СПЕКТРОМЕТР-РАДИОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ ИНЕРТНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ГАЗОВ В ГАЗОВОЗДУШНОЙ ПРОБЕ

Настоящая полезная модель относится к области спектрометрии и радиометрии инертных радиоактивных газов в газо-воздушном пробе может быть использована для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов и спектрального состава газо-воздушной пробы в выбросах атомных станций ядерно-физических установок на быстрых нейтронах.
Мониторинг радиационных факторов создаваемых АЭС является неотъемлемой частью общей системы обеспечения радиационной безопасности. Среди широкого спектра задач радиационного контроля АЭС в особую группу по важности выделены измерения объемной активности (OA) инертных радиоактивных газов (ИРГ) - мониторинг OA ИРГ. Функциональное назначение данного вида измерений состоит в непрерывном контроле:
1) состояния герметичности тепловыделяющих сборок (ТВС) и основных контуров теплопередачи, включая технологические среды и воздух производственных помещений, связанных с оборудованием основного циркуляционного контура;
2) состояния фильтрующих систем;
3) уровня OA ИРГ в необслуживаемых помещениях, вентиляционных и локализующих системах.
Особое место занимает оперативный мониторинг OA ИРГ, поступающих за пределы АЭС, которые в значительной степени влияют на радиационно-экологическую обстановку складывающуюся на территориях прилегающих к АЭС, а также определяющие уровень облучения населения проживающего на данных территориях.
В настоящее время для реализации измерений OA ИРГ используются радиометры [1] с блоками детектирования на основе проточных ионизационных камер: РГБ-07 [2], органических сцинтилляторов: БДГБ-40П [3] и полупроводниковых детекторов: УДГ-1Б [4], RD-72 [5], в котором используются ППД на основе CdTe(Zn).
Недостатком указанных радиометров является низкая точность измерений, вызванная тем, что они калибруются при определенной энергии образцовой газообразной пробы содержащей радионуклид Кr - 85. При измерении реальных газовоздушных сред, состав и концентрация отдельных радионуклидов формирующих в своей совокупности OA ИРГ может существенно отличаться в части энергетического спектра пробы и ранее сделанная калибровка не соответствует фактическим условиям измерений, поскольку чувствительность используемых блоков детектирования нелинейно зависит от энергии регистрируемой газообразной пробы.
3
5
3
Для измерения спектра OA ИРГ используются спектрометрический монитор МАРС-010-СГГ[6] с полупроводниковым детектором на основе особо чистого германия с системой охлаждения. Однако в силу физических особенностей спектрометрического принципа регистрации ионизирующего излучения для успешной работы приборов такого типа требуется набор статистических первичных сигналов в объеме, необходимом для последующего спектрального анализа. Причем у МАРС-010-СГГ в начальной части диапазона (1·10-3,7·10 Бк/м) время единичного измерения может достигать 6000 мин., что не позволяет его использовать для оперативного измерения OA ИРГ.
8
3
3
Наиболее близким к заявленному техническому решению является радиометр для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе, включающий блок детектирования БДГБ-40П на основе сцинтилляционной пленки, у которого время единичного измерения OA составляет около 1 мин. БДГБ-40П позволяет измерять OA ИРГ в диапазоне от 1000 до 10 Бк/м. Мониторы данного типа позволяют измерять OA ИРГ на уровне 1000 Бк/м с нормируемой погрешностью ±40% за время ~200 с. Недостатком указанного блока детектирования является недостаточная точность измерения OA ИРГ из-за нелинейной энергетической зависимости эффективности регистрации и отсутствии возможности идентификации изотопного состава ИРГ в режиме оперативного мониторирования OA ИРГ. Радиометр для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе включает в себя последовательно соединенные сцинтилляционный детектор с измерительной камерой, выход которого соединен с зарядочувствительным усилителем, который в свою очередь соединен с усилителем-формирователем, выход которого соединен с блоком индикации.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности измерения объемной активности инертных радиоактивных газов, путем учета зависимости чувствительности радиометра от энергии измеряемой пробы инертных радиоактивных газов.
Данная задача решается за счет того, что заявленная полезная модель - спектрометр-радиометр для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе, включающий сцинтилляционный детектор, соединенный со входом первого зарядочувствительного усилителя, выход которого соединен со входом первого усилителя-формирователя и блок индикации, отличающийся тем, что дополнительно содержит полупроводниковый детектор с измерительной камерой, соединенный со входом второго зарядочувствительного усилителя, выход которого соединен со входом второго усилителя-формирователя, амплитудный анализатор и программируемый контроллер с двумя счетными входами, причем вход амплитудного анализатора соединен с выходом второго усилителя формирователя, выход амплитудного анализатора соединен со вторым входом программируемого контроллера, первый вход которого соединен с выходом первого усилителя-формирователя, а выход программируемого контроллера соединен с блоком индикации.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью существенных признаков, является повышение точности измерения объемной активности инертных радиоактивных газов, путем учета зависимости чувствительности радиометра от энергии измеряемой пробы инертных радиоактивных газов.
