摘要：核电厂通常选择热释光剂量监测作为个人职业外照射监测的主要方法，并建立完备的热释光剂量测读实验室。根据国标要求对核电厂采购的热释光个人剂量计的性能进行了一系列测试，测试的内容包括分散性、重复性、剂量线性、储能稳定性以及退火温度对热释光灵敏度的影响。测试结果证明，新购的TLD性能稳定可靠，符合国标对TLD的性能要求，能够满足核电厂职业外照射剂量监测的应用。
关键词：核电厂；热释光；个人剂量
Test of Performances of TLDs in Nuclear Power Plant
Liang Weimin
（SMNPC，Zhejiang Sanmen，317112）
Abstract：Nuclear power plants choose thermoluminescence dose monitoring as the main method of individual occupational external radiation exposure monitoring，and should establish a completed TLD measuring and reading laboratory. This paper conducts a series of tests about the radiation dose performances of the purchased TLDs based on China National Standards. The content of tests includes dispersion，reproducibility，dose linearity，storage stability and the effect of the annealing temperature to luminescence sensitivity. The results of tests show that，the performances of the new purchased TLDs is stable and reliable，can meet the national standards about the performances of TLDs，can meet the application of occupational external exposure dose monitoring in nuclear power plant.
Key words：nuclear power plant；thermoluminescence；individual dose
引言
核电厂作为特殊的生产企业，存在着一定的辐射风险。为有效控制工作人员所接受的辐照剂量，并在必要时评价辐射工作或辐射设施对人员的影响，必须估算人员受到的剂量当量、有效剂量等量度辐射危害的量，而这些量通常需根据其他一些可直接或间接测量的量按一定模式来估算。国内的职业外照射剂量监测，通常采用热释光剂量累积监测的方法。热释光个人剂量计（TLD）具有能量响应好、灵敏度高等优良的剂量学特性，且易于加工，因而被广泛应用于辐射监测各个领域[1]。
1.TLD基本原理
TLD是利用磷光体的热释发光现象来测量辐照剂量的。当射线进入磷光体（晶体），与物质相互作用，产生电离和激发，使得晶体价带中的电子获得足够的能量游离出来，上升到导带，在价带中剩下空穴。被电离激发的电子和空穴在亚稳态能级被晶格中的缺陷所俘获，形成发光中心。当加热磷光体时，电子和空穴获得足够的能量从发光中心逃逸，电子与空穴复合。在复合过程中，一部分能量以可见光或紫外光的形式释放出，形成热释光[2]。加热放出的总光子数与陷阱中释放出的电子数成正比，而总电子数又与磷光体最初吸收的辐射能量成正比。因此可以通过测量总光子数来测量各种核辐射。
2.TLD的性能测试
热释光测量的可靠性是外照射个人剂量监测准确性的关键。核电厂对新采购的TLD在正式投入使用之前，需对TLD的辐射剂量性能进行筛片测试，测试的内容包括TLD的分散性、重复性、剂量线性、储能稳定性以及退火温度对剂量计灵敏度的影响。测试规则和参数确定参照国家标准“个人和环境监测用热释光测量系统”[3]（GB 10264-88）的要求。本次测试使用三门核电新采购的热释光片，材料为LiF（Mg，Cu，P），该材料主要对γ射线敏感。
2.1同批次的分散性
同一批次的TLD在相同的退火、辐射、测读条件下，读数有一定差别，这种差别称为分散性。造成这种差别的原因通常与TLD的制备工艺、退火条件、辐照剂量、测量条件有关。探测器的分散性好，说明探测器在相同辐照、测量条件下其读数有很好的一致性。
为检验筛片后剂量计的分散性做了如下实验：从筛片结果满足热释光灵敏度标准偏差在15%以内的红、蓝两类剂量计中分别随机抽取200个TLD分成4组，在相同条件下退火、辐照、测读，每个剂量计在辐照炉内辐照2次。计算出的分散性指标结果如表1所示。通过表1可以看出，4组TLD的分散性结果均小于30，说明该批次TLD的分散性满足国标规定的个人剂量监测的分散性要求。
表1 TLD分散性检验结果
2.3剂量线性
选取筛片后的20个热释光灵敏度基本一致的TLD，在相同条件下利用辐照炉IR-2000分别辐照1次、5次、10次、15次、20次、25次，然后在读出器RE-2000中测读。根据测读结果做出辐照次数与光子数的关系曲线如图3所示。该曲线经线性拟合后拟合度R2达到0.99988，说明该类型TLD的测量值与辐照剂量有良好的线性关系。
2.4储能稳定性
根据“职业性外照射个人监测规范”（GBZ128-2002）规定，作为外照射个人剂量监测的探测器在一个监测周期内累积剂量的损失不大于10%[4]。TLD的储能随存放时间衰减，其衰减速度与自身特性有关，也与外部环境的变化如温度、湿度有关。从筛片后的TLD中选择80个灵敏度基本一致的TLD在相同条件下退火后分成两组，一组用作本底测量，一组用作辐照测量。辐照测量组在辐照炉内辐照3次，与本底组在相同环境下存放。待存放2h、24h、48h、4天、一周、两周、三周、四周时间后测读TLD的剂量值，每次分别测读辐照片和本底片，测读结果如表3所示。由表3可得，TLD的储能随着时间的推移有所衰减，四周后储能衰减了原来的3.5%，四周内的最大衰减不超过5.7%。
表3 辐照后存放不同时间的TLD测读结果（mSv）
图3 TLD的测读值 图4 退火温度与TLD热释
与辐照次数的关系曲线 光灵敏度的关系曲线
3.总结和建议
TLD的性能优劣直接影响个人剂量监测的准确性。通过对新采购的TLD进行的相关性能指标的测试分析，证明所采购的TLD的性能指标满足国家标准对其的相应要求。为保证核电厂热释光剂量监测的准确性和可靠性，可采取以下质量保证措施：
a）定期检定：热释光剂量测量系统必须每年经计量部门检定合格，在平时的测量过程中随时用参考光源校准，并用刻度元件做周期性检查。
b）参与TLD的不定期比对：通过参加国内外组织的TLD比对，既能验证自己监测的质量水平，也可发现自身存在的问题，找出差距，学习同行的先进经验。
c）开展双轨制监测：工作人员同时佩戴由本单位和质量控制单位发放的两种剂量计，如果双方测量结果差别较大，就要查找原因并加以改进，通过双轨制监测，可保证个人剂量监测结果的可靠性和可比性。
参考文献：
[1] 樊海军等，荧光玻璃、热释光和光释光探测器性能比较[J]，核电子学与探测技术，2011，9（31）：1054-1057
[2] 宁静等，热释发光曲线分析[J].辐射防护，2002，22（04）：219-214
[3] GB 10264-88，个人和环境监测用热释光剂量测量系统，中华人民共和国国家标准
[4] GBZ 128-2002，职业性外照射个人监测规范，中华人民共和国国家标准
[5] 张兵等，放射工作人员热释光个人剂量实验室测量误差分析及质量控制[J]，中国辐射卫生，1999，8（3）：156-157
论文作者:梁卫民
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
标签：剂量论文; 测量论文; 核电厂论文; 分散性论文; 灵敏度论文; 空穴论文; 磷光论文; 《防护工程》2019年第3期论文;