Радиометры гамма-излучения спектрометрические для мониторинга жидких сред РСКВ-01

Назначение

Радиометры гамма-излучения спектрометрические для мониторинга жидких сред РСКВ-01 (далее по тексту — радиометры РСКВ-01) предназначены для обнаружения в потоке жидкости гамма-излучающих радионуклидов, их идентификации и определения объемной активности.

Основные области применения радиометров:

• контроль питьевой воды на водозаборах;

• экологический мониторинг;

• контроль сточных вод на АЭС и других предприятиях, использующих в своих технологиях гамма-излучающие радионуклиды.

Описание

В основу работы радиометров РСКВ-01 положен принцип преобразования энергии гамма-квантов в чувствительном объеме сцинтилляционного детектора в электрические импульсы пропорциональной амплитуды с последующей их регистрацией и анализом многоканальным амплитудным анализатором. Гамма-спектр является исходной информацией для идентификации гамма-излучающих радионуклидов, а также для расчета их объемной активности.

Радиометры могут выпускаться в различных исполнениях. Общее название радиометров: «Радиометры- спектрометры гамма -излучения для мониторинга жидких сред «РСКВ-01». . Примеры записи обозначения радиометров в соответствии с вариантами исполнения приведены в таблице 1.

Таблица. 1

Функционально в состав радиометров РСКВ-01 входят следующие основные изделия:

- измерительная камера;

- устройство детектирования гамма-излучения сцинтилляционное УДС-ГЗ,

- узел водоподготовки,

- пульт управления ПВЦ-03,

- АРМ оператора.

Общий вид радиометра полной комплектации приведен на рисунке 1.

Измерительная камера выполнена в виде сборной конструкции, на внешнем кожухе которой смонтирован узел водоподготовки, а внутри установлена емкость с детектором УДС-ГЗ, окруженная свинцовыми защитными блоками, из которой выведены три патрубка. Сверху измерительная емкость закрыта раздвигающимися крышками, выполненными из свинца. Измерительная камера установлена на четырех регулируемых опорах, позволяющих выставлять ее в горизонтальной плоскости по уровню при монтаже.

Измерительная ёмкость предназначена для обеспечения непрерывного и равномерного протекания измеряемого потока контролируемой жидкости вокруг блока УДС-ГЗ в необходимой геометрии их взаимного расположения.

Конструктивно емкость выполнена в виде проточной камеры из нержавеющей стали объемом 30 л с колодцеобразным углублением под сцинтилляционный детектор УДС-ГЗ. Свинцовые защитные блоки, окружающие емкость со всех сторон, предназначены для снижения влияния внешнего фона во время измерений.

Через входной патрубок в емкость поступает контролируемая жидкость;

Выходной патрубок препятствует переливанию контролируемой жидкости выше расчетного уровня;

Технологический слив служит для полного слива жидкости из емкости.

На верхней крышке емкости находится пробка, которая вывинчивается при сливе жидкости из емкости во избежание возникновения разрежения.

1 — Узел водоподготовки

2 — Измерительная камера с установленным в ней устройством детектирования УДС-ГЗ

3 — Пульт управления ПВЦ-03

4 — АРМ оператора

Рисунок 1 — Общий вид радиометра полной комплектации

Блок УДС-ГЗ предназначен для регистрации гамма-квантов, испускаемых протекающей водой, и формирования электрических импульсов с амплитудами, пропорциональными их энергиям. Функционально УДС-ГЗ включает в себя сцинтилляционный детектор и спектрометрический амплитудно-цифровой преобразователь (АЦП). Сцинтилляционный детектор выполнен на основе кристалла Nal(Tl) размером (63 х 160) мм.

АЦП предназначен для измерения (оцифровки) амплитуд импульсов, формирования в своей цифровой памяти их статистических распределений (спектров) и передачи на внешние устройства (например, пульт или компьютер) спектров для их дальнейшей обработки.

Узел водоподготовки предназначен для грубой очистки воды, поступающей в измерительную емкость, и состоит из трех магистралей, соединенных с внешней линией подачи воды. Две магистрали являются резервными и задействуются попеременно в зависимости от состояния сетчатого фильтра рабочей магистрали. Рекомендуется один раз в квартал переключаться на новую магистраль и производить очистку загрязненного фильтра.

Пульт управления ПВЦ-03 предназначен для приема измерительной информации из блока детектирования, ее обработки по соответствующим алгоритмам для определения условной удельной активности (по Cs-137) радионуклидов, находящихся в измеряемом потоке воды, и сигнализации в случае, если величина активности превысит заданные пороги. Кроме этого, пульт управления ПВЦ-03 отображает на своем дисплее текущую измерительную информацию, имеет возможность хранить ранее измеренные спектры и передавать необходимую информацию на удаленный компьютер. Пульт управления ПВЦ-03 также обеспечивает низковольтным питанием УДС-ГЗ. Питание подается по тому же кабелю, по которому производится последовательная связь. Пульт управления ПВЦ-03 имеет возможность подключения кабеля Ethernet для передачи измеренной информации на АРМ оператора.

