Материал: Радиационная безопасность

Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения ОА (УА) радионуклидов ¹³⁷Cs, ⁴⁰K не превышают ± 20 %.

Устройство и принцип работы. Принцип действия радиометра основан на накоплении и хранении амплитудных спектров импульсов в блоке детектирования гамма-излучения (БД). Амплитуда импульсов, пропорциональная энергии гамма-излучения, преобразуется в цифровой код, который хранится в запоминающем устройстве (ЗУ) БД. Информация из ЗУ в реальном масштабе времени считывается БОИ и после обработки выводится на ЖКИ. АС обеспечивает питание БД и БОИ.

Конструкция радиометра. Радиометр представляет собой стационарную конструкцию и построен по блочно-модульному принципу. Радиометр состоит из следующих частей:

• блока детектирования, размещаемого в блоке защиты (БЗ);

• блока обработки информации, устанавливаемого на БЗ;

• адаптера сетевого.

Конструкция БД (рис.1.1) состоит из металлических корпусов цилиндрической формы. Корпуса соединяются между собой винтами и резьбовыми соединениями.

В корпусе 2, который одновременно выполняет функцию экрана, расположены фотоэлектронный умножитель ФЭУ 3 и делитель напряжения 4.

В корпусе 5 расположены печатные платы устройства обработки БД, усилителя и преобразователя напряжения, установленные в направляющих, на которых закреплена панель с соединителями для подключения интерфейсного кабеля и АС.

В корпусе 10, являющемся одновременно экраном, закреплен сцинтилляционный детектор.

В конструкции БД используются резиновые уплотнители, обеспечивающие защиту от пыли и света.

Все корпуса имеют гальваническое или лакокрасочное защитное покрытие, допускающее проведение дезактивации спиртом.

Рис. 1.1. Общий вид БД:

1 – детектор; 2 – корпус; 3 – ФЭУ; 4 – делитель; 5 – корпус усилителя;

6 – соединитель интерфейсного кабеля; 7 – разъем питания;

8 – этикетка; 9 – пломба; 10 – корпус.

Конструкция БОИ (рис.1.2) состоит из металлического унифицированного корпуса 1, внутри которого располагается печатная плата, и двух крышек 2. На одной из крышек расположены разъемы для подключения питания и БД, на другой – этикетка 3. Для обеспечения пылебрызгозащиты корпус имеет уплотнители 4.

Рис. 1.2. Общий вид БОИ:

1 – корпус; 2 – крышки; 3 – этикетка;

4 – уплотнители; 5 – пломба.

БЗ (рис. 1.3) имеет стационарное исполнение и состоит из крышки 11, корпуса 12 и трех ножек 8 с опорами 9.

Крышка и корпус выполнены как сварные конструкции из стальных труб и имеют полимерное покрытие. Внутри корпуса и крышки БЗ размещен свинец в виде отдельных колец. В корпусе БЗ установлен экран 5 из нержавеющей листовой стали, в котором устанавливаются БД 1 и сосуд 7 с пробой.

Сосуд Маринелли (1,0) л и плоский сосуд (0,5) л изготовлены из пластмассы. В верхней части внутренней поверхности сосудов выполнены метки в виде кольцевой ступеньки для определения уровня заполнения нормируемого объема.

Верхняя плоскость сосудов заканчивается плоским ободком, который используется для установки сосудов в БЗ и их извлечения из БЗ. В составе радиометров используется также сосуд объемом 0,1 л типа Дента, который в комплект поставки не входит. Допускается использовать в качестве сосуда Дента пластмассовую упаковку для зубного порошка, выпускаемого по ГОСТ 5 972–77.

Рис. 1.3. Общий вид БЗ:

1 – БД; 2 – ось; 3 – гайка; 4 – винт;

5 – экран; 6 – ручка; 7 – сосуд Маринелли;

8 – ножка; 9 – опора; 10 – фиксатор крышки;

11 – крышка; 12 – корпус.

Меры безопасности. По способу защиты от поражения электрическим током радиометры относятся к классу II ГОСТ 12.2.091–2002.

