Установки автоматизированные спектрометрические контроля теплоносителя первого контура АЭС СЖГ-1001

Назначение

Установки автоматизированные спектрометрические контроля теплоносителя первого контура АЭС СЖГ-1001 (далее - установки) предназначены для автоматизированного квазинепрерывного измерения объемной активности реперных гамма-излучающих радионуклидов 131I - 135I, 24Na, 42K, 88Kr, 133Xe, 135Xe (далее радионуклиды) и их суммарной объемной активности в теплоносителе первого контура АЭС.

Описание

Установка представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из спектрометрического монитора СМ-1001 и устройства накопления и обработки информации УНО-1001.

В состав спектрометрического монитора СМ-1001 входят: спектрометрический полупроводниковый блок детектирования БД с детектором из особо чистого германия; криостат БД; датчик измерения уровня азота; камера измерительная КИ-1001; сосуд Дьюара; узел измерительный ИК-1001; узел клапанов УК-1002; блок накопления и обработки БНО-1001 на базе спектрометрического устройства ИУ-1001; оборудование комбинированной системы охлаждения детектора на базе машины Стирлинга; защитный корпус; стол-подставка СП-1001.

В состав устройства накопления и обработки информации УНО-1001 входят: модуль управления на базе промышленного компьютера (ППК); универсальный контроллер УНО-1001; блок питания, электрощит, бесперебойный источник питания и монтажный шкаф.

Принцип действия установки основан на автоматизированном цикле отбора теплоносителя из пробоотборной линии, прохождении его через измерительный узел ИК-1001 с целью регистрации спектров гамма-излучения радионуклидов, сброса проанализированной пробы теплоносителя в систему организованных протечек и промывке измерительного узла для подготовки установки к следующему циклу отбора теплоносителя и проведения измерений.

Поток гамма-квантов, испускаемых поступившим в сосуд ИК-1001 теплоносителем, попадая в чувствительный объем детектора, взаимодействует с материалом чувствительной области последнего - германием. Это приводит к образованию в чувствительном объеме неравновесных носителей заряда - электронов и дырок, которые под воздействием электрического поля, создаваемого приложенным к детектору напряжением, дрейфуют к электродам детектора. Дрейф неравновесных носителей сопровождается протеканием тока через электроды во внешней по отношению к детектору цепи. Г енерируемые детектором импульсы тока поступают на вход зарядочувствительного предусилителя, расположенного в БД, который осуществляет преобразование импульсов тока на его входе в импульсы напряжения на его выходе (посредством интегрирования импульсов тока).

Амплитуда импульсов напряжения на выходе предусилителя пропорциональна заряду на входе предусилителя и энергии, полностью теряемой гамма-квантом при взаимодействии с материалом чувствительной области детектора. Поток импульсов от предусилителя поступает на вход спектрометрического устройства ИУ -1001, где производится преобразование амплитуд импульсов в цифровой код. Цифровые коды амплитуд импульсов накапливаются в буфере спектрометрического устройства в виде приборных спектров гамма-излучения, снятых за промежуток времени измерения.

Автоматизированное управление установкой и ее работа в различных режимах обеспечиваются инсталлированным в ППК комплектом программного обеспечения (ПО).

Программное обеспечение

Комплект ПО, предназначенный для автоматизированного управления установкой и ее функционирования, включает в себя:

- ПО серии SpectraLineGP;

- ПО «Монитор»;

ПО SpectraLineGP является метрологически значимой частью комплекта ПО и защищено электронным ключом. Без электронного ключа в автоматическом режиме и режиме обслуживания пользователь не имеет доступа к спектрометрическому устройству ИУ-1001 и не может сохранять на диске ППК файлы спектра. Электронный ключ запрограммирован на работу с одним спектрометрическим трактом установки.

