БЛОК ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к области ядерного приборостроения. Блок детектирования может применяться в составе систем и приборных комплексов на объектах с ядерными энергетическими установками, а также на других объектах, связанных с получением, переработкой и использованием радиоактивных материалов.
Известен блок детектирования радионуклидов по патенту США №4626692, содержащий размещенную в защите абсорбционную камеру с накапливающий радионуклиды материалом, по меньшей мере, два узла детектирования, магистрали подачи и отвода контролируемой среды. Недостатком известного устройства являются его большие габариты, а также неудобство эксплуатации из-за сложности замены абсорбирующего материала.
Известен блок детектирования для устройства измерения объемной активности радионуклида йода-131 УДИ-201, выпускаемую фирмой «RADICO» http://nd-gsi.ru/grsi/370xx/37821-08.pdf. Блок детектирования содержит узел детектора, накапливающий радионуклиды угольный картридж, магистрали подачи и отвода контролируемой среды. Недостатком устройства является наличие в системе установки картриджа в воздушную магистраль подвижных элементов и промежуточных элементов из гибких шлангов, не защищенных конструкцией устройства, что снижает надежность работы установки, а также ведет к увеличению габаритов.
Наиболее близким к предложенному является блок детектирования БДАГ-06Р1, представленный в Государственном реестре средств измерений (свидетельство №50050), http://www.fundmetrology.ru/10_tipy_si/11/view.aspx?num=iGvUqJnTqJvU выпускаемый АО «СНИИП» (г. Москва). Блок детектирования содержит защиту с размещенными в ней накапливающим радионуклиды элементом, узел детектирования, входные и выходные штуцеры для подачи и отвода контролируемой среды. В качестве накапливающего нуклиды элемента использована плоская цилиндрическая кассета с сорбентом, у которой перфорированы торцевые стенки. Исследуемый воздух закачивается пространство между детектором и кассетой. Для отвода воздуха, прошедшего через кассету, используется подвижная воронка со шлангом и поджимающий пружинно-рычажный механизм, расположенный внутри защиты. Недостатком известного устройства является недостаточная надежность системы отвода контролируемой среды, обусловленная наличием подвижных элементов, что ведет к низкой эффективности измерений и существенному увеличению габаритов устройства.
Предложенная полезная модель направлена на расширение арсенала технических средств в области контроля радиационной безопасности с одновременным повышением эффективности регистрации контролируемых радионуклидов.
Техническим результатом от применения предложенной полезной модели является достигнутое расширение арсенала технических средств в области контроля радиационной безопасности, обусловленное существенным повышением эффективности регистрации контролируемых радионуклидов за счет размещения чувствительного элемента детектора излучения практически в геометрическом центре пространства с накопленной активностью при одновременном сокращением времени единичного контрольного измерения и повышением удобства эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что блок детектирования содержит узел детектирования с первичным преобразователем и накапливающий радионуклиды элемент, помещенные в защиту, снабженную входным и выходным каналами соединенными соответственно с входным и выходным штуцерами для прохождения контролируемой среды и разъем для подключения кабеля. Защита содержит корпус с герметичной крышкой и заглушкой. В полости защиты размещена герметично установленная тонкостенная перегородка, при этом между перегородкой и крышкой образована герметичная камера для размещения накапливающего радионуклиды элемента, а с другой стороны перегородки образована камера для размещения узла детектирования. Тонкостенная перегородка имеет стаканообразный выступ, накапливающий радионуклиды элемент имеет углубление в которое входит выступ перегородки, при этом зона первичного преобразователя узла детектирования размещена с другой стороны перегородки внутри выступа.
Накапливающий радионуклиды элемент выполнен в виде сорбционного картриджа в геометрии сосуда Маринелли.
Поверхности зоны первичного преобразователя узла детектирования, стаканообразного выступа и внутренняя поверхность углубления накапливающего радионуклиды элемента выполнены эквидистантными.
Геометрические центры первичного преобразователя узла детектирования и накапливающего радионуклиды элемента совпадают.
Защита выполнена из материала повышенной плотности от 18,9 до 20,3 г/см3.
Накапливающий радионуклиды элемент размещен в герметичной камере с обеспечением прохождения контролируемой среды от входного к выходному каналу сквозь упомянутый элемент.
Входной и выходной каналы расположены в параллельных плоскостях по разные стороны от продольной оси блока детектирования и направлены по касательной к внутренней поверхности герметичной камеры, при этом расстояние между осями каналов превышает длину накапливающего радионуклиды элемента.
