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监控器频发错误警报,竟由香蕉辐射引起?

2021-04-23 Stanley Pitman 阅读:
我曾在美国核工业集团工作,设计用于核污染测试仪的电子系统,包括大门、袋装垃圾和车辆的监控器。在南非,我们安装了一台监控器在一家钢厂的火车轨道支线上,距主干线约100英尺。但是,有时候哪怕并没有火车通过,监控器也会发出警报......

1980年代,我在美国核工业集团工作,设计用于核污染测试仪的电子系统,包括大门、袋装垃圾和车辆的监控器。辐射探测器是特殊的大荧光塑料板,被放射性物质的高能光子撞击时,会发出人眼可见的闪光。塑料板与光电倍增管(PMT)进行光学耦合,可以检测闪光,并通过高压雪崩倍增来放大得到的电子脉冲。记录脉冲并校准系统便可以测量放射源强度。OBWednc

我们卖了许多车辆监控器给废钢回收厂,因为如果放射性材料融到废钢中,可能会造成超过80万美元的损失,并需要一周的时间进行清理。一个最令人头痛的污染来源是废弃的医疗设备及其原始放射源,它们在运输之前就已经做了压碎处理。另一个污染来源是进口废料,我们有一个客户,他发现了2200磅从墨西哥进口、被铀污染的桌腿。OBWednc

在南非,我们有一台监控器安装在进入一家钢厂的火车轨道支线上,距主干线约100英尺,有时候支线上并没有火车通过,监控器也会发出错误警报。我们怀疑存在电弧放电或高压泄漏的情况,因为监控器安装在室外容易受潮的地方。我们把监控器外壳加热,但是无济于事,于是工厂给我发来了新的电子组件和PMT,但仍然没有缓解问题。OBWednc

我左思右想,怀疑也许是我们的探测器太灵敏,可能监测到了100英尺以外主干道上的辐射。我们一直在测试我们的仪器所需的最低灵敏度,因此哪怕装满废料的汽车中只有少量放射性物质也能检测出来,但对最高灵敏度却没有规格限制。经过一番法律上的讨论,我们最终不得不借助法庭传票的力量,以便在发生“错误警报”的时候保护主干线上所有托运人的运输清单。瞧,问题来了,我们发现,全部五个导致发出错误警报的火车,都是装满香蕉的货运棚车。由于探测器不好移动,客户最后不得不砌了一堵特殊的混凝土墙,以便将监控器与主干线彻底隔开。OBWednc

真正的罪魁祸首是同位素钾-40(或40 K)产生的辐射,同位素钾-40约占天然钾的0.012%(包括我们体内的),其余的是稳定的39 K或41K。40 K通过各种方法衰变,以大约1.3到1.5 MeV的能级发射电子、正电子、伽马射线和X射线。 40 K的衰变非常缓慢,半衰期超过十亿年,但我们体内的天然钾却仍然足够活跃,在一个体重70公斤的人(没吃香蕉)体内每秒发生约4400次衰变事件。听到自己的身体内具有放射性物质,是不是很紧张?其实大可不必,因为香蕉的等效辐射剂量约为0.1微西弗(μSievert;μSv),而大约需要超过5西弗(Sv)才可能达到致死的辐射剂量,因此,除非你能在一天内吃掉5,000万根香蕉,才可能暴露于辐射剂量中毒的危险。OBWednc

后来我才知道,核电站工人使用的大门监控器也存在类似问题。他们经常在午餐时吃香蕉,下班离开时监控器也会发出警报。在一些工厂,工人在下班前会使用其他仪器来检测辐射,以确定辐射确实是来自40 K钾,而不是来自真正的污染。OBWednc

装满香蕉的卡车在越过国际边境时也存在问题,一个实实在在的风险是核材料可能就藏在香蕉下面进行走私。更先进的仪器可以通过显示和分析电离辐射的能谱来区分潜在的危害。其他一些食物也具有差不多的辐射水平,包括利马豆(由40 K产生)和巴西坚果(由镭产生)等。OBWednc

(原文刊登于Aspencore旗下EDN英文网站,参考链接:False alarm,由Jenny Liao编译。)OBWednc

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