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反应堆运行维护与乏燃料后处理等现场工作人员可能存在放射性惰性气体的内照射危害。为了评估放射性惰性气体对现场工作人员造成的内照射剂量水平,针对85Kr、133Xe、135Xe和41Ar四种核素,研制了一套可用于现场环境下使用的惰性气体放射性活度在线分类测量装置。该装置主体由采样气腔、双叠层闪烁体探测器、前端电子学、数据获取系统等部分组成。本文开展了探测器模拟优化设计、机械结构设计、电子学设计等相关研究,同时完成了探测器机械加工与组装、基本性能测试等系统性工作,主要研究内容与结果如下:(1)为提高粒子探测效率,双叠层闪烁体探头采用4π圆柱型结构设计。外层碘化铯(CsI)闪烁体用于测量γ粒子,内层塑料闪烁体在测量β射线的同时,还可作为气体采样腔。由于两种闪烁体发光衰减时间存在较大差异,通过分类测量采样腔中各种能量的β、γ以及β-γ符合事件,可实现不同放射性核素的分辨与活度测量。闪烁体发光信号由双端光电倍增管(Photomultipiler Tube,PMT)同时读出,基于数字脉冲在线分析技术可实现β-γ脉冲形状甄别。(2)利用Geant4(Geometry and Tracking 4)模拟程序,研究了两种闪烁体的厚度以及采样腔尺寸对不同核素发射的β、γ射线探测效率的影响情况,确定了粒子探测单元的最佳几何尺寸范围。探测器外壳与前端电子学的设计遵循轻量化、模块化原则,可方便核工业现场工作人员携带与在线测量。在前端电子学系统研究中,通过对前置放大器中RC电路时间常数的调试,降低了碘化铯闪烁体的脉冲幅度,使得系统可同时采集到两种闪烁体产生的发光信号。为了实现数字脉冲信号的在线分析,基于内置FPGA多道数字脉冲分析仪可完整采集到双端读出电路的全波形符合信号。(3)使用137Cs标准源对惰性气体放射性活度在线测量装置进行了性能测试,结果表明,双叠层闪烁体探头及前端电子学系统性能较稳定。在连续七日单能γ谱采集中,探测器双端主能量峰的峰位最大变化率为0.5%,能量分辨率的变化范围控制在0.4%以内。本文成功研制了一套可用于85Kr、133Xe、135Xe、41Ar四种放射性核素在线分类测量的双叠层闪烁体复合型探测装置。不仅为现场环境下惰性气体的放射性活度测量提供了一套可行的方案,其测量结果也可为现场工作人员受放射性惰性气体内照射的剂量估算和评价提供必要参考。