以海军某核潜艇基地放射性废物暂存库为例：该暂存库目前设有的区域γ辐射监测系统的探头全部采取墙上半高固定,由于暂存库厂房面积大、监测探头数量少,不能科学合理反映暂存库厂房内辐射场分布。要想获得我们感兴趣区域辐射场数据只能人工携带便携式探测器进入厂房内测量,增加了工作人员接受辐射的剂量水平及工作量。针对该库目前辐射场监测的现状,利用已有的便携式探测器设计一套辐射场的无线监测系统,根据需要确定测量位置进行辐射场的实时监测、分析,供工作人员参考,减少无谓的辐射照射,对放射性实践的辐射防护进一步优化。本文研究了暂存库厂房内辐射场的数据采集和无线传输,通过多台(本论文以4台为例)X-γ剂量率仪器采集辐射场的数据,由4组不同频率的ZF02数传模块进行无线传输,利用多串口卡技术在电脑上接收多台探测器测量到的数据,并及时对数据进行整理、分析、存储,实现数据实时无线传输从而到达对辐射场的无线监测。通过多次反复实验,验证了本文所设计的实验设备的可靠性而且具有价格便宜、携带轻便、设备简单等特点,完全可以应用在暂存库厂房内日常的辐射测量中。

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摘要 5-6Abstract 6-11第1章绪论 11-16 1.1 课题的目的和意义 11-12 1.1.1 前言 11 1.1.2 课题的目的和意义 11-12 1.2 国内外研究状况及已有研究成果 12-14 1.2.1 环境固定监测系统 12-13 1.2.2 核应急航空监测系统 13-14 1.2.3 车载应急监测系统 14 1.3 论文研究方法和内容 14-16 1.3.1 论文研究方法 14-15 1.3.2 论文研究内容 15-16第2章暂存库辐射场无线监测方案 16-21 2.1 引言 16 2.2 暂存库 16-18 2.2.1 第一代放射性废物暂存库 16-17 2.2.2 第二代暂存库 17-18 2.3 暂存库辐射场数据监测的现状 18-19 2.3.1 辐射防护监测 18 2.3.2 暂存库厂房工作场所监测 18 2.3.3 暂存库厂房区域γ辐射监测系统 18-19 2.3.4 暂存库厂房γ辐射场监测现状 19 2.4 暂存库辐射场监测模式的改进 19-20 2.4.1 现有监测模式的局限性 19-20 2.4.2 改进方案 20 2.5 本章小结 20-21第3章暂存库辐射场无线监测装置设计 21-35 3.1 设想和基本原则 21 3.2 技术要求 21 3.3 方案确定 21-28 3.3.1 RS-232简介 22-23 3.3.2 RS-232电气特性 23 3.3.3 RS-232的接口信号 23-25 3.3.4 串行通信数据传送方式 25-26 3.3.5 串行通信协议 26-27 3.3.6 CP104多串口卡的应用介绍 27 3.3.7 CP104多串口卡的安装 27-28 3.4 ZF02无线数传模块简介 28-31 3.4.1 连接器说明及主要技术指标 28-29 3.4.2 通信接口连接 29-30 3.4.3 信道设置 30 3.4.4 ZF02模块的组网 30-31 3.4.5 注意事项 31 3.5 串口调试程序简介 31-33 3.6 无线传输接收装置设计 33-34 3.7 本章小结 34-35第4章暂存库辐射场无线监测实验 35-44 4.1 实验目的 35 4.2 实验器材 35-39 4.2.1 探测系统的构成 36-39 4.2.2 数据传输系统 39 4.2.3 记录系统 39 4.3 实验原理 39-43 4.3.1 实验的准备工作 39-41 4.3.2 实验过程 41-43 4.4 实验结果及注意事项 43 4.4.1 实验结果 43 4.4.2 实验过程中的注意事项 43 4.5 本章小结 43-44第5章暂存库辐射场无线监测数据的误差分析 44-58 5.1 误差的主要分类 44-45 5.1.1 系统误差 44 5.1.2 随机误差 44-45 5.1.3 粗大误差 45 5.2 粗大误差的产生与处理 45-49 5.2.1 产生粗大误差的原因 45-46 5.2.2 粗大误差的处理 46-49 5.3 系统误差的产生与处理 49-54 5.3.1 引起系统误差的原因 49-50 5.3.2 线性系统误差的判别及处理 50-53 5.3.3 周期性及瞬发性系统误差 53 5.3.4 系统误差的判别 53-54 5.4 随机误差的产生与处理 54-57 5.4.1 引起随机误差的原因 54 5.4.2 随机误差的估计 54-55 5.4.3 计数的正态分布函数值及用Excel进行正态分布图的制作 55-57 5.5 本章小结 57-58结论 58-60参考文献 60-62攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 62-63致谢 63-65附录 65-76

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