На внутренней части крышки герметичной камеры установлена поджимающая накапливающий радионуклиды элемент пружина, а в центре на внутренней поверхности крышки размещен контейнер для образцового источника (ОСГИ).
Заглушка защиты выполнена с возможностью только поступательного перемещения и имеет прорезь для размещения кабеля узла детектирования, выполненную перпендикулярно продольной оси блока детектирования.
Блок детектирования снабжен опорой, состоящей из ложементов, закрепленных на платформе, с хомутами для закрепления в ложементах защиты, при этом опора выполнена с возможностью размещения блока детектирования на поверхности с любой ориентацией относительно горизонтали с обеспечением доступа к штуцерам и откидывания крышки герметичной полости.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фигуре изображен блок детектирования, вид сбоку.
Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.
Блок детектирования содержит узел детектирования 1 с первичным преобразователем 2 и накапливающий радионуклиды элемент 3, помещенные в защиту. Защита содержит корпус 4 с герметичной крышкой 5 и заглушкой 6 в хвостовой части, входной и выходной штуцеры подачи среды. В полости корпуса 4 защиты размещена герметично установленная тонкостенная перегородка 7. Перегородка 7 имеет стаканообразный выступ 8 и фланец 9. Внутренняя полость защиты выполнена с уступами, на каждом из которых установлены герметизирующие прокладки 10, 11. Фланец 9 перегородки 7 оперт на уступ с прокладкой 10. Между перегородкой 7 и крышкой 5 в корпусе 4 защиты образована герметичная камера для размещения накапливающего радионуклиды элемента 3. С другой стороны перегородки 7, между упомянутой перегородкой и заглушкой 6 образована камера для размещения узла детектирования 1. Накапливающий радионуклиды элемент 3 выполнен с углублением, за счет чего он может быть надет на выступ 8 перегородки 7. Опытным путем установлено, что оптимальным является применение в качестве накапливающего радионуклиды элемента 3 сорбционного картриджа, выполненного в геометрии сосуда Маринелли (см. патент РФ №171243). Первичный преобразователь 2 узла детектирования 1 размещен внутри выступа 8 перегородки 7. Таким образом, обеспечивается совпадение геометрических центров первичного преобразователя 2 и элемента 3, содержащего сорбирующее вещество. Поверхности первичного преобразователя 2 узла детектирования 1, выступа 8 и внутренняя поверхность углубления элемента 3 могут быть выполнены эквидистантными.
Входной канал 12  для подачи контролируемой среды в камеру с элементом 3 и выходной канал 13 расположены в теле защиты в параллельных плоскостях по разные стороны от продольной оси блока детектирования и направлены по касательной к внутренней поверхности герметичной камеры. Этим достигается наиболее полное и равномерное взаимодействие вещества элемента 3 с проходящей через него контролируемой средой. Расстояние между осями каналов превышает длину элемента 3. Элемент 3 размещен в камере между каналами 12, 13 с обеспечением прохождения контролируемой среды от канала 12 к каналу 13 сквозь элемент 3. Для этого элемент 3 опирается наружным краем на уступ полости камеры с герметизирующей прокладкой 11. Таким образом, внутри герметичной камеры образованы полость 14 подачи и полость 15 отвода контролируемой среды, при этом контролируемая среда из одной полости в другую поступает исключительно сквозь элемент 3.
Герметичная крышка 5 защиты имеет закрепленную на внутренней стороне пружину 16, поджимающую элемент 3 к уступу с прокладкой 11. Отверстие для установки накапливающего радионуклиды элемента имеет на входе расточку с прокладкой 17, герметизирующей камеру при закрытии крышки 5. В центральной части на внутренней стороне крышки 5, внутри пружины 16 закреплен контейнер 18 для ОСГИ. Крепление контейнера 18 обеспечивает одновременно и крепление пружины 16.
Таким образом, элемент 3 в виде картриджа надет на выступ 8 перегородки 7, а с другой ее стороны размещен узел детектирования 1, по меньшей мере, первичный преобразователь 2 которого размещен внутри выступа 8. При этом эффективная область первичного преобразователя 2 максимально приближена к геометрическому центру накопленной в элементе 3 активности.
