СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДОВ В ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕДАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR AUTOMATIC MEASUREMENT OF RADIONUCLIDE ACTIVITY IN GASEOUS MEDIA AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Предлагаемые способ и устройство автоматического измерения активности радионуклидов в газообразных средах относятся к средствам спектрометрических измерений и могут быть использованы в атомной энергетике для измерения активности радионуклидов в высокоактивных газообразных средах.
Известен способ автоматического измерения активности радионуклидов в высокоактивных жидких средах, преимущественно в теплоносителе первого контура АЭС, и устройство для его реализации [Патент РФ №2289827, Бюл. №35, 2006 г.]. Способ осуществляется следующим образом. Контролируемую среду направляют в дегазатор, в котором отделяют и удаляют растворенные в жидкой контролируемой среде газы. Заполнение дегазатора начинают после удаления из подводящих трубопроводов контролируемой среды, оставшейся от предыдущего измерения. Прекращают заполнение дегазатора контролируемой средой по моменту фиксации его заполнения до заданного объема, обеспечивающего заполнение измерительной камеры. Контролируемую среду перед направлением в измерительную камеру выдерживают в дегазаторе до момента распада коротко-живущих изотопов. После чего контролируемую среду направляют в измерительную камеру, между которой и детектором ионизирующего излучения устанавливают N коллиматоров, площади сечений которых обратно пропорциональны интенсивности ионизирующего излучения. Излучение от измерительной камеры с контролируемой средой направляют на детектор через коллиматор. Проводят спектрометрическое измерение активности радионуклидов, продолжительность которого либо задана, либо обратно пропорциональна уровню активности радионуклидов. Выделяют информацию о мгновенном значении интенсивности ионизирующего излучения контролируемой среды из спектрометрической информации и сравнивают выделенную информацию с N верхними и N нижними уровнями, являющимися границами оптимальных статистических условий спектрометрических измерений, и по результатам измерения интенсивности излучения определяют рабочий коллиматор. Детектор защищают от паразитного излучения контролируемой среды, находящейся в подводящих трубопроводах. Перед каждым заполнением дегазатора контролируемой средой проводят калибровочное измерение активности известного изотопа, которое используют для корректировки калибровочных характеристик. Излучение от измерительной камеры с контролируемой средой направляют на детектор через коллиматор, обеспечивающий вместе с измерительной камерой оптимальные статистические условия спектрометрических измерений. Перед началом спектрометрических измерений остатки контролируемой среды удаляют из дегазатора и подводящих трубопроводов, а по окончании спектрометрических измерений контролируемую среду удаляют из измерительной камеры. После удаления контролируемой среды из измерительной камеры в дегазатор и измерительную камеру направляют промывочную среду, которой производят промывку дегазатора, измерительной камеры и подводящих трубопроводов. По завершению промывки промывочную среду удаляют из дегазатора и измерительной камеры, качество промывки измерительной камеры контролируют по величине интенсивности излучения от пустой измерительной камеры, промывку измерительной камеры при необходимости повторяют и завершают после достижения измеренного значения интенсивности излучения от пустой измерительной камеры после промывки заданной величины.
Устройство для автоматического измерения активности радионуклидов в жидких средах, преимущественно в теплоносителе первого контура АЭС, содержит: дегазатор, измерительную камеру, блок защиты с коллиматорами и калибровочным источником ионизирующего излучения, детектор ионизирующего излучения, спектрометрический усилитель, программируемый многоканальный анализатор импульсов с блоком обработки и источником питания детектора, электропривод блока защиты, блок управления электроприводами, клапаны с электромагнитными приводами подачи контролируемой и промывочной сред в измерительную камеру и слива из измерительной камеры, клапаны с электроприводами подачи контролируемой и промывочной среды в дегазатор, блок управления клапанами, сигнализатор уровня заполнения дегазатора, сигнализатор уровня заполнения измерительной камеры, вывод удаления газов из дегазатора, вывод среды из дегазатора, слив среды из измерительной камеры. Дегазатор и измерительные камеры снабжены отводами для защиты от переполнения. Блок обработки программируемого многоканального анализатора, блок управления клапанами и блок управления электроприводами имеют в своем составе порты последовательного ввода-вывода, через которые они соединены между собой. Выходы сигнализаторов заполнения дегазатора и измерительных камер, а также сигнальные выходы электроприводов соединены с входами блока управления электроприводами, выходы которого соединены с входами управления электроприводов блока защиты и клапанов подачи контролируемых и промывочной сред в дегазатор. При размещении программируемого многоканального анализатора в необслуживаемом или периодически обслуживаемом помещении порт последовательного ввода-вывода блока обработки программируемого многоканального анализатора соединен также с портом последовательного ввода-вывода удаленного компьютера.
Недостатками указанных способа и устройства при автоматическом измерении активности радионуклидов в газообразных высокоактивных средах являются отсутствие возможности заполнения измерительной камеры контролируемой газообразной средой из-за наличия дегазатора с отводом для газоудаления и отсутствие информации о параметрах (давлении и температуре) газообразных высокоактивных сред, заполняющих измерительную камеру, без которых невозможно оценить количество газообразных высокоактивных сред в единице объема и, следовательно, их объемную активность. Это определяется тем, что газообразные среды всегда заполняют весь объем независимо от того, вся газообразная среда доставлена в измерительную камеру или нет, и фиксировать заполнение измерительной камеры газообразной средой с помощью сигнализатора уровня невозможно.
5
Известны также способ и устройство для его реализации, которые обеспечивают возможность измерения активности радионуклидов в газообразных высокоактивных средах [патент США №4107533, МПК G01T 1/24, 1978 г.]. Способ заключается в том, что контролируемую среду направляют с заданным расходом в одну из нескольких пробооборных труб, диаметры которых находятся в обратно пропорциональной зависимости от уровней активности контролируемой среды, и проводят кратковременные измерения для оценки активности контролируемой среды. Затем проводят дискриминацию уровня активности для классификации его в один из заранее выбранных классов, число которых соответствует числу пробоотборных труб, после чего контролируемую среду направляют в выбранную пробоотборную трубу, а использованную при предварительных измерениях трубу очищают путем направления в нее чистой среды, проводят качественные и количественные спектрометрические измерения в рабочей пробоотборной трубе. По окончании времени измерения, которое либо заранее фиксируют, либо выбирают в зависимости от уровня активности контролируемой среды, проводят анализ радионуклидного состава и расчет активности каждого радионуклида. Устройство содержит не менее двух пробоотборных труб, диаметры которых находятся в обратно пропорциональной зависимости от уровней активности контролируемой среды, клапаны с приводами, обеспечивающими подачу контролируемой и чистой сред в пробоотборные трубы, блок управления клапанами, последовательно соединенные полупроводниковый детектор ионизирующего излучения, программируемый многоканальный анализатор импульсов со спектрометрическим усилителем на входе и блок обработки с устройством отображения информации. Выход блока обработки соединен с входом блока управления клапанами, выходы которого соединены с приводами клапанов.