Программное обеспечение SpectraLineGP используется для обеспечения следующих функций:

- одновременное накопление и визуализация спектров;

- автоматический поиск пиков с заданным уровнем обнаружения;

- расчет параметров пиков - положения, полуширины, площади;

- градуировка спектрометрического тракта установки по энергии, полуширине, по форме пика;

- сохранение результатов расчета в текстовом файле;

- отображение наблюдаемых значений и архивных данных в виде таблицы;

- отображение наблюдаемых значений и архивных данных в виде графиков трендов наблюдаемых величин;

- калибровка по эффективности регистрации в точечной геометрии и геометрии ИК-1002, получение аппроксимирующих “кривых” для выбранной геометрии измерений;

- установка перечня контролируемых радионуклидов;

- автоматическое определение радионуклидного состава;

- расчет объемной активности радионуклидов и погрешности результатов измерений;

- определение фона и значений минимально измеряемых активностей контролируемых радионуклидов;

- определение метрологически аттестуемых характеристик установки;

- сохранение измеренных спектров и результатов обработки в базе данных для анализа многократных измерений;

- обработка одновременно нескольких спектров при калибровке;

- количественный и визуальный контроль за качеством калибровок;

- настройка параметров спектрометрического устройства;

- управление режимами измерений, расчета и сохранения результатов спектрометрического тракта - старт, стоп, поиск пиков, идентификация, расчет объемной активности радионуклидов и погрешности измерений, сохранение результатов измерений и прочие режимы работы спектрометрического тракта при осуществлении процедур калибровки и градуировки.

Таблица 1 — Идентификационные данные ПО SpectraLineGP.

ПО «Монитор» обеспечивает управление режимами работы установки СЖГ-1001, обмен данными с верхним уровнем автоматизированной системы радиационного контроля АСРК (в случае применения установки в составе АСРК) и защиту метрологически значимого ПО SpectraLineGP от несанкционированного доступа к изменению настроек.

ПО «Монитор» выполняет следующие функции:

- отображение результатов расчета объемной активности и погрешности, полученных ПО SpectraLineGP;

- взаимодействие с ПО верхнего уровня АСРК: передачу измеренной и диагностической информации программному обеспечению системы верхнего уровня АСРК и получение команд управления с верхнего уровня АСРК.

Таблица 2 — Идентификационные данные ПО«Монитор»

Обеспечена защита ПО от несанкционированного доступа по каналам передачи данных. Доступ к изменению настроек установки и сервисным функциям предоставляется только авторизованным пользователям с соответствующими полномочиями.

У ровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений согласно МИ 3286-2010 соответствует уровню «А».

Рисунок 1 — Общий вид установки автоматизированной спектрометрической контроля теплоносителя первого контура АЭС СЖГ-1001

Все технические средства (ТС) установки должны быть опломбированы в соответствии с конструкторской документацией. Места пломбирования от несанкционированного доступа указаны на рисунке 2.

Места пломбирования

Блок детектирования

Спектрометрическое устройство ИУ-1001

Рисунок 2 — Место пломбирования от несанкционированного доступа

Технические характеристики

Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения...............от 0,05 до 3,0 МэВ.

Интегральная нелинейность функции преобразования, не более.................0,04 %.

Диапазон измерения:

- объемной активности радионуклидов в теплоносителе в соответствии с методикой радиационного контроля «Определение объемной активности гамма - излучающих радионуклидов в технологических средах с использованием автоматизированных гамма-спектрометрических установок»........................................................от 3,7-106 до 3,7-Ю11 Бк/м3;

- суммарной объемной активности радионуклидов в теплоносителе в соответствии с методикой радиационного контроля «Определение объемной активности гамма - излучающих радионуклидов в технологических средах с использованием автоматизированных гамма-спектрометрических установок».....................................от 3,7-106 до 3,7-1012 Бк/м3.

Поддиапазоны измерений установки в различных режимах эксплуатации:

Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений объемной активности радионуклида 131I в соответствии с методикой радиационного контроля «Определение объемной активности гамма - излучающих радионуклидов в технологических средах с использованием автоматизированных гамма-спектрометрических установок», не более.............±30 %.

