Назначение
Мониторы спектрометрические МАРС-012-СУГ (далее мониторы МАРС-012-СУГ) предназначены для автоматизированного измерения удельной активности гамма-излучающих радионуклидов, присутствующих в водных технологических средах (технологических контурах) атомных электростанций или других объектов атомной энергетики.
Описание
Принцип действия монитора МАРС-012-СУГ основан на отборе проб контролируемой водной среды в измерительную камеру заданного объема (КИ1 или КИ2), регистрации спектра амплитудного распределения гамма-излучения, испускаемого радионуклидами,
присутствующими в пробе, определении скорости счета импульсов в пиках полного поглощения гамма-квантов с энергиями Ei и расчета удельной активности идентифицированных по Ei радионуклидов с учетом эффективности регистрации гамма-квантов в пиках полного поглощения, которая устанавливается предварительно экспериментальным путем. Все операции производятся на ЭВМ с помощью программного обеспечения ЛКВШ 98.368.00.000.01.
Монитор МАРС-012-СУГ представляет собой гамма-спектрометр, имеющий две рабочие геометрии измерения и оснащенный системами коллимации и подготовки контролируемой среды (СПКС), а также электронными блоками для управления исполнительными механизмами указанных систем и арматурой на линиях подачи контролируемой среды.
Измерительный гамма-спектрометрический тракт монитора МАРС-012-СУГ включает:
- спектрометрический технологический анализатор СТА-01;
- устройство детектирования гамма-излучения, состоящее из блока детектирования на основе ППД из особо чистого германия и системы электроохлаждения (криогенератора).
Монитор МАРС-012-СУГ выпускается в трех исполнениях, отличающихся применяемым устройством детектирования:
- УДЕГ 10190 - основное исполнение;
- СЕГ-ГЗ-4К - исполнение 01, - GEM10P-4 - исполнение 02.
Измерительные камеры (КИ1 и КИ2) и свинцовая защита, состоящая из неподвижной и подвижной (коллиматор) частей, размещены сверху на столешнице блока измерительных камер и коллимации (БИКК). К этой же столешнице снизу крепится блок детектирования. Перемещение коллиматора в положение, соответствующее заполненной контролируемой средой измерительной камере, осуществляется автоматически по команде от ЭВМ.
В коллиматоре также предусмотрено место для размещения образцового источника гамма-излучения - бленкера, предназначенного для проверки работоспособности монитора.
Работа монитора осуществляется под управлением оператора с ЭВМ (или оператором АРМ при использовании монитора в составе системы радиационного контроля).
Режимы функционирования предусматривают либо последовательный отбор проб теплоносителя из заданных точек пробоотбора с циклическим повторением режима, либо отбор пробы из заданной точки контроля и двойного измерения этой пробы с заданным интервалом между измерениями.
Все операции по обработке аппаратурных гамма-спектров (идентификация изотопного состава, расчет значений активности отдельных радионуклидов и оценка погрешности определения этих значений полностью автоматизированы и проводятся с использованием
специально разработанного СПО.
Монитор обеспечивает как функционирование по специальным алгоритмам от ЭВМ верхнего уровня системы радиационного контроля (СРК), так и автономное функционирование под управлением с ЭВМ монитора (в случае отказа канала связи с ЭВМ верхнего уровня СРК). Основными режимами работы монитора являются:
- автоматический режим работы (по заданной последовательности операций);
- автоматизированный режим работы (под управлением оператора).
Рис. 1. Фотография общего вида монитора спектрометрического МАРС-012-СУГ
Программное обеспечение
Программное обеспечение мониторов спектрометрических МАРС-012-СУГ является распределенным и включает контроллерную часть, функционирующую на микроконтроллере СТА и прикладное ПО, работающее на ПЭВМ монитора (или ЭВМ верхнего уровня при использовании монитора в составе системы).
Микроконтроллерное программное обеспечение полностью закрыто и защищено от стороннего вмешательства. Оно обеспечивает собственный самоконтроль, а также самоконтроль аппаратных узлов, выход на рабочий режим, измерение энергетического распределения гамма-излучения, передачу от подчиненного узла результатов по протоколу RS-485, Modbus в ПК.