Недостатками способа и устройства измерения активности в газообразных высокоактивных средах являются:
- большое количество газообразных радиоактивных отходов, образующихся за счет постоянного протока контролируемой среды через пробоотборный трубопровод;
- искажение информации о содержании радионуклидов в контролируемом потоке газа от присутствующих в нем короткоживущих изотопов, а также из-за наличия нестабильности во времени коэффициента преобразования спектрометрического тракта, включающего детектор ионизирующего излучения, спектрометрический усилитель и многоканальный анализатор импульсов;
- недостаточная достоверность из-за отсутствия информации о параметрах (давлении и температуре) газообразных высокоактивных сред, заполняющих измерительный трубопровод, от величины которых зависит количество газообразных высокоактивных сред в единице объема и, следовательно, их объемная активность;
- недостаточно высокая оперативность проводимых с их помощью измерений, которая обусловлена тем, что выбор пробоотборной трубы при каждом анализе проводится путем предварительного спектрометрического измерения для оценки уровня активности среды, на которое требуется по крайней мере несколько дополнительных минут постоянного протока контролируемой среды через пробоотборный трубопровод и, следовательно, появление дополнительного количества газообразных радиоактивных отходов.
Кроме того, измерение активности в газообразных высокоактивных средах требует обязательного размещения трубопроводов с контролируемыми средами и связанного с ними оборудования за защитными барьерами, так как отсутствие защитных барьеров может привести к существенному ухудшению радиационной обстановки в месте размещения средств измерения активности в газообразных высокоактивных средах.
Наиболее близкими по сущности являются способ автоматического измерения активности радионуклидов в потоке вещества и устройство для его осуществления [Автор. свид. №1666996, Бюл. №28, 1991 г.].
Эти способ и устройство могут быть использованы для измерения активности радионуклидов в высокоактивных газообразных средах и выбраны в качестве прототипа.
Способ осуществляется следующим образом.
Контролируемую среду пропускают с заданным расходом через одну из N≥2 проточных измерительных камер, объемы которых обратно пропорциональны N средним уровням активности контролируемой среды, а через остальные измерительные камеры пропускают чистую среду, проводят спектрометрические измерения активности контролируемой среды, продолжительность которых либо заранее фиксирована, либо обратно пропорциональна активности контролируемой среды. Из спектрометрической информации выделяют информацию о мгновенном значении интенсивности излучения контролируемой среды, которую сравнивают с N верхними и N нижними заданными уровнями, являющимися границами оптимальных статистических условий выполнения спектрометрических измерений. По факту выхода мгновенного значения интенсивности за конкретный заданный уровень контролируемую среду направляют в другую, соответствующую данному уровню, измерительную камеру, объем которой обеспечивает оптимальные статистические условия выполнения спектрометрических измерений. Длительность измерения при этом ограничивают моментом выхода значения интенсивности за указанный уровень.
Устройство для автоматического измерения активности радионуклидов в потоке вещества содержит: N проточных измерительных камер, объемы которых обратно пропорциональны активности контролируемой среды, 2N клапанов с приводами дистанционного управления, обеспечивающих подачу контролируемой среды через рабочую камеру и чистой среды через остальные камеры, блок управления клапанами с модулем управления, последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения, спектрометрический усилитель, программируемый многоканальный анализатор импульсов и блок обработки, интенсиметр, включающий нормализатор импульсов, два интегратора для оценки интенсивности излучения контролируемой среды, два коммутатора, два компаратора с 2N источниками опорного сигнала, два формирователя импульсов, реверсивный счетчик и схему согласования. Вход нормализатора импульсов соединен с выходом спектрометрического усилителя, а выход - с входами двух интеграторов. Выход первого интегратора соединен с первым входом первого компаратора, а выход второго интегратора соединен со вторым входом второго компаратора. Второй вход первого компаратора соединен через первый коммутатор с выходами первых N источников опорного сигнала, а первый вход второго компаратора соединен через второй коммутатор с выходами вторых N источников опорного сигнала. Выход первого компаратора соединен через первый формирователь импульсов с прямым входом реверсивного счетчика, а выход второго компаратора соединен через второй формирователь импульсов с инверсным входом реверсивного счетчика. Выходы реверсивного счетчика соединены с входами блока управления клапанами, с входами коммутаторов и через схему согласования с шиной управления многоканального анализатора импульсов. Программируемый многоканальный анализатор импульсов обязательно имеет в своем составе импульсный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и источник питания детектора.
Недостатками указанных способа и устройства при автоматическом измерении активности радионуклидов в газообразных высокоактивных средах являются:
- большое количество газообразных радиоактивных отходов, образующихся за счет постоянного протока контролируемой среды через рабочую измерительную камеру;
- искажение информации о содержании радионуклидов в потоке газа из-за влияния ионизирующего излучения от присутствующих в нем короткоживущих изотопов и наличия временной нестабильности коэффициента преобразования спектрометрического тракта, включающего детектор ионизирующего излучения, спектрометрический усилитель и многоканальный анализатор импульсов;
- недостаточная достоверность, обусловленная отсутствием информации о параметрах (давлении и температуре) газообразных высокоактивных сред, заполняющих измерительную камеру, от величины которых зависит количественное содержание газообразных высокоактивных сред в объеме измерительной камеры и, следовательно, их объемная активность.
Появление большого количества высокоактивных газообразных радиоактивных отходов требует значительных затрат на их фильтрацию, а также на хранение и переработку отработанных радиоактивных фильтрующих материалов.
Кроме того, отсутствие защитных барьеров в месте размещения трубопроводов с контролируемыми средами и связанного с ними оборудования при измерении активности в газообразных высокоактивных средах может привести к существенному ухудшению радиационной обстановки в месте размещения средств измерения активности в газообразных высокоактивных средах.
Задачей изобретения является создание способа и устройства для автоматического измерения активности радионуклидов в высокоактивных газообразных средах, обеспечивающих повышение достоверности количественных измерений активности радионуклидов, улучшение радиационной обстановки в месте размещения средств измерения, снижение объема высокоактивных газообразных радиоактивных отходов и затрат на приобретение фильтрующих материалов, необходимых для фильтрации газообразных радиоактивных отходов, образующихся при проведении измерений, а также затрат на их хранение и переработку после использования.