В блоке детектирования радиометров имеются электрические цепи с напряжением до 1200 В. Поэтому проводить подключение блоков допускается только при отключенном питании радиометров.

При работе с радиометрами обслуживающим персоналом должны выполняться общие правила работы с электрическими установками.

Лица, допущенные к работе, должны иметь соответствующую техническую квалификацию и подготовку, а также уметь своевременно оказать помощь пострадавшему от электрического тока.

При измерении объемной и удельной активности радионуклидов в пробах и метрологической поверке радиометров необходимо соблюдать требования 2.6.1.8-8–2002 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСП–2002)» и гигиенических нормативов ГН 2.6.1.8-127–2000 «Нормы радиационной безопасности (НРБ–2000)».

Контрольная проба изготовлена на основе калия хлористого галургического ГОСТ 4568–95, помещенного в герметичный сосуд Маринелли. Работа с данной пробой не требует специальных мер радиационной защиты и контроля.

Материалы и оборудование: гамма-радиометр РКГ-АТ 1320А, контрольная проба КCl, пробы сельскохозяйственной продукции и продуктов питания, весы лабораторные, сосуд Маринелли.

Выполнение работы

1. Включите радиометр. Для этого нажмите кнопку ВКЛ, на экране на несколько секунд появится надпись «АТОМТЕХ», а затем сообщение:

Прогрев радиометров идет в течение 10 мин. В процессе прогрева установить контрольную пробу и закрыть БЗ. По окончании прогрева автоматически производится проверка сохранности градуировки радиометров. При прохождении проверки на экране высвечиваются нормируемые и текущие значения скорости счета в импульсах в секунду и центра пика в каналах:

Значения, высвечиваемые в окне, выделенном на приведенной выше иллюстрации штриховыми линиями, – нормируемые, индивидуальные для каждого прибора, значения в другом окне – текущие.

Если положение центра пика соответствует нормируемому значению, то появляется сообщение «Проверка завершена».

Если положение центра пика не соответствует нормируемому значению, то радиометры автоматически проведут стабилизацию (корректировку напряжения питания ФЭУ, обеспечивающую приведение характеристик радиометров в соответствие с их градуировочными параметрами), затем повторят проверку, по окончании которой раздастся звуковой сигнал и на ЖКИ появится сообщение «Проверка завершена».

Следует помнить, что неиспользуемая контрольная проба при измерениях и проверках должна находиться от БЗ на расстоянии не менее 2 м.

2. Выполните оперативный контроль фона. Фоновые спектры, т.е. спектры, регистрируемые радиометрами в отсутствие источника ионизации, могут оказывать существенное влияние на точность измерений, особенно при измерении малых активностей. Уровень фона в общем случае зависит от климатических условий, месторасположения радиометра, внешнего гамма-фона, радиационной чистоты поверхности БД, БЗ и измерительного сосуда.

Измеренные спектры рабочих фонов записываются в память радиометра. Поэтому при неизменных условиях работы фон можно определять не перед каждым измерением, а значительно реже, например, один раз в месяц или перед проведением серии измерений проб заведомо малой активности.

Время набора фоновых спектров при измерении малых активностей должно быть не менее 3 ч. Для удобства работы рекомендуется заранее провести измерение и записать в память фоновые спектры для всех типов сосудов. Кроме того, в памяти радиометра должен храниться контрольный фоновый спектр, измеряемый не реже одного раза в месяц. Ежедневно перед началом измерений рекомендуется проводить оперативный контроль неизменности фона и по результатам проверки принимать решение о необходимости проведения новых измерений фоновых характеристик.

Измерение фоновых характеристик производится в приведенной ниже последовательности:

1. Установите в БЗ измерительный сосуд, заполненный дистиллированной водой (если плотность пробы менее 0,3 г/см³, измерение проводится без воды и сосуда).

2. Закройте БЗ.

