核辐射探测仪器和技术的发展趋势

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摘 要：目前，核能已经慢慢走进人们的生活，越来越多的项目都与核能有关联，但是我们应该注意的一点是，核能能使我们获益，同样也能危害人类的生活，比如：核辐射会威胁人类的健康，使人致病、致癌、致死。照射时间越长，受到的辐射剂量就越大，危害也越大。所以，我们在利用核能的同时，必须加强辐射环境检测监控。基于此，该文详细阐述了核辐射探测仪器和技术及其国内外发展现状，并介绍了几款目前正在使用的探测仪器，最后阐述了核辐射探测仪器和技术的改进与发展趋势。

关键词：探测器 核辐射 现状 改进 发展趋势

中图分类号：TL81 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0068-02

目前，核能已经慢慢走进人们的生活，越来越多的项目都与核能有关联，但是我们应该注意的一点是，核能能使我们获益，同样也能危害人类的生活。所以，我们在利用核能的同时，必须加强辐射环境检测监控。为了保护公众和环境，提高辐射事故的应急响应能力至关重要，探索更先进的技术完善核辐射探测仪器将变得极其重要。在未来的一段时间内，核辐射监测的任务和要求集中于以下两个方面：一方面就是平时以及战时的核辐射监测任务；另一方面就是非战事军事行动的核事故紧急救援。这些任务要求核辐射探测仪器不但要适合战场，也要适合救援现场。

1 核辐射探测仪器和3S技术概述

核辐射探测器是通过使核辐射在气体、液体或者固体中发生电离效应、发光现象、物理变化或者化学变化来监测核辐射的仪器。迄今为止，核辐射探测仪器衍生了很多种类，所运用的原理也不尽相同，其与核辐射探测技术共同发展，相辅相成，都经历了计数、测谱以及图像显示等发展阶段。

核辐射探测仪器可以直接或者间接地确定核辐射的相关参数，包括种类、能量、强度以及核寿命等。在不久的将来，基于3S技术的探测仪器将得到推广，它是一款能够给出入射粒子的位置、能量以及时间的组合型探测器，利用电子和计算机领域的先进技术，提高对探测到的核辐射的分析能力以及所处理信息的精确度，也能够提高对信息处理的速度和信息的利用率。目前，微电子技术正在促进人类对微型探测器的研究，探索更为先进的探测技术和机制，研制超导探测装置等。

我国是从20世纪50年代初期开始展开核辐射探测仪器研究工作的，到目前为止，分别成功研制出了原子核乳胶、盖革计数管、碘化钠以及闪烁体等前沿技术。3S技术分别包括遥感技术、地理信息系统以及全球定位系统，其为现代技术的先导，对人类科学的进步有着至关重要的作用。3S技术通过利用核辐射探测数据处理平台，开创了一种高效、安全且稳定的信息服务模式，下面简要说明3S技术的主要优点。

首先，3S技术具有实用性。3S技术是一种调控信息的新方式，通过动态模型从多个维度体现核辐射信息，为探测网络提供了科技化平台。该技术是探测核辐射宽带设计的重点内容，通过动态图像来显示多种数据，实现了通过更形象的数字化控制来为核辐射信息服务。其次就是其安全性。将来，虚拟现实技术将应用于调控核辐射信息空间领，因此，动态展示技术是必不可少的。专业人员指出，我们目前的探测核辐射过程中，必须保证高效、安全且统一，才可以科学地指导核辐射探测项目的改造过程。

其次，3S技术有着多种认证标准，要想获取虚拟操作权限，核辐射信息服务必须要有安全认证的指令，否则系统便会自动关闭展示功能，这也是该技术的特色所在。3S技术在虚拟现实运用过程中，能够整合多种有价值的数据，帮助系统执行相关的指令。

最后，3S技术具有扩展性。3S技术是核辐射探测仪器的核心技术，通过一系列信息处理能够提高动态展示效率，从多个维度显示探测网络的结构。为了保证信号的正常传输，必须向设备提供良好的传输环境，因此，设置一个安全监测系统是必不可少的。数据传输是3S技术的一个典型应用案例，其在运行中可以降低誤码率，从而能够提升信号的稳定性。

2 核辐射探测仪器和技术国内外发展现状

当下，我们最需要研制出一种可以在核爆炸装置爆炸之前，就能够将它发现的、更为灵敏的探测器，以及一种如果在已经发生爆炸的情况下，能以最快的速度判别核辐射的种类的装置。当今世界局势复杂，许多国家经常会遭遇恐怖分子的炸弹袭击，我们必须要确定爆炸是否会造成核辐射，因此，在遭遇恐怖袭击之后需要用核辐射探测仪器进行监测。以前的核辐射探测仪器是在发生了核爆炸之后才可发挥作用，而现在要求研制出一种应对核恐怖主义袭击的维和行动的探测仪器。在1986年，切尔诺贝利事件说明了尤其要对较低的核辐射进行有效的监测并及时报警。除此之外，核辐射探测仪器迫切要面对另一个问题就是防止错误报告的上传，即核辐射探测仪器必须要可以区分自然辐射和核装置的辐射，一方面要能避免不必要的麻烦和恐慌，另一方面也绝不能无法监测出核装置的辐射问题。

