Установки поверочные нейтронного излучения УПН-АТ140

Назначение

Установка поверочная нейтронного излучения УПН-АТ140 (далее - установка) предназначена для воспроизведения и передачи единиц плотности потока нейтронов, мощности амби-ентного эквивалента дозы H*(10) и индивидуального эквивалента дозы H*р(10) нейтронного излучения при поверке, калибровке, градуировке и испытаниях радиометров и дозиметров нейтронного излучения.

Описание

Принцип действия установки основан на создании в месте расположения детектора дозиметра или радиометра нейтронов заданного значения плотности потока нейтронов (ППН) или мощности амбиентного эквивалента дозы нейтронного излучений (МАЭД) в «открытой» геометрии или в коллимированном пучке быстрых и тепловых нейтронов от радионуклидного источника. Коэффициенты связи между значениями ППН и МАЭД определены стандартом ISO-8529.

Установка с комплектом источников нейтронов обеспечивает создание поля быстрых или тепловых нейтронов в коллимированном пучке установок типа УКПН, а также поля быстрых нейтронов в «открытой» геометрии.

Установка является стационарным средством измерений и по условиям эксплуатации относится к категории исполнения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69 со следующими уточнениями:

- температура окружающего воздуха                            от 15 °С до 35 °С;

- относительная влажность при температуре 25 °С               до 80 %;

- атмосферное давление                                         от 84 до 106,7 кПа.

Установка обеспечивает формирование нейтронного поля:

- коллимированного пучка быстрых нейтронов в геометрии коллимационного узла с использованием вставки-коллиматора из 5-процентного борированного полиэтилена;

- коллимированного пучка тепловых нейтронов в геометрии коллимационного узла с использованием тепловой вставки из полиэтилена и кадмиевого экрана толщиной 1 мм и диаметром 300 мм;

- широкого пучка нейтронов в «открытой» геометрии с использованием специального держателя и экранирующего конуса из стали и борированного полиэтилена длиной 500 мм (200 мм - сталь, 300 мм - борированный полиэтилен) с диаметрами оснований 50 и 250 мм.

Изменение значений МАЭД или ППН достигается изменением расстояния «источник-детектор» или заменой радионуклидного источника нейтронов.

Основными составными частями установки являются:

- дистанционно управляемый облучатель ДУО-АТ140 (ДУО);

- калибровочный стенд КС-АТ140 (КС);

- система сигнализации и блокировки ССБ-АТ140 (ССБ);

- система радиационного контроля СРК-АТ2327 (СРК);

ДУО обеспечивает автоматическое управление положением источников нейтронов, формирование поля быстрых и тепловых нейтронов, а также радиационную безопасность установки совместно с ССБ и СРК. Основные элементы ДУО: облучатель, содержащий коллиматор, магазин источников нейтронов и привод захвата, блок управления ДУО-АТ140. В магазине источников барабанного типа может находиться до трех источников нейтронов.

Конструкция коллиматора показана на рисунках 1 и 2.

12

1 - корпус коллиматора; 2 - шпилька (4 шт.); 3 - кожух; 4 - диск верхний;

5 - диск нижний; 6 - канал коллиматора; 7 - вставка-коллиматор;

8 - пробка коллиматора; 9 - фиксатор (2 шт.); 10 - заглушка; 11 - ступенчатый паз;

12 - рым-гайка; 13 - паз для ориентации.

Рисунок 1 - Общий вид коллиматора для формирования поля быстрых нейтронов

Корпус коллиматора (1) имеет цилиндрическую форму, выполнен из нескольких элементов, которые расположены в кожухе (3) между дисками (4) и (5) и стянуты четырьмя шпильками (2). Материал элементов - борированный полиэтилен. Корпус имеет вертикальное отверстие, в которое вставлен канал коллиматора (6), и горизонтальное отверстие для установки вставки-коллиматора (7) и пробки коллиматора (8) с коническим коллимационным отверстием. Вставка и пробка коллиматора устанавливаются до упора в канал. Правильная установка вставки-коллиматора и соответствующей пробки обеспечивается определенной их ориентацией. Пазы (13) должны находиться против рисок на кожухе. Вставка-коллиматор имеет фиксаторы (9) для фиксации заглушки коллиматора (14) и технологической вставки. Для прохождения по каналу коллиматора кронштейна с электромагнитным захватом коллиматор имеет ступенчатый сквозной паз (11). В облучателе предусмотрена заглушка (10), устанавливаемая в коллимационное отверстие при загрузке и выгрузке источников, а также в аварийной ситуации. Вместо вставки-коллиматора и пробки коллиматора предусмотрена установка в корпус коллиматора вставки тепловой и соответствующей ей пробки тепловой и дополнительно кадмиевого экрана из комплекта принадлежностей ДУО (см. рисунок 2). Кадмиевый экран устанавливается непосредственно на коллиматор и фиксируется на тепловой вставке.

