Радиометр эквивалентной равновесной объемной активности радона

Полезная модель (ПМ) относится к области радиационных измерений природных радионуклидов, контроля за радиационной обстановкой на промышленных предприятиях и в жилом секторе, санитарно-гигиенической (эпидемиологической) оценки эффективной дозы облучения персонала и населения и проведения научных исследований.
Радиометр эквивалентной равновесной объемной активности радона предназначен для измерения эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона и торона, а также определения доли неприсоединенной к аэрозолям фракции дочерних продуктов радона (ДПР) и торона (ДПТ) в воздухе помещений различного назначения (шахты, тоннели, бункеры и другие подземные сооружения, жилые, общественные и производственные строения).
ПМ представляет собой радиометр спектрометрического типа (фиг. 1), имеющий два самостоятельных канала измерения (1), один из которых снабжен аэрозольным аналитическим фильтром, в другой устанавливаются дополнительно диффузионные фильтры, блок управления (2), дисплей (3) и клавиатура управления (4). Определение доли неприсоединенной фракции и доли фракции присоединенной к аэрозолям достигается по разностному эффекту между показаниями этих измерительных каналов.
На фиг. 2 представлен чертеж самого блока измерения и прямого отбора проб анализируемого воздуха (без искажений его потока). Блок состоит из полупроводникового детектора (5), шагового двигателя (6), воздушного насоса (7), расходомера (8), диффузионного (9) и аэрозольного фильтров (10) с воронкой (11). ПМ обеспечивает прямой поток анализируемого воздуха (12) через диффузионные и аэрозольные фильтры.
Непосредственно прямой отбор проб воздуха осуществляется согласно фиг. 2 установкой аэрозольного фильтра 10 на воронке 11 через герметизирующую прокладку. Фильтр закрепляется прижимным кольцом. При необходимости измерения неприсоединенной фракции дочерних продуктов на прижимное кольцо устанавливают диффузионный фильтр (9).
Неприсоединенная фракция дочерних продуктов избирательно осаждается в радиационно-чувствительной области дыхательных путей. Исходные сведения о доле неприсоединенной фракции ДПР в ЭРОА радона, полученные с помощью радиометра в процессе измерений, используются в расчете поглощенной или эффективной дозы облучения персонала радиационно-опасных объектов и населения. Данная ПМ позволяет обеспечить новое перспективное направление в выполнении радиационного контроля и радиационной оценки объектов исследования по эффективной дозе облучения в системе отечественных измерений.
Радиометр может обеспечить работу в трех режимах измерений: автоматическом (отбор пробы 180 с, измерение 200 с), мониторинга (серия дискретных измерений через 4 ч) и ручном (время выбора отбора проб до 600 с, время выбора измерения до 10000 с).
Радиометр (ПМ), прежде всего, предназначен для профессионального использования. Он может быть востребован при решении таких вопросов как: оценка уровней (доз) облучения, экспертных измерений, мониторинга радиационной обстановки, применения в качестве компаратора в практике метрологических измерений, для обеспечения подготовки объектов к строительной части радонозащитных мероприятий, для проведения научных исследований и множества других прикладных задач радиационного контроля.
Общей чертой при конструировании средств измерения дочерних продуктов радона является отсутствие требований о необходимости прямого, без искажения потока анализируемого воздуха, отбора проб на измерительные фильтры (диффузионные или аэрозольные), что приводит к искажению результатов измерений и существенному занижению оценок поглощенной и эффективной доз облучения персонала и населения.
В качестве примера на фиг. 3 приведена схема радиометра (патент U.S. Patent Oct. 16, 1990 4,963,730) для измерения объемной активности дочерних продуктов радона и неприсоединенной фракции ДПР к аэрозолям. В его корпусе (13) расположены: детекторы излучения (5), воздушный насос (7), диффузионный (9) и аэрозольный фильтры (10) и три камеры: входная (16) с отверстием (17) для забора воздуха (12) с защитной крышкой (18) и промежуточная (19) измерительные камеры, а также выпускная (20).
Данная схема наглядно иллюстрирует обозначенные стрелками (12) искажения потоков воздуха при прохождении, как диффузионного фильтра (9), так и аэрозольного (10) фильтров. На поверхностях измерительных камер происходит неучтенное осаждение как неприсоединенной фракции ДПР, так и их аэрозольной составляющей, которое зависит также от дисперсного состава исследуемой воздушной среды.
Для количественной оценки искажения результатов измерений была в 2015 г. рассмотрена работа отечественного радиометра ЭРОА радона РАА-3-01 «АльфаАЭРО» (Госреестр средств измерения №37973-08 от 25.06.2008 г.) в помещении радиационно-опасного объекта. Данный радиометр конструктивно также имеет искажение потока воздуха при отборе проб, как рассмотренная запатентованная модель.
Было установлено занижение показаний ЭРОА радона на 20% по отношению к заявляемой ПМ, как оказалось ровно на долю неприсоединенной фракции дочерних продуктов радона, создающей основную часть эффективной дозы облучения.
Расхождение в 20% по общему уровню ЭРОА радона между указанным радиометром и ПМ является не столь существенным. Однако потеря 20% ЭРОА радона в виде неприсоединенной фракции для оценки дозы облучения оказалась весьма критичной, так как была эквивалентна ее 5-кратному занижению.
Рассматриваемая ПМ лишена такого недостатка. Ее достоинством является отсутствие указанных потерь активности дочерних продуктов, вызванных недостатками отбора проб изучаемой воздушной среды за счет их осаждения на поверхностях деталей конструкции при искривлениях потока воздуха и турбулентных завихрениях.
Установлено, что даже незначительные искажения в направлениях потока воздуха при отборе проб существенно сказываются на потерях активности неприсоединенной фракции ДПР, а следовательно на оценках радиационной обстановки и дозы облучения.