如今，最新的核辐射探测仪器是以传统的G-M技术为基础，如图1所示，并与其他技术相结合。例如：加拿大SAIC公司生产的GR-135核辐射探测仪器的原理就是利用依托于G-M技术和其他探测仪器技术；而美国Canberra公司的InSpector1000多功能数字化γ谱仪，是一种将NaI闪烁探测仪器和G-M技术相结合的仪器，其能够实现定量测量，并且能够以最快的速度确定核辐射的种类。

GR-135核辐射探测仪器采用了4种探测技术，有测量范围大、测量射线种类多等优点，能够用最快的速度判断核辐射种类。第一，该仪器用到的探测器包括NaI探测器、CZT探测器、锂玻璃中子探测器以及宽量程G-M管探测器等；第二，GR-135谱仪的能谱技术为90cps/1MBq/137Cs@1m，最大值为65 000 cps，1 024道MCA，自动数字稳谱；第三，该仪器的能量范围是20 keV～3.0 MeV；第四，GR-135谱仪的剂量率测量范围是10 nSv/h～100 mSv/h；第五，GR-135谱仪具有4个预定义核素库以及200种核素谱。

而另外一种InSpector1000γ谱仪则是采用了独特的无源效率刻度的核素活度来进行定量测量工作，它能够通过4种方式来测量常规的γ，其分别是剂量率测量、放射源寻找、实时核素γ识别以及采用独有的无源效率刻度的核素活度定量测量。该仪器的技术特点如下：探测器包括NaI探测器和内置G-M管探测器，其能谱道数有4 096道，计数通过率大于50 kcps，时间设置在1秒到100 000 0 s之间。NaI探测器的能量范围在50 keV～3 MeV之间，内置G-M管探测器的能量范围在30 keV～1.4 MeV之间，其剂量率测量范围在10 nSv/h～100 mSv/h或10 nSv～10 Sv之间。另外，该仪器有32个自定义核素库，其中，每个核素库有大约50种核素谱，每个谱又能够设置64个感兴趣区。

3 核辐射探测仪器和技术的改进与发展趋势

3.1 虚拟化

在研究核辐射过程中最为重要的環节就是研究其图像，运用该技术能提供操控模型平台，不需要实物就能完成图像的设计。我们可以通过引入虚拟模型作为操控处理平台来避免由于探测方法不正确而引起的数据结果错误。因此，针对此类问题，需要总结核辐射探测技术的缺点，提出更为先进的技术方案。

3.2 精确化

虚拟模型为用户所提供的平台，实质上并不是正式的核辐射探测操作，而是在虚拟环境的条件下的图像处理。所以，核辐射探测采用虚拟模型具有精确化的特点，防止在正式的操作中出现失误，提高了核辐射图像的质量。目前，3S技术是核辐射探测领域中的新技术，它具有先进性，能够及时地发现核辐射的结构特点，为后期的工作提供了重要的依据。

3.3 模型化

核辐射探测是我国在发展核能的过程中必不可少的一部分，必须要使用最高端的科学技术对核辐射进行探测，才能保证工作能够正常且安全的进行下去。通过图像模型来探测核辐射，可以从根本上解决了以前对核辐射探测的不足。我们能够通过数字模型，得到更加清晰、形象的图像结果。

4 结语

由于目前人类对核能的需求日益扩大，越来越多的领域都将用到核能，但是风险也是一直存在的。由于我国和平利用核能的技术不断进步，沿海核电站的数量将不断提高，发生核事故的可能性也是存在的。日本福岛核电站事故再次引起人们对核电安全风险的关注，拥有核电站的国家纷纷采取各种应急措施加强对核电站事故的处置与救援。由于核化生恐怖袭击威胁日益增长和对核电事故风险的关注，在国际上探测技术方面的投资势头近期不会减弱。改进的探测方法必将改善部队迅速应对袭击、减少伤亡的能力。我们必须要改进核辐射的探测装置，使其能够及时监测到辐射是否出现异常，做好安全防护设施，这些都促使探测装备和技术发展不仅要适用于战场，而且要适用于第一救援现场这无论对社会环境还是人类的人身安全都有着巨大的现实意义。

参考文献

[1] 杜平，张玉敏，朱春来.核辐射探测装备和技术的发展趋势[J].中国科技信息，2012（13）：46-47，55.

[2] 吕玉琴，曾光宇.核辐射探测器的研制[J].机械工程与自动化，2009（2）：173-174，177.

[3] 张玉敏.国外放射性探测装备和技术的发展现状与趋势[J].舰船防化，2009（1）：11-13.