1 - корпус коллиматора; 2 - пробка тепловая; 3 - паз для ориентации;

4 - вставка тепловая; 5 - экран кадмиевый;

6 - фиксатор для экрана кадмиевого (2 шт.).

Рисунок 2 - Общий вид коллиматора с тепловой вставкой и тепловой пробкой для формирования поля тепловых нейтронов

Смещение центра радионуклидного источника в положение «Экспозиция» относительно оси пучка нейтронов составляет не более 2 мм.

КС обеспечивает автоматическое линейное позиционирование поверяемого прибора относительно облучателя, а также управление устройством гамма-фона (УГФ).

Основные элементы КС:

- подвижная платформа с рабочим столом для размещения блоков детектирования поверяемых приборов, оснащенным механизмом юстировки блоков детектирования относительно пучка нейтронного излучения;

- основание с направляющими, по которым перемещается подвижная платформа;

- система точного позиционирования подвижной платформы вдоль продольной оси пучка нейтронного излучения (по координате Х).

КС обеспечивает оцифровку координаты Х с привязкой начала координаты к центру источника после проведения центрирования детектора в пучке излучения, с использованием юстировочной системы.

В установке обеспечивается изменение расстояний между центром радионуклидного источника, находящегося в положении «Экспозиция», и центром детектора поверяемого прибора вдоль продольной оси калибровочного стенда в диапазоне от 0,3 до 3 м.

Относительная погрешность определения расстояния от центра источника в положении «Экспозиция» до центра детектора поверяемого прибора не более ±0,2 %.

Смещение центров оснований экранирующего конуса относительно оси, проходящей через центр радионуклидного источника нейтронов и эффективный центр детектора, не более 5 мм.

Установка обеспечивает дистанционное наблюдение за показаниями приборов с использованием системы видеонаблюдения (СВП).

Установка обеспечивает проверку чувствительности радиометров нейтронов к фоновому гамма-излучению с использованием устройства гамма-фона, создающего в точке расположения центра детектора нейтронов мощность амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения (2,0±0,6) мЗв/ч с использованием источника Cs-137 типа ИГИ-Ц-4-3 с максимальной активностью 3-1010 Бк.

Точность установки расстояния между центром источника гамма-излучения для создания фона и центром детектора нейтронов не более ±3 мм.

В установке предусмотрена система видеоконтроля СВК-АТ140 для наблюдения за помещением рабочей камеры.

Перевод источника излучения в облучателе в рабочее положение и в положение «Хранение», а также поверяемого прибора, размещенного на подвижной платформе, в пучке излучения установки осуществляется оператором дистанционно с пульта управления.

В установке предусмотрен интерфейсный адаптер USB/RS485 для обеспечения дополнительной возможности управления ДУО и КС от персонального компьютера (ПК).

В установке предусмотрены системы для обеспечения радиационной безопасности, включающие:

- систему блокировок (блокировка входной двери, блокировка перевода ИИ из положения «Хранение» в рабочее положение, автоматический перевод ИИ из рабочего положения в положение «Хранение» при возникновении радиационно опасных ситуаций);

- систему световой и звуковой сигнализации, связанную с положением ИИ в облучателе и УГФ и состоянием входной двери;

- систему световой и звуковой сигнализации радиационной обстановки и контроля уровней нейтронного и гамма-излучения в рабочей камере, лабиринте и операторской.

Установка размещается в специально оборудованном помещении, обеспечивающем защиту персонала от воздействия нейтронного излучения.

Оборудование установки размещается в двух смежных помещениях - комнате облучения (рабочей камере) и комнате управления (операторской).

Фотографии общего вида приведены на рисунках 3 и 4.

Составные части в рабочей камере:

- дистанционно управляемый облучатель ДУО-АТ140;

- основание, подвижная платформа калибровочного стенда КС-АТ140;

- элементы СРК, ССБ-АТ140, СВК-АТ140.

Рисунок 3 - Установка поверочная нейтронного излучения УПН-АТ140

Составные части в операторской:

- блоки управления ДУО-АТ140 и КС-АТ140;

- пульты управления ДУО-АТ140 и КС-АТ140;

- блок управления ССБ-АТ140;

- элементы СРК, СВП, СВК-АТ140, ССБ-АТ140;

- ПК.

Рисунок 4 - Установка поверочная нейтронного излучения УПН-АТ140

Диапазоны значений плотности потока и мощности амбиентной дозы нейтронного излучения, обеспечиваемые установкой, достигаются применением радионуклидных источников излучения различной активности и изменением расстояния между источником и детектором в интервале расстояний установки.

