Анализаторы 4К

Назначение

Анализаторы «4К», заводские номера 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 предназначены для автоматического измерения массовой концентрации урана и/или массовой концентрации изотопа урана-235 в технологических азотнокислых и/или органических растворах, с целью контроля технологических параметров и/или параметров ядерной безопасности при работе с ядерно-опасным оборудованием.

Описание

Анализатор «4К» имеет четыре измерительных узла (гамма-абсорбционных и/или авто-эмиссионных). Гамма-абсорбционный измерительный узел предназначен для измерений массовой концентрации урана в азотнокислых и/или органических растворах гамма-абсорбционным методом. Автоэмиссионный измерительный узел предназначен для измерений массовой концентрации урана-235 в азотнокислых растворах автоэмиссионным методом. Анализатор позволяет непрерывно измерять текущие значения массовой концентрации урана и массовой концентрации урана-235 в растворах одновременно в четырех точках технологического оборудования. Общий вид технологического оборудования с установленным анализатором приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 — Общий вид анализатора «4К», установленного в технологическое оборудование

Автоэмиссионные измерительные узлы анализатора, используемые в диапазоне измерений массовой концентрации урана-235 в азотнокислых растворах от 0 до 1,000 г/дм3, могут быть использованы как приборы контроля параметров ядерной безопасности. Указанные измерительные узлы анализатора обеспечивают выдачу релейных сигналов о превышении аварийного порогового уровня значения массовой концентрации урана-235 в растворе равного 0,500

всего листов 7 г/дм3. Кроме этого автоэмиссионные измерительные узлы обеспечивают непрерывную самодиагностику и выдачу релейного сигнала об отказе измерительного узла, используемого в качестве прибора контроля параметров ядерной безопасности.

Вид гамма-абсорбционного и автоэмиссионного измерительных узлов приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 — Вид гамма-абсорбционного (сверху) и автоэмиссионного (снизу) измерительных узлов

Анализатор имеет пять различных модификаций:

- 4Я — четыре автоэмиссионных измерительных узла;

- 1С3Я — один гамма-абсорбционный измерительный узел, второй, третий и четвертый автоэмиссионный измерительный узел;

- 2С2Я — первый и второй гамма-абсорбционный измерительный узел, третий, четвертый автоэмиссионный измерительный узел;

- 3С1Я — первый, второй и третий гамма-абсорбционный измерительный узел, четвертый автоэмиссионный измерительный узел;

- 4С — четыре гамма-абсорбционных измерительных узла.

Комплект поставки анализатора предусматривает возможность использования в любой вышеуказанной его модификации.

Анализаторы «4К» с заводским номером 29 и 36 имеет модификацию 4С - четыре гамма-абсорбционных измерительных узла; с заводским номером 30 - модификацию 1С3Я (один гамма-абсорбционный и три автоэмиссионных измерительных узла); с заводскими номерами 31, 32 33, 34, 35 - модификацию 4Я (четыре автоэмиссионных измерительных узла).

Принцип работы анализатора основан на регистрации фотонного (рентгеновского и гамма-) излучения в диапазоне энергий от 30 до 300 кэВ сцинтилляционными спектрометрическими блоками детектирования (БД). Импульсные сигналы от БД с амплитудой, пропорциональной энергии зарегистрированного фотона, поступают в спектрометр. Совокупности сигналов БД за время измерения преобразуется в цифровые спектры, обрабатываемые персональным компьютером (ПК). Полученные спектры обрабатываются ПК и преобразуются в значения массовых концентраций урана и изотопа урана-235 полученных гамма-абсорбционным и/или автоэмисси-онным методом измерений.

В состав анализатора, установленного в четырех контрольных точках технологического оборудования входят гамма-абсорбционный и/или автоэмиссионный узел измерения (измерительный преобразователь), подключаемый к технологическому трубопроводу, а также вторичный преобразователь, устанавливаемый в помещении службы КИПиА. БД помещается в узел измерения. БД анализатора приспособлены для работы в составе любого узла измерения. В со-

лист № 3

всего листов 7 став вторичного преобразователя входят спектрометр и ПК, расположенный в стойке анализатора (см. рисунок 3).