В сечении камера для размещения узла детектирования 1 имеет конический переход от большего диаметра к меньшему, что создает упор для корпуса узла детектирования 1, позволяющий не нагружать механически наиболее чувствительную к внешним воздействиям часть блока. Заглушка 6 в хвостовой части корпуса 4 защиты имеет цилиндрическое гнездо на внутренней стороне с амортизирующей прокладкой 19 для поджима в фиксированное положение узла детектирования 1. В заглушке 6 выполнен паз, в который входит штифт 20, закрепленный внутри хвостовой части защиты, обеспечивающий только поступательное осевое перемещение заглушки 6 при вращении фиксирующей обоймы 21 с наружной резьбой. С противоположной от упомянутого паза стороны в заглушке выполнена прорезь для размещения кабеля 22 узла детектирования перпендикулярно оси блока детектирования, что обеспечивает большую компактность устройства.
Корпус защиты 1 лежит на ложементах 23 и 24, которые жестко закреплены на платформе 25. Ложементы 23,24 имеют полукруглую опорную часть. Защита 1 установлена в опорной части ложементов и зафиксирована хомутами 26, 27 при помощи разъемного, например, болтового соединения.
Ложемент 23 выполнен пустотелым. Образованный объем закрыт герметичной крышкой 28, на которой установлены блочные электрические разъемы 29, 30, хвостовые контакты которых соединены одноименно. К одному из разъемов может быть присоединен разъем от узла детектирования 1. Свободный разъем используют для присоединения устройства к внешним электрическим связям.
Защита выполнена из материала, обладающего плотностью 18,9÷19,5 г/см3, например вольфрам, обедненный уран. Благодаря этому габариты защиты существенно сокращаются, а следовательно блок детектирования компактнее аналогов со стальной/свинцовой защитой.
Защита предназначена для установки на объектах эксплуатации, как на горизонтальных, так и на вертикальных поверхностях. Предпочтительно положение обеспечивающее откидывание крышки вбок. При монтаже защиты на объекте крышка 9 должна располагаться слева, сверху, справа и в промежуточных положениях.
Дополнительным удобством при монтаже защиты на объекте может служить возможность размещения штуцеров подачи и отведения контролируемой среды с необходимой стороны и под нужным углом для облегчения присоединения к воздуховодам. Для этого необходимо ослабить болты крепления хомутов 26, 27, повернуть корпус 4 защиты на требуемый угол вокруг продольной оси и зафиксировать положение защиты затянув крепления хомутов 26, 27.
Предпочтительным при монтаже является горизонтальное крепление на вертикальной плоскости. В этом случае ось крышки расположена вертикально и манипуляции с массивной крышкой минимально затруднительны. Также, направленные параллельно стене штуцеры облегчают присоединение к закрепленным на стене воздуховодам. Такое положение удобно и для крепления и подсоединения к защите внешнего кабеля электрических связей.
Устройство работает следующим образом. К штуцерам защиты присоединяют через герметизирующие прокладки воздуховоды. Затем в защиту устанавливают узел детектирования 1, вставляя его до упора, и размещают кабель 22 узла детектирования 1 в прорези заглушки 6. После этого устанавливают заглушку 6, ориентируя паз заглушки по штифту 20. Завинчивают обойму 21 до упора. Присоединяют кабельный разъем узла детектирования 1 к одному из блочных разъемов, к свободному разъему присоединяют разъем кабеля внешних электрических связей. Такое техническое решение позволяет произвести замену блока детектирования в случае выхода его из строя в течение 2-3 мин. Завершают подготовку устройства к работе установкой сорбционного картриджа в герметичной камере защиты и герметизацией объема закрытием крышки.
Контролируемая среда, например воздух из контролируемого объекта, транспортируется посредством побудителя расхода через входной штуцер в полость приема блока детектирования и через перфорированное дно картриджа проходит через сорбент, выходит через перфорацию в крышке картриджа, далее через канал с отводящим штуцером посредством побудителя расхода выходит из блока детектирования. Радионуклиды, присутствующие в прокачиваемой среде вступают сложное физико-химическое взаимодействие с веществом сорбента и накапливаются в его толще. В процессе распада радионуклидов генерируется радиоизлучение, которое в свою очередь взаимодействует с первичным преобразователем, преобразующим энергию излучения в электрический сигнал, обрабатываемый блоком детектирования.
С применением предложенной полезной модели расширяется арсенал технических средств в области контроля радиационной безопасности, обеспечивается существенное повышением эффективности регистрации контролируемых радионуклидов за счет размещения чувствительного элемента детектора излучения практически в центральной части накопленной активности при одновременном сокращением времени единичного контрольного измерения и повышением удобства эксплуатации. Существенно снижены габариты блока детектирования.