Вид и значение используемой при поверке радиометров и дозиметров нейтронного излучения величины определяются на основе данных поверки установки с комплектом применяемых источников.

Программное обеспечение

состоит из встроенного и внешнего.

Встроенное ПО установлено:

- в контроллер ДУО-АТ140. Программа контроллера ДУО (контроллера блока управления ДУО-АТ140) обеспечивает управление процессом перемещения (позиционирования) источников в облучателе и обработку сигналов ДУО;

- контроллер КС-АТ140. Программа контроллера КС (контроллера блока управления КС-АТ140) обеспечивает управление и позиционирование подвижной платформы по заданным координатам, управление устройством гамма-фона и обработку сигналов КС;

- панель оператора пульта управления ДУО-АТ140. Программа панели оператора ДУО (панели оператора пульта управления ДУО-АТ140) обеспечивает отображение состояния облучателя и инициализацию процесса перемещения источника путем передачи команд и обмена данными с контроллером ДУО;

- панель оператора пульта управления КС-АТ140. Программа панели оператора КС (панели оператора пульта управления КС-АТ140) обеспечивает отображение текущего состояния КС, передачу команд позиционирования контроллеру КС.

Встроенное ПО является метрологически значимым.

Внешнее ПО «Программный комплекс УПН» поставляется на компакт-диске, устанавливается на ПК. Метрологически значимая программа «UPNControl», входящая в «Программный комплекс УПН», обеспечивает связь с установкой, ввод и редактирование данных о средствах измерений (СИ) радиационного контроля, эталонных СИ, эталонных источниках излучения (ИИ), их поверках, сценариях поверок и сохранение их в базе данных, пересчет метрологически значимых величин и сохранение результатов измерений в базе данных.

Идентификационные данные ПО установки поверочной нейтронного излучения УПН-АТ140 представлены в таблице 1.

Таблица 1

В ПО установки поверочной нейтронного излучения УПН-АТ140 защита от непреднамеренных и преднамеренных изменений метрологически значимой части ПО и измеренных данных осуществляется: автоматическим контролем целостности ПО (самотестирование); паролем для доступа к функциям внешнего ПО.

В соответствии с Р 50.2.077-2014 уровень защиты встроенного ПО установки поверочной нейтронного излучения УПН-АТ140 от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «высокий».

В соответствии с Р 50.2.077-2014 уровень защиты внешнего ПО установки поверочной нейтронного излучения УПН-АТ140 от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний».

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики установки УПН-АТ140 приведены в таблице 2.

Таблица 2

Примечания

1 Номинальные значения границ диапазонов измеряемых величин заданы для интервала расстояний 0,75-3,0 м и источников типов ИБН-8-3 - НК252М11.28.

2 Действительные значения границ диапазонов для применяемого в установке комплекта источников и интервала расстояний определяются при её поверке.

Знак утверждения типа

наносится на пульт управления и на титульный лист руководства по эксплуатации ТИАЯ.412118.031 РЭ методом компьютерной графики.

Комплектность

В комплект поставки установки поверочной нейтронного излучения УПН-АТ140 входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 3.

Таблица 3

Продолжение таблицы 3

Продолжение таблицы 3

Продолжение таблицы 3

Поверка

осуществляется по документу ТИАЯ.412118.031 МП «Установка поверочная нейтронного излучения УПН-АТ140. Методика поверки», утверждённому ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 04.06.2015 г. (Раздел 5 Руководства по эксплуатации).

При поверке применяются:

- эталон плотности потока нейтронов, аттестованный в ранге не ниже вторичного в соответствии с поверочной схемой ГОСТ 8.031-82;

- эталон мощности эквивалента дозы нейтронного излучения, аттестованный в ранге не ниже вторичного в соответствии с поверочной схемой ГОСТ Р 8.803-2012.

Знак поверки (оттиск поверительного клейма) наносится на свидетельство о поверке.

Сведения о методах измерений

МИ 2513-99 ГСИ Радиометры нейтронов. Методика поверки на установках типа УКПН (КИС НРД МБм).

Нормативные документы

1. ГОСТ 4.59-79 Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей.

2. ГОСТ 27451-86 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия.

3. ГОСТ 8.031-82 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения потока и плотности потока нейтронов.

4. ГОСТ Р 8.803-2012 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений мощности поглощенной дозы и мощности эквивалента дозы нейтронного излучения.

5. ГОСТ 8.521-84 ГСИ. Установки поверочные нейтронного излучения. Методика поверки.

6. Технические условия «Установка поверочная нейтронного излучения УПН-АТ140 ТУ BY 100865348.022-2015».