АРМ оператора представляет собой компьютер с установленным на нем специализированным программным обеспечением (ПО), включающим в себя:

■ ПО радиометрического мониторинга;

■ ПО для обработки спектров;

■ базу данных спектров и результатов измерений.

ПО радиометрического мониторинга WaterMon считывает спектры из памяти панельного компьютера ПВЦ-03, формирует базу данных спектров и результатов измерений, а также позволяет визуализировать зависимость удельной активности контролируемой среды в пересчете на нуклид Cs-137 от времени.

В качестве ПО для обработки спектров может использоваться LSRMWater, SpectraLineWater или им аналогичное. ПО для обработки спектров позволяет вызывать спектры из базы данных, проводить идентификацию нуклидов и расчёт удельной активности контролируемой среды.

Часть гамма-квантов, испускаемых потоком воды, протекающей через измерительную емкость, регистрируется в чувствительном объеме сцинтиллятора, преобразуется при помощи ФЭУ и усилителя в электрические импульсы, амплитуда которых пропорциональна энергии гамма-квантов.

При помощи АЦП происходит преобразование амплитуд импульсов в цифровые коды, которые в виде спектра накапливаются в буферной памяти АЦП.

Спектры из АЦП передаются по последовательному каналу в пульт ПВЦ-03 для обработки. В спектрах содержится качественная и количественная информация о распределении зарегистрированного излучения по энергиям, на основании которой можно с определенной точностью делать вывод о составе и активности радионуклидов, содержащихся в измеряемом потоке воды.

Измерение спектров производится в циклическом режиме, т.е. происходит последовательное непрерывное накопление спектров в памяти пульта управления ПВЦ-03. Экспозиция (время одного цикла измерения) задается программно через меню панельного компьютера пульта.

По окончании каждого цикла измерения производится подсчет усредненной удельной активности воды, протекшей за время экспозиции через емкость, в пересчете на нуклид Cs-137. Измеренное значение активности сравнивается с пороговыми значениями, хранящимся в энергонезависимой памяти пульта. Пороговые значения активности устанавливается программно через меню панельного компьютера пульта. Программное обеспечение панельного компьютера позволяет устанавливать два уровня порогов:

■ предупредительный (warning);

■ аварийный (alarm).

При превышении предупредительного порога мигает зелёная лампа.

При превышении аварийного порога мигает красная лампа и срабатывает звуковая сигнализация.

При нормальной работе радиометра зеленая лампа горит ровным светом.

Передача накопленных спектров из пульта управления ПВЦ-03 в АРМ оператора может производиться непосредственно через Ethernet. Переданные спектры записываются в базу данных, находящуюся в АРМ оператора.

Радиометр может быть поставлен в неполной комплектации: без пульта ПВЦ-03 или без АРМ оператора. В случае поставки радиометра без пульта управления ПВЦ-03, функции пульта частично несёт АРМ оператора. В случае поставки радиометра без АРМ оператора радиометр лишается спектрометрических функций. Комплект поставки оговаривается в договоре поставки оборудования.

Технические характеристики

Основные технические и метрологические характеристики радиометра РСКВ-01 приведены в таблице 2.

Таблица 2

Окончание таблицы 2

Характеристики радиометров РСКВ-01 по н.п. 1—5, 7—12 определяются по источнику типа ОСГИ, расположенному на оси симметрии детектора на расстоянии 100 мм от торцевой поверхности упаковки кристалла детектора;

Характеристики радиометров РСКВ-01 по п. 6 определяется по образцовому раствору радионуклида 137Cs, в рабочей геометрии.

Для других радионуклидов аналогичные параметры определяются в соответствии с МВИ, учитывающей конкретные условия эксплуатации прибора.

Габаритные размеры и масса основных составных частей радиометра РСКВ-01 приведены в табл.З.

Таблица 3

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится графически или специальным штемпелем на титульном листе Руководства по эксплуатации радиометра РСКВ-01 и методом сеткографии на лицевой стороне радиометра.

Комплектность

В комплект поставки радиометров РСКВ-01 должны входить устройства, изделия и эксплуатационная документация, указанные в табл.З.

Таблица 3

Поверка

Поверка радиометров РСКВ-01 осуществляется в соответствии с Методикой поверки, изложенной в документе «Руководство по эксплуатации. Радиометры- гамма-излучения спектрометрические для мониторинга жидких сред РСКВ-01» ДЦКИ.411168.006 РЭ, раздел 4, согласованной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им.Д.И. Менделеева» в июне 2009 г.

Основными средствами при первичной и периодической поверках являются:

- источники фотонного излучения спектрометрические радионуклидные закрытые эталонные ОСГИ-3 не ниже 2-го разряда по ГОСТ 8.033-96 активностью от 104до5*104 Бк.

Межповерочный интервал — 2 года.

Поверка может осуществляться территориальными органами Ростехрегулирования и метрологическими службами юридических лиц, аккредитованными в установленном порядке на право поверки данного типа средств измерений.

Нормативные документы

«

Заключение

Тип радиометров гамма-излучения спектрометрических для мониторинга жидких сред РСКВ-01 утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства, в эксплуатации и после ремонта согласно государственной поверочной схеме по ГОСТ 8.033-96.