Установки автоматизированные спектрометрические контроля инертных газов в выбросах АЭС СГГ-1002

Назначение

Установки автоматизированные спектрометрические контроля инертных газов в выбросах АЭС СГГ-1002 (далее - установки) предназначены для автоматизированного гамма-спектрометрического контроля инертных радиоактивных газов (ИРГ) и обеспечивают квази-непрерывные измерения объемной активности радионуклидов: 133Xe, 135Xe, 137Xe, 138Xe, 85Kr, 87Kr, 88Kr, 41Ar (далее радионуклиды), в выбросах из вентиляционной трубы (далее вен-ттруба) энергоблока АЭС.

Описание

Конструктивно установка представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из двух основных узлов: спектрометрического монитора СМ-1002 и устройства накопления и обработки информации УНО-1002.

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

В состав устройства накопления и обработки информации УНО-1002 входят: модуль управления на базе промышленного компьютера (ППК); универсальный контроллер УНО-1002; блок питания, электрощит, бесперебойный источник питания и монтажный шкаф.

Принцип работы установки основан на автоматизированном отборе газа с помощью пробоотборной линии из венттрубы, прохождении его через сосуд ИК-1002 с целью регистрации спектров гамма-излучения радионуклидов, сброса проанализированной пробы газа обратно в систему вентвыбросов и продувке ИК-1002 чистым воздухом для подготовки установки к следующему циклу отбора ИРГ и проведения измерения.

Поток гамма-квантов, испускаемых поступившим в сосуд ИК-1002 газом, 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. Генерируемые 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-1002, 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.

Программное обеспечение

Комплект программного обеспечения (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-1002 и не может сохранять на диске ППК файлы спектра. Электронный ключ запрограммирован на работу с одним спектрометрическим трактом установки.

ПО 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 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 СГГ-1002, 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.

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.

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

Рисунок 1 — Общий вид установки автоматизированной спектрометрической контроля инертных газов в выбросах АЭС СГГ-1002

Технические средства установки должны быть опломбированы в соответствии с конструкторской документацией. Места пломбирования от несанкционированного доступа указаны на рисунке 2.

Блок детектирования

Спектрометрическое устройство ИУ-1002

Рисунок 2 — Места 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 по 85Kr (за время измерений 1 ч).............................................от 3,7-105 до 7-109 Бк/м3.

Диапазон измерения объемной активности прочих радионуклидов (за время измерений 1 ч) в соответствии с методикой радиационного контроля «Определение объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в технологических средах с использованием автоматизированных гамма-спектрометрических установок»: ........от 3,7-103 до 7-109 Бк/м3.

Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений объемной активности 85Kr, не более:

- в первой декаде диапазона измерений (при времени измерения не менее 1 часа)..................................................................................................................±50 %;

- в остальном диапазоне измерений..................................................................±35 %.

Относительная эффективность регистрации гамма-квантов с энергией 1332 кэВ в

пике полного поглощения, не менее.................................................................................50 %.

Энергетическое разрешение БД:

Время установления рабочего режима после охлаждения детектора не более 30 мин.

Нестабильность показаний за 24 ч непрерывной работы (после установления рабоче-

го режима), не более...................................................................................0,02 %.

Электропитание от сети переменного тока напряжением 2201]0% В,

частотой (50+1/-3) Гц.

Потребляемая мощность, не более

- спектрометрический монитор СМ-1002...............................................................300 Вт;

- устройство накопления и обработки информации УНО-1002..................... 200 Вт.

Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм, не более

- спектрометрический монитор СМ-1002 ....................................1165x500x1053;

- устройство накопления и обработки информации УНО-1002............. 621x723x600.

Масса, кг, не более

- спектрометрический монитор СМ-1002 ..................................................................900;

- устройство накопления и обработки информации УНО-1002 ........................ 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.

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

У становка 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.

У становка 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.412131.006РЭ, утвержденным ГЦИ СИ ФБУ «ЦСМ Московской области» 14 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.

Радиометр газов РГБ-07, рабочий эталон 1-го разряда.

Газ Kr-85 в баллоне активностью не менее 7-109 Бк.

Сведения о методах измерений

Сведения о методиках (методах) измерений изложены в разделе 2 руководства по эксплуатации ПБАВ.412131.006РЭ 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.

Лист № 7

Всего листов 7

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.