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研究生： 林豐義
論文名稱： 烏坵嶼地質輻射背景調查
指導教授： 鍾堅
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 生醫工程與環境科學系
Department of Biomedical Engineering and Environmental Sciences
論文出版年： 2002
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 84
中文關鍵詞： 加馬射線 、碘化鈉偵檢器 、核種濃度
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    • 摘 要
    本文利用現場偵測和樣品分析方法來評估金門縣烏坵地區的天然背景輻射。本文共分兩部分（一）使用高存鍺偵檢系統內含4096頻道分析儀及高存鍺偵檢器，對土壤及岩石中放射核種濃度進行測定，（二）以熱發光劑量劑及碘化鈉能譜分析系統內含一5公分直徑×5公分長的碘化鈉偵檢器及220頻道分析儀，對地表光子通量率及劑量率進行監測，共計測20點。

    測定結果如下，土壤或岩石中常見放射核種之平均濃度分別為，鈾238系：18.36±0.23 Bq/kg；釷232系：649.81±7.27Bq/kg；鉀40：29.73±0.38Bq/kg；在計數率方面其中鉍214-609keV能峰之計數率為：0.349±0.004cps(counts per second)；鉈208-2614keV能峰之計數率為0.067±0.015cps；鉀40，1460keV能峰之計數率為1.62±0.015cps。以熱發光劑量計對現場輻射劑量率進行偵測，其平均劑量率為為0.076μSv/h。

    Abstract
    Natural radiation background in Wu-Chiu Island has been determined from field surrey and rock-core sample measurement. The research was divided into two major parts as follows: (1) to measure the radionucilde concentration contents in soil or rock samples by using the core sample technique and spectrometer consisting of a 4096 – channel pulse height analyzer and a HPGe detector. (2)field surrey were performed at 20 sites by using a TLD detector and a mobile spectrometer consisting of a 220 – channel pulse height analyzer and a 5cm.Φ x 5cm. NaI(Tl) detector .

    The concentrations of the radionuclides content in soil or rock were shown below, U238 series was 18.36±0.23 Bq/kg;

    Th232 series was 649.81±7.27 Bq/kg; K40 was 29.73±0.38 Bq/kg. The in situ counting rates of Bi214-609 keV(U-series); Tl208-2614 keV(Th-232 series) and K40-1460keV were 0.349 ±0.004 cps, 0.067 ±0.015 cps, and 1.62 ±0.015 cps, respectively. And The mean dose rate detected by TLD detector was 0.076 μSv/h. The consistency among three different survey methods are discussed in this work.