Технический результат достигается тем, что в способе автоматического измерения активности радионуклидов в высокоактивных газообразных средах, включающем направление контролируемой среды в измерительную камеру, проведение спектрометрического измерения активности радионуклидов, продолжительность которого либо заранее задана, либо обратно пропорциональна уровню активности радионуклидов, выделение информации о мгновенном значении интенсивности ионизирующего излучения контролируемой среды из спектрометрической информации, сравнение выделенной информации с N верхними и N нижними уровнями, являющимися границами оптимальных статистических условий спектрометрических измерений, по информации о мгновенном значении интенсивности излучения обеспечивают оптимальные статистические условия спектрометрических измерений, новым, обеспечивающим решение поставленной задачи, является то, что контролируемую среду перед направлением в измерительную камеру направляют во влагоотделитель, в котором отделяют и удаляют из контролируемой среды пары и капли жидкой фракции. Заполнение измерительной камеры начинают после вакуумирования подводящего контролируемую среду трубопровода, влагоотделителя и измерительной камеры для удаления контролируемой среды, оставшейся от предыдущего измерения. Процесс вакуумирования контролируют по величине создаваемого в измерительной камере разрежения и прекращают при достижении разрежения заданной величины. Процесс заполнения измерительной камеры контролируемой средой фиксируют по заданному значению давления, создаваемого в измерительной камере. После заполнения измерительной камеры контролируемой средой и выдержки времени, необходимого для распада короткоживущих изотопов, определяют величину мгновенного значения интенсивности излучения от контролируемой среды и по информации о мгновенном значении интенсивности излучения определяют рабочий коллиматор, обеспечивающий оптимальные статистические условия спектрометрических измерений контролируемой среды, перед каждым заполнением измерительной камеры контролируемой средой проводят калибровочное измерение активности известного изотопа, которое используют для корректировки калибровочных характеристик, контролируют давление и температуру в измерительной камере в течение всего времени спектрометрического измерения, которые учитывают при расчете активности контролируемой среды.
Технический результат достигается также тем, что в устройство для автоматического измерения активности радионуклидов в высокоактивных газовых средах, содержащее измерительную камеру, М трубопроводов подачи контролируемых сред с М клапанами с дистанционным управлением для подачи контролируемых сред в измерительную камеру, блок управления клапанами с модулем управления, вход и выход которого соединены с клапанами подачи контролируемых сред, последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения, спектрометрический усилитель и программируемый многоканальный анализатор импульсов, включающий импульсный аналого-цифровой преобразователь и источник питания детектора, интенсиметр ионизирующего излучения и блок обработки, согласно изобретению дополнительно введены блок защиты детектора ионизирующего излучения с включенными в него калибровочным источником ионизирующего излучения, N коллиматорами, площади сечений которых обратно пропорциональны интенсивности ионизирующего излучения, и электроприводом для дистанционного управления перемещением коллиматоров и калибровочного источника ионизирующего излучения, влагоотделитель с трубопроводом для удаления влаги, трубопровод вакуумирования, клапаны для подключения измерительной камеры к влагоотделителю и к трубопроводу вакуумирования, клапаны для подключения влагоотделителя к трубопроводам подачи контролируемых сред и к трубопроводу удаления влаги, блок управления электроприводом блока защиты, удаленный компьютер с двумя независимыми портами ввода-вывода и средствами хранения и отображения информации, измерительный преобразователь температуры и измерительный преобразователь давления-разрежения для контроля температуры и давления-разрежения контролируемой среды в измерительной камере. В состав блока управления клапанами дополнительно включены аналого-цифровой преобразователь и контроллер для преобразования и обработки выходной информации измерительного преобразователя температуры и измерительного преобразователя давления-разрежения. Измерительная камера, трубопроводы подачи контролируемых сред с клапанами с дистанционным управлением для подачи контролируемых сред в измерительную камеру, влагоотделитель, трубопровод удаления влаги, трубопровод вакуумирования, клапаны для подключения измерительной камеры к влагоотделителю и к трубопроводу вакуумирования, клапаны для подключения влагоотделителя к трубопроводам подачи контролируемых сред и к трубопроводу удаления влаги, измерительный преобразователь температуры и измерительный преобразователь давления-разрежения установлены в защитном боксе, в котором имеется герметичное прозрачное для ионизирующего излучения окно и герметичный кабельный ввод. Первый и второй выходы импульсного аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с входом интенсиметра и с первым входом блока обработки, со вторым входом которого соединен выход интенсиметра. Выходы измерительного преобразователя температуры и измерительного преобразователя давления-разрежения соединены с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя блока управления клапанами. Входы клапанов для подключения измерительной камеры к влагоотделителю и к трубопроводу вакуумирования и входы клапанов для подключения влагоотделителя к трубопроводам подачи контролируемых сред и к трубопроводу удаления влаги соединены с выходами модуля управления блока управления клапанами. Выходы аналого-цифрового преобразователя и модуля управления соединены с входами контроллера блока управления клапанами, вход модуля управления соединен с выходом контроллера блока управления клапанами. Выход блока управления электроприводом блока защиты соединен с входом электропривода блока защиты, а вход блока управления электроприводом блока защиты соединен с выходом электропривода блока защиты. Блок управления электроприводом блока защиты, программируемый многоканальный анализатор импульсов и блок управления клапанами имеют в своем составе порты последовательного ввода-вывода, через которые они соединены между собой и с удаленным компьютером.
Способ осуществляется следующим образом. Перед каждым измерением производят вакуумирование трубопроводов, подводящих контролируемую среду, влагоотделителя и измерительной камеры для удаления контролируемой среды, оставшейся от предыдущего измерения. Процесс вакуумирования контролируют по величине создаваемого разрежения в измерительной камере и прекращают при достижении разрежения заданной величины. Далее проводят калибровку спектрометрического тракта, включающего детектор ионизирующего излучения, спектрометрический усилитель и многоканальный анализатор импульсов, заключающуюся в измерении активности известного изотопа и корректировке калибровочных характеристик. После проведения калибровки спектрометрического тракта контролируемую среду направляют во влагоотделитель, где отделяют из контролируемой среды пары и капли жидкой фракции и удаляют их через трубопровод удаления влаги. Затем контролируемую среду направляют в измерительную камеру. Процесс заполнения измерительной камеры контролируемой средой фиксируют по заданному значению давления, создаваемого в измерительной камере. После заполнения измерительной камеры контролируемой средой в блоке зашиты детектора ионизирующего излучения определяют коллиматор, обеспечивающий максимальную чувствительность измерения. Для чего после выдержки времени, необходимого для распада короткоживущих изотопов, проводят измерение мгновенного значения интенсивности излучения от контролируемой среды и путем сравнения ее с N верхними и N нижними уровнями, являющимися границами оптимальных статистических условий спектрометрических измерений, определяют рабочий коллиматор. После установки рабочего коллиматора проводят спектрометрическое измерение, продолжительность которого либо заранее задана, либо определяется по информации о мгновенном значении интенсивности излучения. По окончании спектрометрического измерения контролируемую среду из измерительной камеры и влагоотделителя удаляют через трубопровод вакуумирования.