Патентные исследования не выявили источников информации, порочащих новизну совокупности существенных признаков, заявленной полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена принципиальная схема спектрометра-радиометра для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе.
Спектрометр-радиометр для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе содержит: последовательно соединенные сцинтилляционный детектор с измерительной камерой - 1, первый зарядочувствительный усилитель - 2, первый усилитель-формирователь - 3, последовательно соединенные полупроводниковый детектор с измерительной камерой - 4, второй зарядочувствительный усилитель - 5, второй усилитель-формирователь - 6, амплитудный анализатор 7 и программируемый контроллер с двумя счетными входами - 8, причем первый вход программируемого контроллера соединен с выходом первого усилителя-формирователя, второй вход программируемого контроллера соединен с выходом амплитудного анализатора, а выход программируемого контроллера соединен с блоком индикации - 9.
Спектрометр-радиометр для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе работает следующим образом.
cp
i
i
i
i
i
Газ из вентиляционной трубы АЭС непрерывно поступает в объемы измерительных камер. Сцинтилляционный и полупроводниковый детектор регистрируют соответственно бета и гамма излучения инертных радиоактивных газов. Блоки электроники (зарядочувствительные усилители и усилители-формирователи) формируют стандартизованные импульсы. Причем, импульсы, соответствующие количеству бета-частиц, зарегистрированных сцинтилляционным детектором, поступают на первый счетный вход программируемого контроллера, а импульсы соответствующие количеству гамма-квантов, зарегистрированных полупроводниковым детектором, поступают на вход амплитудного анализатора, выход которого соединен со вторым счетным входом программируемого контроллера. Контроллер находит среднюю энергию спектра пробы инертных радиоактивных газов, измеренного полупроводниковым детектором Е=(ΣN×E)/ΣN, где N - количество зарегистрированных импульсов с энергией E, а суммирование ведется по всему энергетическому спектру. Затем контроллер выбирает из памяти калибровочное значение K, соответствующее средней энергии спектра, и осуществляет на него умножение количества импульсов, зарегистрированных сцинтилляционным детектором, и поступившим на первый счетный вход программируемого контроллера. Таким образом, достигается учет зависимости чувствительности радиометрического канала предложенного спектрометра-радиометра для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе от средней энергии пробы. Значения калибровочного коэффициента К для разных энергий предварительно заносятся в память программируемого контроллера в процессе калибровки спектрометра-радиометра.
3
5
3
Математическое моделирование спектрометра-радиометра для измерения объемной активности инертных радиоактивных газов в газо-воздушной пробе позволило установить, что повышение точности измерений объемной активности инертных радиоактивных газов составляет около 20%. При этом, время единичного измерения в начальной части диапазона (1·10-3,7·10 Бк/м) составляет около 50 минут. Таким образом в заявляемом спектрометре радиометре реализуется одновременно два измерительных режима: первый - оперативное мониторирование OA ИРГ сцинтилляционным детектором с временем единичного измерения не более 200 с и, второй - измерение OA ИРГ с повышенной точностью и индикацией радионуклидов ИРГ, имеющих наибольшую концентрацию в суммарной OA пробы.
Дополнительный положительный эффект достигаемый устройством - это определение спектрального состава газовоздушной пробы и, следовательно, активности инертных радиоактивных газов, входящих в ее состав.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки.
1. Кадилин В.В., Кузьменко С.И., Леонов А.Ф., Самосадный В.Т., Самосадный А.В., Скворцов О.А., Чебышов С.Б. «Принципы совершенствования измерительных характеристик каналов контроля объемной активностигазовоздушных выбросов АЭС», в журнале «Ядерные измерительно-информационные технологии» №4 (28), 2008 г., стр.4-25.
2. РГБ-07 (зарегистрирован в Госреестре под номером 10595-07, ).
3. БДГБ-40П (зарегистрирован в Госреестре под номером 27124-04,  прототип
4. УДГ-1Б (зарегистрирован в Госреестре под номером 24525-08, ).
5. RD-72 ().
6. МАРС-010-СГГ (зарегистрирован в Госреестре под номером 25582-03, ).