融合多信号源的地下风管泄漏监测系统设计

施 剑，罗 宇

(山东科技大学，山东 青岛 266590)

0 引 言

新风及配套系统是地下实验室基础建设中的重要环节，应尽量降低环境本底辐射对实验的干扰[1]，尤其是降低惰性气体氡的含量。氡的放射性主要源于238 U系列衰变子体222 Rn。222 Rn及其子体发生α衰变和γ跃迁产生的α和γ射线会对低本底高纯锗γ能谱测量装置以及暗物质、无中微子双β衰变和中微子等稀有事件探测实验构成本底干扰，限制实验灵敏度的提升。某地下实验室新风及配套系统使用氮气冲刷屏蔽体的内腔，进一步降低了氡本底辐射干扰，同时保持实验室内通风良好，有效降低了实验大厅的氡浓度。另一方面，泄漏监测成为新风系统管道安全管理的重要难题，为防止氡进入新风系统，确保某地下实验室新风系统安全运行，迫切需要研究通风管道泄漏监测的方法，实现监测技术的突破。

1 通风管道泄漏监测技术

由于工作原理和工作环境的限制，通风管道的工况与长输管道存在很大区别，因此泄漏监测系统也面临较大的技术挑战，其主要技术难点表现为压力低、管径大，泄漏等故障信号强度低。根据设计资料，通风管道起始处压力值约为12.9 KPa，末端直接接通屏蔽试验区，因此其压力接近环境气压。管道泄漏产生的声波强度随压力的减小呈现出强势的递减。其次，通风管道的管径较大——直径为800 mm，厚度为27 mm，内径为746 mm，因此，根据流体力学原理，当管道发生泄漏孔径小于10 mm时，声波强度较弱。由于以上两个条件叠加，导致通风管道的泄漏监测难度极大。……