На чертеже представлена функциональная схема устройства для автоматического измерения активности радионуклидов в газообразных технологических средах, преимущественно в контурах и помещениях АЭС, реализующего заявляемый способ.
Устройство содержит: трубопроводы подачи контролируемых сред 1.1, 1.2…1.M с дистанционно управляемыми клапанами 2.1, 2.2…2.M по числу трубопроводов, влагоотделитель 3, измерительную камеру 4, измерительный преобразователь 4.1 температуры и измерительный преобразователь 4.2 давления-разрежения контролируемой среды в измерительной камере 4, клапан 2.M+1 для подключения влагоотделителя 3 к трубопроводам подачи контролируемых сред и клапан 2.M+2 для подключения влагоотделителя 3 к трубопроводу удаления влаги 3.1, клапан 2.M+3 для подключения измерительной камеры 4 к влагоотделителю 3 и клапан 2.M+4 для подключения измерительной камеры 4 к трубопроводу вакуумирования 4.3, блок 5 управления клапанами с коммутационной коробкой 5.1, модулем управления 5.2, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 5.3 и контроллером 5.4 с портом ввода-вывода 5.5, защитный бокс 6 с герметичными окном 6.1, прозрачным для ионизирующего излучения и герметичным кабельным вводом 6.2, блок защиты 7 детектора 8 от фонового ионизирующего излучения с коллиматорами 7.1 7.2,…7.N, с калибровочным источником ионизирующего излучения 7.N+1 и электроприводом с дистанционным управлением 7.N+2 для перемещения коллиматоров 7.1 7.2, …7.N и калибровочного источника ионизирующего излучения 7.N+1, спектрометрический усилитель 9, программируемый многоканальный анализатор импульсов 10, включающий импульсный АЦП 10.1, интенсиметр 10.2, источник питания 10.3 детектора 8 и блок обработки 10.4 с портом ввода-вывода 10.5 для информационного обмена с компьютером 12 через порт ввода-вывода 12.2, блок 11 управления электроприводом 7.N+2 блока защиты 7 с портом последовательного ввода-вывода 11.1. Входы и выходы контроллера 5.4 соединены с входами и выходами модуля управления 5.2 и порта последовательного ввода-вывода 5.5. Входы контроллера 5.4 соединены также с выходами аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5.3. Компьютер 12 по первому каналу информационного обмена на основе интерфейса RS-485 через порт 12.1 и через порт 11.1 блока 11 управления электроприводом 7N+2 соединен с блоком 5 управления клапанами через порт 5.5, а по второму каналу информационного обмена на основе интерфейса Ethernet через порты ввода-вывода 10.5 и 12.2 соединен с блоком обработки 10.4 программируемого многоканального анализатора 10. Пневматическая часть устройства, включающая трубопроводы подачи контролируемых сред 1.1, 1.2…1.M, клапаны 2.1, 2.2…2.M, 2.M+1, 2.M+2, 2.M+3, 2.M+4, влагоотделитель 3 с трубопроводом удаления влаги 3.1, измерительную камеру 4 с трубопроводом вакуумирования 4.3, соединяющие их трубопроводы и измерительные преобразователи 4.1, 4.2, установлены в защитном боксе 6, в котором имеется герметичное, прозрачное для ионизирующего излучения окно 6.1 для направления ионизирующего излучения от измерительной камеры 4 на детектор 8 через коллиматоры 7.1…7.N блока защиты 7 и герметичный кабельный ввод 6.2. Для минимизирования количества кабельных вводов в защитный бокс 6 часть блока 5 управления клапанами с кабельными вводами, обеспечивающими связь оборудования, установленного в боксе 6, с остальными узлами блока 5, выделена в виде коммутационной коробки 5.1, которая установлена в боксе 6. Кабельные вводы коммутационной коробки 5.1 блока 5 управления клапанами соединены с входами электромагнитных клапанов 2.1, 2.2…2.M, 2.M+1, 2.M+2, 2.M+3, 2.M+4 и с выходами измерительных преобразователей 4.1, 4.2, а также с входами и выходами модуля управления 5.2 и входами АЦП 5.3 блока 5 управления клапанами. Выход блока 11 управления электроприводом соединен с входом электропривода 7.N+2, а вход блока 11 соединен с выходом электропривода 7.N+2. Детектор ионизирующего излучения 8 соединен с входом спектрометрического усилителя 9 и с источником питания 10.3 детектора 8. Выход спектрометрического усилителя 9 соединен с входом импульсного АЦП 10.1, первый выход которого соединен с входом интенсиметра 10.2. Второй выход АЦП 10.1 и выход интенсиметра 10.2 соединены с входной шиной блока обработки 10.4. К выходной шине блока обработки 10.4 подключен порт ввода-вывода 10.5. Для исключения искажения информации о содержании радионуклидов в подводящих трубопроводах от неконтролируемых в данный момент времени сред измерительная камера 4 установлена вплотную к окну 6.1 для направления излучения через коллиматоры 7.1…7.N блока защиты 7 на детектор ионизирующего излучения 8.
Заявляемый способ реализуется с помощью устройства, работа которого осуществляется следующим образом.