Рисунок 3 — Общий вид стоек анализаторов «4К» с персональными компьютерами

При контроле массовой концентрации урана в технологическом азотнокислом и органическом растворе гамма-абсорбционным методом, применяется источник ионизирующего излучения (ИИИ) с радионуклидом америция-241, типа ИГИА-1-5 по ТУ 95.7179-76, мощностью экспозиционной дозы не более 6,54-10-11 А/кг, активностью радионуклида не более 3,81-109 Бк.

Анализатор имеет нормально замкнутые релейные выходы, предназначенные для подключения к обмоткам управления релейных цепей выдачи звукового и светового сигналов и сигнала блокировки работы технологического оборудования в случае отказа отдельного измерительного узла или всего анализатора, или превышения предупредительного или аварийного порогов. Снятие релейного сигнала в случае превышения аварийного порога массовой концентрации урана-235 или массовой концентрации урана или отказа измерительных узлов производится только оператором. Снятие релейного сигнала в случае превышения предупредительного порога массовой концентрации урана-235 или массовой концентрации урана производится автоматически при снижении массовой концентрации урана-235 или массовой концентрации урана ниже предупредительного порога.

Каждый измерительный узел анализатора имеет дополнительный унифицированный токовый выход от 4 до 20 мА, предназначенный для связи с изделиями ГСП в системах автоматического управления, имеющими входное сопротивление не менее 1,0 кОм.

По степени защиты от воздействия окружающей среды измерительные узлы анализатора вместе с БД защищены от воздействия пыли и брызг (степень защиты IP54 по ГОСТ 14254-80), вторичный преобразователь выполнен в обыкновенном исполнении (степень защиты IP10 по ГОСТ 14254-80).

Программное обеспечение

Работа всего анализатора во всех режимах осуществляется под управлением программного обеспечения (ПО) “RAINBOW”, которое непрерывно обрабатывает зарегистрированные спектры, полученные гамма-абсорбционным или автоэмиссионным методом. Кроме этого спек-

лист № 4 всего листов 7 тры анализируются с целью контроля работоспособности всех спектрометрических устройств анализатора. ПО “RAINBOW”, также корректирует коэффициенты усиления всех спектрометрических устройств анализатора для учета температурного, временного и т.п. дрейфа. Все зарегистрированные спектры и все результаты 10-ти тысяч измерений анализатора хранятся в ПК и отображаются на экране монитора.

Программа и параметры настройки модулей ввода аналоговых сигналов хранятся в перепрограммируемое программное запоминающее устройство (ППЗУ). Изменения исходных данных возможны только по паролю в соответствии с уровнями доступа.

Программное обеспечение на метрологические характеристики анализатора влияния не оказывает и имеет уровень защиты “А” в соответствии с МИ 3286-2010.

Технические характеристики

Диапазон измерений массовой концентрации урана в технологических азот-

Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения

нокислых растворах, г/дм3............................................................. от 0 до 100,0

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана в азотнокислых растворах без мешающих примесей* при Р=0,95, не более, г/дм3

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана в азотнокислых растворах с примесями* при Р=0,95, не более, г/дм3

Диапазон измерений массовой концентрации урана в технологических азотнокислых растворах, г/дм3.............................................................. от 0 до 200,0

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана в азотнокислых растворах без мешающих примесей* при Р=0,95, не более г/дм3

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана в азотнокислых растворах с примесями* при Р=0,95, не более, г/дм3

Диапазон измерений массовой концентрации урана в технологических органических растворах, г/дм3............................................................... от 0 до 90,0

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана в органических растворах без мешающих примесей* при Р=0,95, не более, г/дм3

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана в органических растворах с примесями* при Р=0,95, не более, г/дм3

Диапазон измерений массовой концентрации урана-235 в технологических азотнокислых растворах, г/дм3....................................................... от 0 до 0,250

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана-235 в азотнокислых растворах при Р=0,95, не более, г/дм3.................................... ±0,025

Диапазон измерений массовой концентрации урана-235 в технологических азотнокислых растворах, г/дм3....................................................... от 0 до 1,000