    目錄 中文摘要 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Ⅰ 英文摘要 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Ⅱ 誌謝 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Ⅳ 目錄 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Ⅴ 圖表目錄 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ Ⅷ 第一章 緒論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1 1-1 前言 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1 1-2 天然背景輻射來源 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 2 1-3 研究的目的 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4 第二章 實驗系統 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 8 2-1 實驗設計的目的 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 8 2-2 烏坵地理環境、社會民情簡介 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 9 2-3 實驗儀器設備 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 11 2-4 實驗系統的設立 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 23 第三章 實驗方法與步驟 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 25 3-1 光子與碘化鈉作用的方式 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 25 3-2 地表土壤或岩心試樣放射性核種濃度量測 ‥‥‥‥ 31 3-3 地表加馬射線能譜快速監測 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 34 3-4 土壤濃度放射性核種濃度與光子通量的關係 ‥‥‥ 37 第四章 實驗結果與數據分析 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 41 4-1 數據的處理與分析 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 41 4-2 土壤與岩心樣本之核種濃度 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 45 4-3 現場地表能譜快速監測的結果 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 49 4-4 轉換參數與現場劑量率的比較 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 56 第五章 討論與結果 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 60 5-1 轉換參數品質 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 60 5-2 碘化鈉偵檢系統的應用 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 66 5-3 土壤放射性核種分佈與於水對現場能普快速監測的影 響 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 69 5-4 結論與未來展望 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 80 參考文獻 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 83 圖表目錄 圖1.1 鈾-238衰變系列¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 6 圖1.2 釷-232衰變系列¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 6 圖2.1 小坵嶼¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 10 圖2.2 系統配置示意圖¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 15 圖2.3 碘化鈉偵檢系統偵檢器部分¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 17 圖2.4 不同溫度影響無機閃爍晶體閃爍光輸出的變化關係¨¨ 19 圖2.5 光電倍增管結構圖¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 21 圖2.6『雙鹼元素』及『三鹼元素』陰極光電倍增管對不同波長 可見光的回應特性及數種無機閃爍晶體釋出閃爍光波長 的分佈¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 22 圖3.1 加馬射線與物質作用的線性衰減係數與加馬射線能量的 關係圖¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 27 圖3.2 加馬射線在偵檢器內可能產生的各種作用方式及所紀錄 訊號所代表的能量¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 30 圖3.3 校正時射源套於偵檢器頭¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 35 圖3.4 碘化鈉偵檢系統使用於現場監測情形¨¨¨¨¨¨¨¨ 35 圖3.5 來自地表加馬射線通率的幾何圖示¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 37 圖4.1 現場地表能譜快速監測定點¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 49 圖4.2 89年1月小坵嶼量測點1現場地表快速監測能譜圖¨¨ 50 圖4.3 89年4月小坵嶼量測點1現場地表快速監測能譜圖¨¨ 50 圖4.4 鈾238系609keV能峰選取範圍圖¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 51 圖4.5 鉀40 1460keV能峰選取範圍圖¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 52 圖4.6 釷232系2614keV能峰選取範圍圖¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 52 圖4.7 不同偵檢器於相同地點所量得的劑量 ¨¨¨¨¨¨¨ 57 圖5.1 89.1及89.4釷232計數率比較¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 62 圖5.2 89.1及89.4釷232計數率差¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 62 圖5.3 89.1及89.4鈾238計數率比較¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 63 圖5.4 89.1及89.4鈾238計數率差¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 63 圖5.5 89.1及89.4鉀40計數率比較¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 64 圖5.6 89.1及89.4鉀40計數率差¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 64 圖5.7 兩次計數值平均後計數值間的比值¨¨¨¨¨¨¨¨ 65 圖5.8 碘化鈉偵檢系統推定濃度與高純鍺偵檢系統計測濃度關係 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 68 圖5.9 碘化鈉偵檢系統推定濃度與高純鍺偵檢系統計測濃度誤差 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 68 圖5.10 偵檢器使用於地表現場監測所接受到加馬射線的範圍 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 70 圖5.11 85.1-89.12 反應器前草地土壤濃度分佈¨¨¨¨¨ 72 圖5.12 85.1-89.12 同位素館側草地土壤濃度分佈¨¨¨¨ 72 圖5.13 85.1-89.12 加速器館側草地土壤濃度分佈¨¨¨¨ 73 圖5.14 85.1-89.12 生科館前草地土壤濃度分佈¨¨¨¨¨ 73 圖5.15 85.1-89.12 人社院前草地土壤濃度分佈¨¨¨¨¨ 74 圖5.16 85.1-89.12 梅湖邊草地土壤濃度分佈¨¨¨¨¨¨ 74 圖5.17 85.1-89.12 推定濃度與多次土壤平均值之誤差¨¨ 76 圖5.18 加馬射線計數率因雨水而減少的百分比¨¨¨¨¨ 79 表1.1 台灣地區岩石中鈾、釷及鉀的含量¨¨¨¨¨¨¨¨ 7 表1.2 台灣地區土壤中鈾、釷及鉀的含量¨¨¨¨¨¨¨¨ 7 表2.1 計測試樣所需對應之標準校正試樣幾何條件¨¨¨¨ 15 表3.1 加馬射線與物質作用的三種將能量傳遞到電子上的程序 ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 26 表4.1 小坵嶼土壤中天然放射核種濃度¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 46 表4.2 小坵嶼岩石中天然放射核種濃度¨¨¨¨¨¨¨¨¨ 48 表4.3 現場地表能譜快速監測（89.01.15）¨¨¨¨¨¨¨¨ 54 表4.4 現場地表能譜快速監測（89.04.15）¨¨¨¨¨¨¨¨ 55 表4.5 放射核種濃度平均、計數率平均與轉換參數¨¨¨¨ 57 表5.1 NaI偵檢系統與HPGe偵檢系統結果的比較¨¨¨¨¨ 67 表5.2 單次土壤採樣與多次土壤採樣的結果比較¨¨¨¨¨ 75 表5.3 雨天過後計數率與晴天時之計數率比較¨¨¨¨¨¨ 78

    參考文獻
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