Управление клапанами 2.1…2.M+4 осуществляется выходными сигналами модуля управления 5.2 блока 5 управления клапанами, которые через кабель связи с коммутационной коробкой 5.1, проходящий через кабельный ввод 6.1, поступают через вводы коммутационной коробки 5.1 на входы клапанов 2.1…2.M+4. Выходные сигналы клапанов 2.1…2.M+4 поступают на вход модуля управления 5.2 блока 5 через вводы коммутационной коробки 5.1 и кабель связи с коммутационной коробкой 5.1, проходящий через кабельный ввод 6.1. На вход АЦП 5.3 также через вводы коммутационной коробки 5.1 и кабель связи с коммутационной коробкой 5.1, проходящий через кабельный ввод 6.1, поступают выходные сигналы измерительных преобразователей 4.1, 4.2. Перемещение в заданное положение подвижной части блока защиты 7 с коллиматорами 7.1…7.N и калибровочным источником 7.N+1 производится с помощью электропривода 7.N+2, управляемого выходными сигналами блока 11 управления электроприводом. Сигнал положения подвижной части блока защиты 7 формируется на выходе электропривода 7.N+2. Выходные сигналы электропривода 7.N+2 поступают на входы блока 11 управления электроприводом и через порты ввода-вывода 11.1 и 12.1 на компьютер 12. Ионизирующее излучение, испускаемое радионуклидами, присутствующими в контролируемой среде, направляют через окно 6.1 защитного бокса 6 через один из коллиматоров 7.1…7.N от измерительной камеры 4 на детектор ионизирующего излучения 8. Ионизирующее излучение от калибровочного источника 7.N+1 направляют на детектор 8 через один из коллиматоров, например 7.2. Ионизирующее излучение, попадая на детектор 8, находящийся под напряжением питания от источника питания детектора 10.3 анализатора 10, вызывает на его выходе статистически распределенную последовательность импульсов электрического заряда. Частота импульсов электрического заряда на выходе детектора 8 несет информацию об интенсивности ионизирующего излучения, а амплитуды импульсов электрического заряда содержат информацию о радионуклидном составе контролируемой среды. Количество импульсов одной амплитуды несет информацию об активности соответствующего радионуклида в контролируемой среде. Выходные сигналы детектора 8 поступают на вход спектрометрического усилителя 9, в котором импульсы электрического заряда преобразуются в импульсы напряжения электрического тока и корректируются по форме для удобства их дальнейшего преобразования в анализаторе 10. В АЦП 10.1 анализатора 10 производится аналого-цифровое преобразование и измерение амплитуд импульсов напряжения электрического тока, поступающих с выхода спектрометрического усилителя 9, распределение импульсов по каналам в соответствии с измеренными значениями их амплитуд и счет импульсов в каждом канале. Количество каналов анализатора 10 равно максимальному двоичному числу аналого-цифрового преобразования в анализаторе. Наиболее распространенными в настоящее время являются анализаторы с количеством каналов, равным 4096 или 8192 (12 или 13 разрядное аналого-цифровое преобразование соответственно). Определение интенсивности ионизирующего излучения как средней частоты всех поступающих импульсов с выхода спектрометрического усилителя 9 обеспечивается интенсиметром 10.2. В режиме калибровочных измерений в блоке обработки 10.4 анализатора 10 формируется спектрометрическая информация известных изотопов, которая через порты ввода-вывода 10.5, 12.2 передается по второму каналу информационного обмена на компьютер 12, в котором определяются калибровочные коэффициенты для анализатора 10 по энергетическим характеристикам известных изотопов калибровочных источников ионизирующих излучений, измеренным по величинам амплитуд импульсов, поступивших на вход анализатора 10. В режиме измерений в блоке обработки 10.4 анализатора 10 формируется спектрометрическая информация контролируемой среды, которая через порты ввода-вывода 10.5, 12.2 по второму информационному каналу передается на компьютер 12, в котором определяются качественный и количественный составы радионуклидов, присутствующих в контролируемой среде, с учетом калибровочных коэффициентов по количеству импульсов в каждом канале. Перевод анализатора 10 из одного режима в другой осуществляется автоматически по заданной программе, которая поступает на блок обработки 10.4 от компьютера 12 через порты ввода-вывода 12.2 и 10.5 по второму каналу информационного обмена. На выводах порта ввода-вывода 12.1 компьютера 12 в разных режимах работы устройства формируется управляющая информация для блоков 5 и 11 в виде сигналов последовательного кода, которые поступают на выводы порта ввода-вывода 5.5 контроллера 5.4 блока 5 и выводы порта ввода-вывода 11.1 блока 11. Выходная информация о состоянии клапанов 2.1…2.M+4 формируется в контроллере 5.4 по информации о состоянии клапанов 2.1…2.M+4, формируемой на выходах клапанов. При использовании электромагнитных клапанов 2.1…2.M+4 без сигнализаторов состояния информация о состоянии каждого открытого клапана формируется в контроллере 5.4 блока 5 по наличию электрического тока открытия клапана в цепях управления клапанов модуля управления 5.2 блока 5, а информация о закрытых клапанах формируется по отсутствию тока открытия в цепях управления клапанов модуля управления 5.2 блока 5. Выходная информация о величинах температуры, давления и разрежения среды в измерительной камере 4 формируется в контроллере 5.4 по выходной информации АЦП 5.3, полученной в результате преобразования выходных сигналов измерительных преобразователей 4.1, 4.2. Выходная информация о состоянии электропривода 7.N+2 формируется на выводах порта ввода-вывода 11.1 блока 11 по выходным сигналам электропривода 7.N+2 о положении коллиматоров 7.1…7.N блока защиты 7. Выходная информация блока 5 о состоянии клапанов и о величинах температуры, давления (разрежения) и выходная информация блока 11 о положении коллиматоров в виде сигналов последовательного кода передается через порты ввода-вывода 5.5, 11.1 по первому информационному каналу обмена через порт ввода-вывода 12.1 на компьютер 12.
В исходном состоянии клапаны 2.1…2.М+2 закрыты, влагоотделитель 3 и измерительная камера 4 вакуумированы, блок защиты 7 находится в положении: коллиматор 7.2 у калибровочного источника 7.N+1 ионизирующего излучения. Перед началом измерения анализатор 10 переводится в режим - калибровочное измерение активности известного изотопа, по результатам которого устанавливаются коэффициенты преобразования спектрометрического тракта, включающего детектор 8, спектрометрический усилитель 9, АЦП 10.1 анализатора 10.