Относительная         эффективность         регистрации         гамма-квантов

с энергией 1332 кэВ в пике полного поглощения в геометрии точечного источника, не менее ......................................................................................................................................10 %.

Энергетическое разрешение БД, не хуже:

Время установления рабочего режима после охлаждения детектора не более 30 мин. Нестабильность показаний за 24 ч непрерывной работы, не более..............0,02 %.

Электропитание от сети переменного тока напряжением 220+10 В,

Электропитание от сети переменного тока напряжением 220+10 В,

частотой (50+1/-3) Гц.

Потребляемая мощность, не более

- спектрометрический монитор СМ-1001...............................................................300 Вт;

- устройство накопления и обработки информации УНО-1001.....................200 Вт.

Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм, не более

- спектрометрический монитор СМ-1001 ....................................1165x500x1053;

- устройство накопления и обработки информации УНО-1001............. 621x723x600.

Масса, кг, не более

- спектрометрический монитор СМ-1001....................................................................300;

- устройство накопления и обработки информации УНО-1001.......................... 80.

Климатические условия применения:

- температура окружающего воздуха..........................................от + 5 до + 40 °С,

................................................................ от + 5 до + 45 °С в течение 6 часов;

- относительная влажность при температуре 25 °С...................................до 80 %,

.............................................................до 95 % при +30 °С в течение 6 часов;

- атмосферное давление....................................................от 84 до 106,7 кПа.

Лист № 6

Всего листов 7

Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений при изменении температуры окружающего воздуха до верхнего/нижнего рабочего значения относительно нормальных условий, не более..........................................................................±10 %.

Установка устойчива к воздействию синусоидальных вибраций в диапазоне частот от 1 до 120 Гц с ускорением 1g.

По сейсмостойкости установка соответствует требованиям к категории II по НП-031-01 и устойчива к сейсмическим воздействиям (проектное землетрясение) 7 баллов по шкале MSK-64. Высотная отметка при размещении установки - до 20 м. По размещению установка относится к группе «А».

Степень защиты оболочек - IP33S по ГОСТ 14254-96.

Установка устойчива к воздействию электромагнитных помех в соответствии с ГОСТ Р 50746-2000, группа исполнения по устойчивости к помехам III; критерий качества функционирования при испытаниях на помехоустойчивость C по ГОСТ Р 50746-2000.

Средняя наработка на отказ, не менее...................................................10 000 ч.

Средний срок службы, не менее.............................................................10 лет.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на корпус или на таблички, прикрепленные к установке, фотоспособом и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом или специальным штампом.

Комплектность

Установки поставляются в комплекте, указанном в таблице 3. Таблица 3 — Комплектность установки

Поверка

осуществляется в соответствии с разделом 4 «Методика поверки» руководства по эксплуатации ПБАВ.412131.005РЭ, утвержденным ГЦИ СИ ФБУ «ЦСМ Московской области» 17 ноября 2011 г.

Основное поверочное оборудование:

Набор эталонных (образцовых) спектрометрических источников гамма-излучения ОСГИ-Р активностью (103 - 105) Бк с погрешностью не более 4 %: 241Am, 60Co, 152Eu, 137Cs.

Сведения о методах измерений

Сведения о методиках (методах) измерений изложены в разделе 2 руководства по эксплуатации ПБАВ.412131.005РЭ и документе «Методика радиационного контроля «Определение объемной активности гамма - излучающих радионуклидов в технологических средах с использованием автоматизированных гамма-спектрометрических установок», свидетельство об аттестации № МРК 40090.1Н558 от 13.12.2011, выданное ФГУП «ВНИИФТРИ».

Нормативные документы

1. ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия.

2. ГОСТ 27452-87 Аппаратура контроля радиационной безопасности на атомных станциях. Общие технические требования.

3. ГОСТ 29075-91 Системы ядерного приборостроения для атомных станций. Общие требования.

4. ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

5. ГОСТ 8.033-96 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерения активности, потока, плотности потока альфа, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников.

Рекомендации к применению

Установки применяются для осуществления производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.