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана-235 в азотнокислых растворах при Р=0,95, не более, г/дм3.................................... ±0,070

Диапазон измерений массовой концентрации урана-235 в технологических азотнокислых растворах, г/дм3....................................................... от 0 до 10,00

Границы погрешности измерений массовой концентрации урана-235 в азотнокислых растворах при Р=0,95, не более, г/дм3.................................... ±0,75

Параметры контролируемых технологических растворов, характеризующие условия эксплуатации анализатора:

-температура технологического раствора при охлаждении БД автоэмис-

сионного измерительного узла, сжатым воздухом с объёмных расходом не менее 1 м3/мин, не более, °С

- температура технологического раствора при отсутствии охлаждения БД автоэмиссионного измерительного узла сжатым воздухом, не более, °С

- избыточное давление в технологическом трубопроводе, не более, кПа... 98

- массовая концентрация урана в азотнокислых растворах, не более, г/дм3

- массовая концентрация урана в органических растворах, не более, г/дм3

- массовая концентрация урана-235 в азотнокислых растворах, не более, г/дм3

- массовая концентрация азотной кислоты в азотнокислых растворах, не более, г/дм3

- массовая концентрация трибутилфосфата (ТБФ) в органических растворах, не более, г/дм3

- массовая концентрация железа в азотнокислых растворах, не более г/дм3

- массовая концентрация алюминия в азотнокислых растворах, не более, г/дм3

- условная массовая доля урана-232 в технологических растворах, не более, %.......................................................................................... 2-10-7

Измерительные узлы анализатора приспособлены для подключения к трубопроводу с внутренним диаметром, мм.............................................. от 25 до 50

Нормально замкнутые релейные выходы анализатора предназначены для подключения к обмоткам управления релейных цепей с максимальными параметрами:

-напряжение, не более, В.............................................................. плюс 24

-ток не более, мА

Длина соединительного кабеля между вторичным преобразователем и измерительным узлом, не более, м

Электропитание от источника переменного тока:

- напряжение, В........................................................................ от 187 до 242

- частота, Гц

- потребляемая мощность, не более, В-А

Габаритные размеры (высота х ширина х глубина), не более, мм: -гамма-абсорбционного измерительного узла.................................... 220x500x140

- автоэмиссионного измерительного узла.......................................... 220x500x200

- вторичного преобразователя........................................................соответствуют

габаритным размерам ПК

Масса, не более, кг: -гамма-абсорбционного измерительного узла

- автоэмиссионного измерительного узла

- вторичного преобразователя........................................................соответствуют

массе ПК

Вместимость проточной кюветы, не более, дм3: -гамма-абсорбционного измерительного узла

- автоэмиссионного измерительного узла

Номинальная вместимость контрольной кюветы, дм3: -гамма-абсорбционного измерительного узла

- автоэмиссионного измерительного узла

Условия эксплуатации:

- температура окружающего воздуха, °С........................................ от 10 до 40

- относительная влажность, не более, %

- атмосферное давление, кПа..................................................... от 84 до 106

- на месте установки наличие вибрации с частотой до 25 Гц и амплиту-

лист № 6

всего листов 7 дой до 0,1 мм

Мощность поглощенной дозы гамма-излучения, не более, мкГр/ч:

- у поверхности измерительного узла с ИИИ

- на расстоянии 1 м от него

Режим работы анализатора........................................................ непрерывный

Длительность одного цикла измерений выбирается в интервале времени, с.............................................................................................. от 60 до 999

В ремя установления рабочего режима измерений, не более, мин.........

Гарантия безотказной работы, не менее, год

Средний срок службы, не менее, лет

Примечание:

* — мешающими примесями в азотнокислых технологических растворах для гамма-абсорбционного метода измерений являются примеси железа и алюминия, а также массовая концентрация азотной кислоты свыше 200 г/дм3, а в органических технологических растворах — массовая концентрация ТБФ свыше 200 г/дм3.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится методом штемпелевания на титульный лист Руководства по эксплуатации НВТ.02.156 РЭ.