Процесс измерений начинается с того, что в компьютере 12 формируется команда удаления контролируемой среды, оставшейся в трубопроводах от предыдущего измерения. По этой команде на выводах порта ввода-вывода 12.1 формируются сигналы последовательного кода, поступающие на выводы порта ввода-вывода 5.5 блока 5 управления клапанами. На выводы порта ввода-вывода 5.5 при этом поступают сигналы, несущие информацию об открытии клапанов 2.M+1, 2.M+3 и 2.M+4. Эта информация с выхода порта ввода-вывода 5.5 поступает в контроллер 5.4, в котором формируются команды для модуля управления 5.2. На выходе модуля управления 5.2 блока 5 формируются при этом управляющие сигналы, которые через кабель связи с коммутационной коробкой 5.1 и вводы коробки 5.1 обеспечивают открытие клапанов 2.M+1, 2.M+3 и 2.M+4. Информация о состоянии клапанов формируется в модуле управления 5.2 и контроллере 5.4 блока 5 по выходным сигналам клапанов 2.M+1, 2.M+3 и 2.M+4, поступающим через вводы коробки 5.1 по соединительному кабелю. Далее эта информация поступает через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 на компьютер 12. После открытия клапанов 2.M+1, 2.M+3 и 2.M+4 проводят вакуумирование измерительной камеры 4, влагоотделителя 3 и трубопроводов подачи контролируемых сред до выходов клапанов 2.1…2.M через трубопровод вакуумирования 4.3 контролируют процесс вакуумирования по величине разрежения, создаваемого в измерительной камере 4, с помощью измерительного преобразователя 4.2. Выходной сигнал измерительного преобразователя 4.2, несущий информацию о разрежении, по соединительным кабелям через коммутационную коробку 5.1 поступает на вход АЦП 5.3 блока 5, в котором он преобразуется в цифровой код, который поступает в контроллер 5.4 и преобразуется на его выходе в информацию о величине разрежения в виде сигналов последовательного кода, которая через порт ввода-вывода 5.5 поступает на выводы порта ввода-вывода 12.1 компьютера 12. В компьютере 12 информация о разрежении в измерительной камере 4 сравнивается с заданным значением, свидетельствующем о практическом опорожнении измерительной камеры 4, влагоотделителя 3 и трубопроводов подачи контролируемых сред до выходов клапанов 2.1.2.M от остатков предыдущей пробы контролируемой среды. После этого на выходе компьютера 12 формируется команда о закрытии клапанов 2.M+3 и 2.M+4 и открытии клапана 2.1, которая через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 5.5 на вход контроллера 5.4 блока 5. На выходе контроллера 5.4 по этой команде формируются сигналы для модуля управления 5.2, по которым на выходе модуля управления 5.2 формируются управляющие сигналы, поступающие по кабелю связи через вводы коммутационной коробки 5.1 на клапаны 2.M+2 и 2.M+4 и обеспечивают их закрытие и на клапан 2.1, обеспечивая его открытие. После этого происходит заполнение влагоотоделителя 3 контролируемой средой, оставшейся в трубопроводе 1.1 от предыдущего измерения. Информация о состоянии клапанов формируется в модуле управления 5.2 и контроллере 5.4 блока 5 и поступает через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 ввода-вывода на компьютер 12. После появления информации в компьютере 12 об установившемся значении давления в измерительной камере 4 по информации от датчика измерительного преобразователя давления-разрежения 4.2, преобразованной АЦП 5.3 и контроллером 5.4 и переданной через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1, компьютер 12 задает время выдержки, необходимое для отделения влаги во влагоотделителе 3. По окончании времени выдержки для отделения влаги в компьютере 12 формируется команда о закрытии клапана 2.1 и открытии клапанов 2.M+3 и 2.M+4, которая через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 5.5 на вход контроллера 5.4. По этим сигналам на выходе контроллера 5.4 для модуля управления 5.2 формируются сигналы, по которым на выходе модуля управления 5.2 формируются управляющие сигналы, поступающие по соединительным кабелям через вводы коробки 5.1 на клапаны и обеспечивающие закрытие клапана 2.1 и открытие клапанов 2.M+3 и 2.M+4. Информация о состоянии клапанов формируется в модуле управления 5.2 и контроллере 5.4 блока 5 по выходным сигналам клапанов 2.1, 2.M+3 и 2.M+4, которая по кабелям связи через вводы коробки 5.1 поступает на модуль управления 5.2. Эта информация поступает через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 на компьютер 12. После закрытия клапана 2.1 и открытия клапанов 2.M+3 и 2.M+4 начинается процесс вакуумирования трубопровода 1.1 до выхода клапана 2.1, который заканчивается при достижении величины разрежения, свидетельствующей о практическом опорожнении измерительной камеры 4, влагоотделителя 3 и трубопровода 1.1 до выходов клапанов 2.1…2.M. Процесс вакуумирования влагоотделителя 3 и трубопровода 1.1 до выхода клапана 2.1 и заполнение влагоотоделителя 3 контролируемой средой, оставшейся в пробоотборном трубопроводе 1.1 от предыдущего измерения, повторяют до полного освобождения трубопровода 1.1 от среды, оставшейся от предыдущего измерения, который оценивают по информации о соотношении суммы внутренних объемов влагоотделителя 3, трубопровода 1.1 до выхода клапана 2.1 к внутреннему объему трубопровода 1.1 от точки отбора пробы до входа клапана 2.1. Данную информацию включают в программу управления пробоотбором компьютера 12. После окончания освобождения трубопровода 1.1 от контролируемой среды, оставшейся от предыдущего измерения, на выходе компьютера 12 формируется команда о закрытии клапанов 2.1, 2.M+3 и 2.M+4 и открытии клапана 2.M+2, которая через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 5.5 на вход контроллера 5.4, на выходе которого формируются сигналы для модуля управления 5.2. По этим сигналам на выходе модуля управления 5.2 формируются управляющие сигналы, которые поступают по кабелю связи через вводы коробки 5.1 на клапаны и обеспечивают закрытие клапанов 2.1, 2.M+3 и 2.M+4 и открытие клапана 2.M+2. Информация о состоянии клапанов формируется в модуле управления 5.2 и контроллере 5.4 блока 5 по выходным сигналам клапанов 2.1 и 2.M+3, 2.M+2 и 2.M+4, которая по кабелям связи через вводы коробки 5.1 поступает на модуль управления 5.2. Эта информация поступает через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 на компьютер 12. После закрытия клапанов 2.1, 2.M+3 и 2.M+4 и открытия клапана 2.M+2 происходит удаление влаги из влагоотделителя 3 через трубопровод 3.1, которое заканчивается по истечении заданного времени. По истечении заданного времени удаления влаги из влагоотделителя 3 на выходе компьютера 12 формируется команда о закрытии клапана 2.M+2, которая с выхода порта ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 5.5 на контроллер 5.4. На выходе контроллера 5.4 по этой команде формируются сигналы для модуля управления 5.2, на выходе которого формируется управляющий сигнал, поступающий по кабелям связи через ввод коммутационной коробки 5.1 на клапан 2.M+2 и обеспечивающий его закрытие. Информация о закрытом состоянии клапана 2.M+2 формируется в модуле управления 5.2 и контроллере 5.4 блока 5 по выходному сигналу клапана 2.M+2, которая по кабелям связи через вводы коробки 5.1 поступает на модуль управления 5.2. Эта информация поступает через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 на компьютер 12.
