Способ измерения сверхмалых значений активности выбросов трития в окружающую среду через вентиляционную систему
METHOD OF MEASURING ULTRA-LOW VALUES OF TRITIUM EMISSIONS ACTIVITY INTO ENVIRONMENT THROUGH VENTILATION SYSTEM

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений сверхмалых значений активности выброса трития в виде оксида и в элементарной форме, содержащегося в воздушном потоке, движущемся в вытяжной вентиляционной системе.
Известны системы дистанционного радиационного контроля, имеющие блоки детектирования трития в своем составе. Патент РФ №2182343, МПК G01T 1/167, 10.05.2002; патент РФ №2487372, МПК G01T 1/167, 10.07.2013. Недостатком таких систем является то, что они предназначены для контроля больших концентраций трития в трубопроводах: у блоков детектирования нет достаточной чувствительности, позволяющей контролировать концентрации трития, близкие к фоновым значениям, или даже значения концентрации трития меньшие, чем собственные шумы блоков детектирования.
Известен способ измерений концентрации оксида трития в воздухе барботированием, описание способа приведено в [1-3] и реализовано, например, в барботере HAG7000.
Также известен способ автоматического отбора трития из атмосферного водяного пара с помощью холодной ловушки. Этот способ предназначен для исследования концентрации трития, содержащегося в атмосфере или в ядерных установках, таких как строения, содержащие бассейны для хранения ядерного топлива, т.е. на помещения, имеющие очень большой объем, скоростями воздушного потока в которых обычно пренебрегают. Патент РФ №2442129, МПК G01N1/22, G01T1/167, 10.02.2012.
Недостатком вышеприведенных способов является то, что они распространяются на контроль концентрации трития в воздухе атмосферы или помещения и не применимы для контроля выброса трития в потоке воздуха, проходящем через принудительную вытяжную вентиляционную систему.
Техническим результатом является возможность измерения сверхмалых значений активности выбросов трития в вытяжной вентиляционной системе посредствам отбора пробы воздуха из вентиляционной системы и экстрагирования трития из этой пробы при помощи расходомера-пробоотборника барботированием.
5
3
Рассматриваемый способ позволяет измерять выброс трития с наименьшим обнаруживаемым выбросом трития 530 кБк за 168 ч неделю при объемной скорости воздуха в вентиляционной системе 2,9⋅10 м.
Б
B
Технический результат достигается тем, что из потока воздуха, движущегося по воздуховоду вентиляционной системы, через канал пробоотбора вентиляционной системы постоянно в течение установленного периода измерений проба воздуха подается на расходомер-пробоотборник. Одновременно с этим измерительная система с помощью первичного преобразователя контролирует скорость потока воздуха в воздуховоде с известным диаметром. По истечении периода измерений измеряются массы воды  и  в аликвотах, отобранных на первом и втором барботерах расходомера-пробоотборника соответственно, активности трития  и  в счетных пробах, приготовленных из аликвот, отобранных на первом и втором барботере расходомера-пробоотборника соответственно, среднее арифметическое значение объемной скорости потока пробы воздуха через расходомер-пробоотборник ω и среднее арифметическое значение объемной скорости потока воздуха в вентиляционной системе ω;
Б
B
По полученным значениям масс  и , активностей трития  и  и объемных скоростей потоков ω и ω вычисляется искомое значение выброса трития  по формуле
где
и  - предварительно известные массы воды в барботерах Б1 и Б2 расходомера-пробоотборника до начала наблюдения,
2
и  коэффициенты улавливания оксида трития из воздуха на коллекторах расходомера-пробоотборника Б1 и Б2; k - коэффициент термического окисления (конверсии) элементарного трития в оксид. Схема контрольной точки для отбора пробы воздуха из канала ВС и экстрагирования трития из этой пробы при помощи расходомера-пробоотборника приведена на чертеже, где:
1 - воздуховод вентиляционной системы;
2 - первичный преобразователь скорости измерителя расхода воздуха;
3 - канал пробоотбора из вентиляционной системы;
4 - измеритель расхода воздуха;
5 - измерительная система;
6 - расходомер-пробоотборник;
Б1 и Б2 - первый и второй барботеры расходомера-пробоотборника;
Р - встроенный в расходомер-пробоотборник расходомер;
БД- воздуходувка расходомера-пробоотборника;
К - катализатор, укоряющий химическую реакцию окисления элементарного трития.