Комплектность

1. Гамма-абсорбционные измерительные узлы — 4 шт.

2. Автоэмиссионные измерительные узлы — 4 шт.

3. Блоки детектирования — 4 шт.

4. Вторичный преобразователь — 1 шт.

5. Руководство по эксплуатации «АНАЛИЗАТОР “4К”» НВТ.02.156 РЭ — 1 шт.

6. Методика поверки (раздел «Методика поверки» НВТ.02.156 РЭ).

Поверка

Поверка осуществляется в соответствии с разделом 4 «Методика поверки» Руководства по эксплуатации НВТ.02.156 РЭ «Анализатор «4К», утвержденным ГЦИ СИ ОАО «Машиностроительный завод» 20.11.2012 г.

В перечень основного поверочного оборудования входят:

Комплект АС1- АС41 аттестованных смесей (АС) состава азотнокислых и органических растворов, приготовленных по технологической инструкции ОАО «МСЗ» ТИ 25000.00496 и аттестованных на массовую концентрацию урана в азотнокислых и органических растворах и массовую концентрацию урана-235 в азотнокислых растворах, диапазон аттестованных значений массовой концентрации урана в АС состава азотнокислых растворов от 10,00 до 180,0 г/дм3, границы относительной погрешности аттестованного значения массовой концентрации урана при доверительной вероятности Р=0,95 не более ±1 %, диапазон аттестованных значений массовой концентрации урана в АС состава органических растворов от 4,90 до 80,0 г/дм3, границы относительной погрешности аттестованного значения массовой концентрации урана при доверительной вероятности Р=0,95 не более ±2,5 %, диапазон аттестованных значений массовой концентрации урана-235 в АС состава азотнокислых растворов от 0,025 до 9,00 г/дм3, границы относительной погрешности аттестованного значения массовой концентрации урана-235 при доверительной вероятности Р=0,95 не более ±2 %.

Измеритель комбинированный TESTO-400 №00468278/011, диапазоны измерений температуры от минус 20 до 70 °С, относительной влажности от 0 до 100 %, атмосферного давления от 0 до 2000 гПа; пределы допускаемых основных погрешностей измерений: температуры ±

лист № 7 всего листов 7 0,5 °С, относительной влажности ±2%, абсолютного давления ± 5 гПа, свидетельства о поверке № 184390 от 25.07.2012 № 207/12-0672п от 22.06.2012 выдано ФГУ Ростест-Москва.

Секундомер СОСпр-2б-2-000, ТУ 25-1894.003-90 № 6081, з/н 3005, диапазон измерения 0...60) мин., предел допускаемой погрешности ±0,2сек., свидетельство о поверке № 110-12/0024 до 20.01.2013 выдано ОАО «Машиностроительный завод».

Мультиметр цифровой M890G № 05342787, диапазоны измерений силы постоянного тока от 0 до 200 мА и от 0 до 20 А, напряжения постоянного тока от 0 до 20 В и от 0 до 200 В; пределы допускаемых основных погрешностей измерения силы постоянного тока 1,2% +1 ед. сч. и 2% +1 ед. сч., напряжения постоянного тока 0,5% +1 ед. сч., поверен в ОАО «Машиностроительный завод» до 07.04.2013

Блок питания Б5-70 № 159, диапазон выходных напряжений от 0 до 30 В и выходной ток до 5 А. Свидетельство о поверке № 110-11/0895 годен до 29.09.2012 г.

Резистор МЛТ2 номинальным сопротивлением 240 Ом, с отклонением от номинального значения ±10 %.

Сведения о методах измерений

Методика (метод измерений) содержится в руководстве по эксплуатации на «Анализатор «4К» НВТ.02.156 РЭ

Нормативные документы

Руководство по эксплуатации «Анализатор «4К» НВТ.02.156 РЭ.

Рекомендации к применению

Осуществление деятельности в области использования атомной энергии.

Измерение массовой концентрации урана и/или массовой концентрации изотопа урана-235 в технологических азотнокислых и/или органических растворах, с целью контроля технологических параметров и/или параметров ядерной безопасности при работе с ядерно-опасным оборудованием.