Подача контролируемой среды по трубопроводу 1.1 начинается с формирования в компьютере 12 команды об открытии клапанов 2.M+1, 2.M+3 и 2.M+4, которая через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 5.5 на контроллер 5.4 блока 5. На выходе контроллера 5.4 по этой команде формируются сигналы для модуля управления 5.2, по которым на выходе модуля управления 5.2 формируются управляющие сигналы, поступающие по кабелям связи через вводы коммутационной коробки 5.1 на клапаны 2.M+1, 2.M+3 и 2.M+4 и обеспечивающие открытие клапанов 2.M+1, 2.M+3 и 2.М+4. Информация о состоянии клапанов формируется в модуле управления 5.2 и контроллере 5.4 блока 5 по выходным сигналам клапанов 2.M+1, 2.M+3 и 2.M+4 и по кабелям связи через вводы коробки 5.1 поступает на модуль управления 5.2 и далее через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 поступает на компьютер 12. После этого выполняется вакуумирование измерительной камеры 4, влагоотделителя 3 и трубопровода 1.1 до выхода клапана 2.1 через трубопровод 4.3. Процесс вакуумирования контролируют при помощи измерительного преобразователя 4.2, выходной сигнал которого по кабелям связи через вводы коммутационной коробки 5.1 поступает на вход АЦП 5.3. По цифровому коду, поступающему с выхода АЦП 5.3 на вход контроллера 5.4, на выходе контроллера 5.4 формируется информация об измеряемом разрежении, которая через порт ввода-вывода 5.5 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 12.1 на компьютер 12. При достижении разрежения в измерительной камере 4 заданного значения в компьютере 12 формируется команда о закрытии клапана 2.M+4, после выполнения которой формируется команда об открытии клапана 2.1. Эта команда через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 5.5 на контроллер 5.4, на выходе которого сформируются сигналы для модуля управления 5.2. На выходе модуля управления 5.2 по сигналам контроллера 5.4 формируются управляющие сигналы, поступающие по кабелям связи через вводы коммутационной коробки 5.1 на клапан 2.M+4 и обеспечивающие его закрытие. Информация о состоянии клапана 2.M+4 формируется в модуле управления 5.2 и контроллере 5.4 блока 5 по выходному сигналу клапана и по кабелям связи через вводы коробки 5.1 поступает на модуль управления 5.2. Далее эта информация поступает через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 на компьютер 12. После закрытия клапана 2.M+4 в компьютере 12 формируется команда об открытии клапана 2.1. Эта команда через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступают через порт ввода-вывода 5.5 на контроллер 5.4, на выходе которого сформируются сигналы для модуля управления 5.2. На выходе модуля управления 5.2 по сигналам контроллера 5.4 сформируется управляющий сигнал, поступающий по кабелям связи через вводы коммутационной коробки 5.1 на клапан 2.1, обеспечивающий его открытие. Информация о состоянии клапана 2.1 формируется на выходе модуля управления 5.2 по выходному сигналу клапана 2.1, который по кабелям связи через вводы коробки 5.1 поступает на модуль управления 5.2. Эта информация через контроллер 5.4 и порт ввода-вывода 5.5 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 12.1 на компьютер 12. После открытия клапана 2.1 контролируемая среда, находящаяся под давлением, через клапаны 2.1, 2.M+1 поступает во влагоотделитель 3, в котором происходит отделение жидкой фракции из контролируемой газообразной среды, затем из влагоотделителя 3 контролируемая среда через клапан 2.M+3 поступает в измерительную камеру 4. Окончание заполнения измерительной камеры 4 контролируемой средой определяется при достижении заданной величины давления в измерительной камере 4, контролируемого измерительным преобразователем 4.2, выходной сигнал которого через вводы коммутационной коробки 5.1 по кабелям связи поступает на вход АЦП 5.3. Цифровой код с выхода АЦП 5.3 поступает на вход контроллера 5.4, на выходе которого формируется информация об измеряемом давлении, которая через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает на компьютер 12. После достижения давления в измерительной камере 4 заданного значения в компьютере 12 формируется команда о закрытии клапана 2.M+3, которая через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 5.5 на вход контроллера 5.4. На выходе контроллера 5.4 формируется сигнал для модуля управления 5.2, на выходе которого формируется управляющий сигнал, поступающий по кабелям связи через вводы коробки 5.1 на клапан 2.M+3, обеспечивающий его закрытие. Информация о закрытии клапана 2.M+3 формируется на выходе модуля 5.2 по выходному сигналу клапана 2.M+3 и поступает по кабелям связи через вводы коробки 5.1 на модуль управления 5.2. Далее эта информация через контроллер 5.4 и порт ввода-вывода 5.5 в виде сигналов последовательного кода поступает через порт ввода-вывода 12.1 на компьютер 12. После этого в компьютере 12 формируется команда отсчета времени выдержки, необходимого для распада короткоживущих радионуклидов.
По окончании времени выдержки, необходимого для распада короткоживущих радионуклидов, в компьютере 12 формируется команда о переводе анализатора 10 в режим измерения интенсивности гамма излучения, которая через порты ввода-вывода 12.2 и 10.5 по второму информационному каналу поступает в блок обработки 10.4 анализатора 10. При этом АЦП 10.1 и интенсиметр 10.2 включаются в работу измерения интенсивности гамма излучения от измерительной камеры 4, направленного через окно 6.1 в защитном боксе 6 и через коллиматор с максимальным отверстием, например 7.N, на детектор 8. Установку коллиматора 7.N между измерительной камерой 4 и детектором 8 производят с помощью электропривода 7.N+2, который управляется блоком 11 по сигналам, формируемым по команде, поступающей от компьютера 12 через порты ввода-вывода 12.1 и 11.1 в виде сигналов последовательного кода. После завершения измерения интенсивности излучения в блоке обработки 10.4 формируется информация о величине интенсивности, которая через порты ввода-вывода 10.5 и 12.2 поступает на компьютер 12, где производят определение оптимальных условий измерений: выбор рабочего коллиматора (здесь и далее, например, 7.5) и определение времени спектрометрических измерений по величине измеренной анализатором 10 интенсивности ионизирующего излучения от контролируемой среды, заполнившей измерительную камеру 4. При этом определение оптимальных условий спектрометрических измерений производится достоверно, так как величина интенсивности излучения контролируемой среды определяется после распада короткоживущих изотопов. После определения оптимальных условий спектрометрических измерений в компьютере 12 формируется команда установки рабочего коллиматора, которая через порт ввода-вывода 12.1 в виде сигналов последовательного кода поступает на порт ввода-вывода 11.1 блока 11, в котором формируются управляющие сигналы для привода 7.N+2, обеспечивающие перемещение подвижной части блока 7 защиты для установки рабочего коллиматора 7.5 между измерительной камерой 4 и детектором 8. После установки рабочего коллиматора 7.5 между измерительной камерой 4 и детектором 8 на выходе блока 11 формируется информация об установке подвижной части блока защиты 7 в положение коллиматора 7.5, которая в виде сигналов последовательного кода через порты ввода-вывода 11.1 и 12.1 поступает на компьютер 12, в котором далее формируется команда о переводе анализатора 10 в режим спектрометрических измерений на время, определяемое измеренной величиной интенсивности излучения. Эта команда через порты ввода-вывода 12.2 и 10.5 поступает на блок обработки 10.4 анализатора 10, после чего АЦП 10.1 включается в режим спектрометрического измерения гамма излучения от измерительной камеры 4. При этом в компьютере 12 в течение всего времени спектрометрических измерений производится оценка температуры и давления в измерительной камере 4 по информации, полученной по выходным сигналам измерительных преобразователей 4.1 и 4.2, преобразованной в АЦП 5.3 и контроллере 5.4 и переданной через порты ввода-вывода 5.5 и 12.1. По истечении времени спектрометрических измерений в блоке обработки 10.4 анализатора 10 определяется качественный и количественный составы радионуклидов, присутствующих в контролируемой среде. Информация о результатах спектрометрического анализа направляется через порты ввода-вывода 10.5 и 12.2 по второму каналу информационного обмена в компьютер 12, где проводится корректировка результатов спектрометрических измерений, выполненных анализатором 10, с учетом температуры и давления контролируемой среды, а также калибровочных коэффициентов, по количеству импульсов в каждом канале для ее отображения и архивирования. Аналогичным образом производятся измерения контролируемых сред в трубопроводах 1.2…1.M путем открытия и закрытия соответствующих клапанов 2.2…2.M.