Способ реализуется следующим образом.
Б
B
Из потока воздуха, движимого через воздуховод вентиляционной системы 1, через канал пробоотбора вентиляционной системы 3 постоянно подается проба воздуха на расходомер-пробоотборник 6, одновременно с этим измерительная система 5, включающая в себя измеритель расхода воздуха 4 с первичными преобразователями скорости 2, которые вмонтированы в воздуховод вентиляционной системы, и заборное устройство 3 для отбора пробы воздуха из вентиляционной системы, контролирует с помощью первичного преобразователя скорости 2 скорость потока воздуха в воздуховоде 1, у которого известен его диаметр. По истечении установленного периода измерений отбираются аликвоты из барботеров Б1 и Б2 расходомера-пробоотборника, измеряются значения массы воды в аликвотах  и , измеряются значения активности трития в счетных пробах, приготовленных из аликвот, отобранных в барботерах Б1 и Б2 расходомера-пробоотборника  и , и среднее арифметическое значение объемной скорости потока пробы воздуха через расходомер-пробоотборник ω и среднее арифметическое значение объемной скорости потока воздуха в вентиляционной системе ω.
Б
B
Способ измерений позволяет для минимизации погрешностей или неопределенности измерений в период отбора пробы многократно измерять значения скоростей ω и ω, до начала пробоотбора проводить многократные измерения масс  и  после отбора пробы при приготовлении счетных проб проводить многократные измерения масс аликвот  и  и активности трития в счетных пробах  и .
Способ обеспечивает проведение измерений значений активности выбросов трития с заданной точностью при выполнении следующих условий:
2
- первоначально должны быть определены и известны объемная скорость потока воздуха, линейная скорость потока воздуха, номинальное сечение воздуховода, коэффициенты улавливания оксида трития из воздуха на барботерах расходомера-пробоотборника Б1 и Б2  и  коэффициент термического окисления (конверсии) элементарного трития в оксид k;
- измерительная система должна быть в исправном состоянии, все изменения и настройки системы выполняются до начала измерений, система включается до включения вентиляции и выключается после отключения вентиляции;
- проведены первоначальные измерения массы воды  и , на барботерах Б1 и Б2 расходомера-пробоотборника;
- грубые выбросы измерений из-за сбоев работы аппаратуры исключаются программным обеспечением измерительной системы;
- распределение активности трития по сечению воздуховода вентиляционной системы равномерное;
- параметры воздушной среды остаются неизменными во всем периоде измерений;
- длина канала пробоотбора из вентиляционной системы до расходомера-пробоотборника должна быть минимальной (меньше 20 м).
Расширенная неопределенность способа оценивается по формуле 2
где
Вклады операционных величин в нижнюю границу неопределенности выброса, в бюджет неопределенности приведены в таблице 1.
Таким образом, использование представленного способа позволяет: измерять в реальном времени сверхмалые значения активности выбросов трития в вытяжной вентиляционной системе с заданной точностью.
Источники
1. Дозиметрический и радиометрический контроль при работе с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений. (Методическое руководство). Т. 1. Организация и методы контроля. - М.: Атомиздат, 1980. - с. 272.
2. Беловодский Л.Ф., Гришмановский В. И., Гаевой В.К. Тритий. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.
3. Методы измерения трития. США: Пер. с англ. Под ред. Ю.В. Сивинцева. -М.: Атомиздат, 1978. - США, 1976. - 96 с.