3. Нажмите кнопку НАБОР, при этом на ЖКИ появляется следующее сообщение:

Задайте следующие параметры:

• время набора – не менее 10800 с (3 ч);

• масса пробы – в соответствии с массой воды в установленном сосуде (если плотность пробы менее 0,3 г/см³, то задается масса пробы 1 г);

• геометрия измерения – в соответствии с установленным сосудом.

Нажмите кнопку ВВОД.

П р и м е ч а н и е. Изменение времени измерения, массы пробы и геометрии измерения проводят поочередно в окне редактирования, которое перемещают с помощью кнопок «↑» или «↓». Задают значение массы и времени измерения с помощью соответствующих цифровых кнопок. Стирание ошибочно введенной цифры и выбор геометрии измерения проводят кнопкой «→».

4. После завершения набора запишите измеренный спектр в память радиометра в качестве рабочего фона для соответствующей геометрии измерения. Для этого необходимо нажать кнопку МЕНЮ в режиме «Спек» выбрать функцию «Зап.фон» и нажать кнопку ВВОД.

Извлечь сосуд из БЗ.

Аналогично производится измерение рабочих фоновых спектров для всех типов измерительных сосудов, используемых в радиометре.

Оперативный контроль фона проводится ежедневно перед началом измерений с целью проверки неизменности фона.

Проверка фона производится сразу после проверки градуировки радиометра. Для этого нужно извлечь контрольную пробу из БЗ и нажать кнопку ВВОД, при этом на экране появится нормируемое и измеряемое значение скорости счета (имп/с). После окончания контроля (через 3–5 мин) появление сообщения «Фон в норме» свидетельствует о неизменности фона. При появлении сообщения «Фон не в норме» следует повторить контроль фона, для этого нужно: нажать кнопку МЕНЮ, выбрать позицию КОН.Ф, затем нажать кнопку ВВОД. При повторном появлении сообщения «Фон не в норме» необходимо выяснить причины изменения фона. Повышенный фон может быть связан с радиоактивным загрязнением блока детектора радиометра или с наличием в непосредственной близости от рабочего места радиоактивного источника. В этом случае следует устранить источник радиации (выполнить дезактивацию блока детектора или убрать источник) и повторить контроль фона.

Если изменение фона связано с изменением внешних радиационных условий, необходимо провести новые измерения фоновых характеристик.

Как правило, положительный результат проведения оперативного контроля фона с размещенным в БЗ пустым измерительным сосудом является свидетельством радиационной чистоты сосуда.

3. Измерьте удельную активность проб.

Для этого предварительно измерьте рабочий фоновый спектр и подготовьте пробу. Измерительный сосуд должен быть заполнен веществом пробы до отметки или объем пробы должен быть предварительно измерен с погрешностью не более ±2 %. Если плотность пробы отлична от 1 г/см³, то необходимо определить массу пробы с погрешностью не более ± 2 %.

Последовательность измерения.

1. Поместите сосуд с пробой в БЗ. Закройте БЗ.

2. Перейдите при необходимости в поле спектра (исходное состояние радиометра), нажав кнопку МЕНЮ, а затем перейдите в режим набора спектра, нажав кнопку НАБОР, и задайте значения продолжительности измерения, массы пробы и геометрии измерения, нажмите кнопку ВВОД. Время измерения можно установить приблизительно, так как при необходимости набор спектра может быть продолжен. Если заданное время равно нулю, измерение продолжается до принудительной остановки, осуществляемой нажатием кнопки СТОП. Геометрия измерения вводится в соответствии с используемым измерительным сосудом.

При измерении ОА (УА) гамма-излучающих радионуклидов менее 100 Бк/л (Бк/кг) для минимизации времени предпочтительно использовать сосуд Маринелли емкостью 1,0 л.

3. После остановки прибора для определения УА радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁴⁰К нажмите кнопку АКТИВ (для определения ОА необходимо повторно нажать кнопку АКТИВ).

4. Полученные результаты объемной и удельной активности занесите в нижеприведенную форму (табл. 1.2), сделайте заключение о радиологическом качестве измеренной пробы.