Устройство может быть реализовано и без коммутационной коробки 5.1 при наличии в защитном боксе достаточного количества герметичных кабельных вводов.
Таким образом, вакуумирование влагоотделителя 3 и измерительной камеры 4 с контролем создаваемого разрежения с помощью измерительного преобразователя 4.2 обеспечивает выполнение полного освобождения пробоотборных трубопроводов подачи контролируемых сред 1.1…1.M от среды, оставшейся от предыдущего измерения. Оценка информации о соотношении суммы внутренних объемов влагоотделителя 3 и пробоотбороного трубопровода 1.1…1.M до выхода клапана 2.1…2.M к объему пробоотбороного трубопровода 1.1…1.M от точки отбора пробы до входа клапана 2.1…2.M позволяет минимизировать количество образующихся радиоактивных отходов при выполнении операции освобождения пробоотборных трубопроводов подачи контролируемых сред 1.1…1.M от среды, оставшейся от предыдущего измерения.
Размещение измерительной камеры 4, трубопроводов подачи контролируемых сред 1.1…1.M с клапанами 2.1…2.M с дистанционным управлением для подачи контролируемых сред в измерительную камеру 4, влагоотделителя 3, трубопровода удаления влаги 3.1, трубопровода вакуумирования 4.3, клапанов 2.M+3, 2.M+4 для подключения измерительной камеры 4 к влагоотделителю 3 и к трубопроводу вакуумирования 4.3 и клапанов 2.M+1, 2.M+2 для подключения влагоотделителя к трубопроводам подачи контролируемых сред 1.1…1.M и трубопроводу удаления влаги 3.1 в защитном боксе обеспечивает улучшение радиационной обстановки и исключение влияния ионизирующего излучения на оборудование и персонал при проведении работ по техническому обслуживанию и ремонту.
Установка измерительной камеры 4 в защитном боксе 6 вплотную к окну 6.1 и направление излучения через коллиматоры 7.1…7.N блока защиты 7 на детектор ионизирующего излучения 8 исключает искажение информации о содержании радионуклидов в потоке газа из-за влияния ионизирующего излучения в подводящих трубопроводах от неконтролируемых в данный момент времени сред.
Наличие влагоотделителя 3 в устройстве и операции отделения жидкой фракции из проб контролируемых сред обеспечивает возможность оценки объема, приходящегося на газовую фазу в объеме в измерительной камеры 4, и тем самым обеспечивает достоверность результатов анализа.
Измерение интенсивности излучения контролируемой среды и выполнение спектрометрических измерений после выдержки времени, необходимого для распада короткоживущих изотопов, обеспечивает оптимальные условия и высокую достоверность спектрометрических измерений, исключает искажение результатов спектрометрических измерений из-за влияния излучения короткоживущих изотопов.
Наличие измерительных преобразователей температуры и давления-разрежения контролируемой среды, АЦП и контроллера в блоке управления клапанами, удаленного компьютера, связанного с многоканальным анализатором импульсов, блоком управления клапанами и блоком управления электроприводом блока защиты детектора с помощью портов ввода-вывода информации позволяет повысить достоверность результатов измерении за счет:
- проведения калибровочных измерений и исключения влияния изменения во времени коэффициента преобразования спектрометрического тракта, включающего детектор 8, спектрометрический усилитель 9, АЦП 10.1 анализатора 10;
- выдержки времени для распада коротко живущих изотопов до проведения спектрометрических измерений;
- удаления жидкой фракции из контролируемых сред перед заполнением ими измерительной камеры;
- измерения температуры и давления-разрежения контролируемой среды с помощью измерительных преобразователей 4.1, 4.2 для количественной оценки с заданной точностью объемной активности, содержавшихся в ней радионуклидов.
Для подтверждения реализуемости предлагаемых технических решений был изготовлен опытный образец устройства автоматического измерения активности радионуклидов в газовых средах и проведены его испытания, которые показали следующее.
Объем контролируемой среды с учетом ее доставки до измерительной камеры не превышает 3 литров на одно измерение, что более чем на два порядка меньше, чем при известном проточном методе измерений, реализуемом в прототипе.
Уменьшение затрат на фильтрацию контролируемых радиоактивных сред, а также на хранение и переработку отработанных радиоактивных фильтрующих материалов при этом составило больше чем на два порядка.
Введение в процесс измерения активности радионуклидов операций удаления влаги и измерения температуры и давления позволяет количественно с заданной точностью оценить объемную активность радионуклидов, содержащихся в контролируемой газовой среде. Разрежение, создаваемое при вакуумировании, равнялось 95 кПа, давление и температура контролируемых сред в пробоотборных трубопроводах находились в пределах от +150 кПа до +250 кПа и от +30°С до +60°С соответственно.
В опытном образце устройства в качестве блока обработки многоканального анализатора импульсов с портом ввода-вывода использован промышленный компьютер UNO-3062 (изготовитель - фирма ADVANTECH), в качестве АЦП многоканального анализатора импульсов использован процессор импульсных сигналов SBS-75 (изготовитель НПП «Грин Стар», г.Москва), в качестве удаленного компьютера использован персональный компьютер с двумя портами: 1 - последовательного ввода-вывода на основе интерфейса RS-485, 2 - сетевого на основе интерфейса Ethernet. Блок управления клапанами и блок управления электроприводом блока защиты разработаны и изготовлены ФГУП «НИТИ им. А.П.Александрова».