Таблица 1.2. Результаты измерений

Задание 1.3. Измерение обьемной (оа) и удельной (уа) активности проб гамма-радиометром ркг-01

Радиометр предназначен для измерения ОА и УА гамма-излучающих нуклидов цезия-137 и калия-40 в пробах почв, донных отложений, продуктах растениеводства и животноводства. Основное назначение – санитарно-гигиенический контроль в стационарных условиях.

Технические характеристики. Диапазон измерения УА – 18,5–3700 Бк/кг (5^.10^-10 – 1^.10^-6 Ки/кг).

Объем измеряемых проб – 1,0; 0,5 и 0,1 л.

Основная относительная погрешность в диапазоне измерений – не более 35%.

Радиометр двухканальный. Один канал – цезиевый – настроен на энергию 150–900 КэВ, второй – калиевый – на энергию в диапазоне 900–1600 КэВ.

В радиометре предусмотрены:

- выдача звукового сигнала при времени измерения 300 с;

- автоматическое прекращение измерения при достижении статистической погрешности 15% с подачей звукового сигнала.

Время установления рабочего режима радиометра – не более 30 мин.

Питание радиометра от сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

Срок службы – 8 лет.

Устройство и принцип работы. Радиометр состоит из электронного блока и сцинтилляционного детекторного блока, помещенного в свинцовую защиту. Питание блока детектирования осуществляется от блока питания электронного блока.

На передней панели электронного блока расположены 12-разрядный индикатор для отображения информации и кнопочные переключатели: пуск – для запуска прибора на измерение; стоп – для остановки измерения; объем – для ввода в память радиометра сведений об объеме измеряемой пробы; един. изм. – для ввода в радиометр требования оператора об единицах измерения УА; 0…9 – наборное поле для массы пробы (целое число) в граммах; В – для ввода в память прибора информации о массе пробы; Ф – для вывода на индикатор УА по калию-40 (данная информация отображается только при удерживании кнопки).

Сцинтилляционный детектор представляет собой кристалл сцинтиллятора, оптически связанный с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). Попадание гамма-кванта в детектор вызывает электрический импульс, амплитуда которого пропорциональна доле энергии, которую гамма-квант передал детектору. После выделения и разделения импульсов по каналам они поступают в контроллер, входящий в состав электронного блока, обеспечивающий необходимые вычисления с учетом геометрии кристалла, спектрального распределения фотонного ионизирующего излучения, активности радионуклида калия-40 в пробе, веса пробы и времени измерения.

Процедура измерения удельной активности проб в общем случае состоит из двух этапов: измерения фона счетчика и измерения активности образца.

Материалы и оборудование: гамма-радиометр РКГ-01, пробы сельхозпродукции и продуктов питания, весы лабораторные.

Выполнение работы

Следует помнить, что во избежа­ние выхода из строя радиометра запрещается соединять и отсоединять кабели при включенном электронном блоке.

1. Включите радиометр тумблером «Сеть». Выдержите радиометр во включенном состоянии 10–15 мин. Обратите внимание на контрольный индикатор «Режим», он должен мигать.

2. Измерьте радиационный фон детектора. Для этого чистый пустой сосуд Маринелли поместите в блок детектирования, закройте его и запустите прибор на измерение кнопкой Пуск. Измерение фона производится по двум кана­лам одновременно.

Количество импульсов, регистрируемых детектором в единицу времени в отсутствии источников ионизирующих излучений, называется радиационным фоном детектора. Он обусловлен космическими лучами (свинцовый домик задерживает только часть космических излучений), ионизирующим излучением природных радионуклидов, которые в ничтожно малых количествах присутствуют в любом веществе и в том числе материалах счетчиков и защиты и самопроизвольными разрядами в блоках детектирования. При измерении активности проб радиометр регистрирует импульсы, как создаваемые попадающим в детектор от пробы излучением, так и фоновые. Поэтому перед измерением проб обязательно измеряется радиационный фон детектора, значение которого учитывается при определении активности пробы. От величины радиационного фона зависит чувствительность счетчика: чем ниже фон, тем выше чувствительность.