Прикладное ПО, функционирующее на ПЭВМ, обеспечивает:
- передачу данных и команд по каналу связи RS-485 с ПЭВМ на СТА ;
- контроль аппаратных средств (блоков ) монитора;
- управление режимами функционирования монитора;
- отображение полученного (измеренного) энергетического распределения регистрируемого излучения;
- расчет и отображение на экране оператора значений объемной активности обнаруженных в контролируемой среде радионуклидов;
- сохранение результатов в локальной базе данных (ЛБД) и возможность последующего доступа к ним;
- предотвращение несанкционированного доступа к настроечным параметрам монитора МАРС-012-СУГ и полученным результатам измерений.
Программное обеспечение монитора МАРС-012-СУГ с точки зрения влияния на его метрологические характеристики разделено на две части:
- метрологически значимые модули (компоненты);
- метрологически не значимые модули (компоненты) .
Метрологически значимые модули являются постоянно работающими модулями ПО.
Перечень метрологически значимых модулей ПО приведен в таблице 1 Таблица 1 Метрологически значимые модули ПО МАРС-012-СУГ
| № | Наименование программного модуля | Идентификационное обозначение программного обеспечения |
| 1 | Программный модуль диспетчеризации данных | MAPC12.EXE |
| 2 | Программный модуль для автоматической обработки аппаратурных гамма-спектров | AUTOSP12.EXE |
| 3 | Программный модуль для трансляции пакетов из ЛВС (EtherNet) в последовательный порт (преобразования пакетов в формате протокола ModBus в пакеты TCP/IP) и обратно, выполняющий функции сервера | MB2TCPS.EXE |
| 4 | Комплекс программ для выполнения полного гамма-спектрометрического анализа аппаратурных спектров с визуальным контролем всех этапов и может быть использован как для непосредственного выполнения процедур поверки измерительного канала и процедур настройки при техническом обслуживании, так и для инспекционной или ретроспективной обработки градуировочных и архивных гамма-спектров | SPEKTR_M.exe |
| 5 | Программный модуль для проведения периодической поверки монитора | Metrol.exe |
Перечень метрологически не значимых модулей ПО приведен в таблице 2 Таблица 2. Метрологически не значимые модули ПО МАРС-012-СУГ
| № | Наименование программного модуля | Идентификационное наименование программного обеспечения |
| 1 | Программный модуль для исключения возможности несанкционированного доступа к настроечным параметрам и результатам работы монитора | PrPass.exe |
| 2 | Программный модуль экспорта содержимого таблиц ЛБД в текстовый файл | PREXPTXT.EXE |
| 3 | Программный модуль регламентной очистки ЛБД | PRDELLBD.EXE |
| 4 | Программный модуль для редактирования параметров обработки аппаратурных гамма-спектров и других параметров, необходимых для обеспечения связи с программными модулями СПО | CUSTOM12.EXE |
| 5 | Программный модуль управления ЛБД | mapci2db.exe |
| 6 | Программный модуль для взаимодействия с внешними программами-клиентами посредством специального протокола и управления клапанами на пробоотборных линиях | KopfSS.exe |
| 6 | Программный модуль для запуска постоянно работающих программных модулей СПО | STARTM12.EXE |
| 7 | Программный модуль для управления режимами функционирования монитора и клапанами на пробоотборных линиях | cpSTA12.exe |
| 8 | Программный модуль для корректного завершения работы постоянно работающих программных модулей СПО | STOPM12.EXE |
Идентификационные данные метрологически значимых модулей ПО мониторов
спектрометрических МАРС-012-СУГ представлены в таблице 3.
Таблица 3. Идентификационные данные метрологически значимых модулей ПО МАРС-012-СУГ
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии | Цифровой идентификатор программного обеспечения |
| Программный модуль диспетчеризации данных | MAPC12.EXE | 2.0 и выше (до 2.9) | cad09399358894bdb 36d2f3b08926d78 |
| Программный модуль для автоматической обработки аппаратурных гамма-спектров | AUTOSP12.EXE | 2.0 и выше (до 2.9) | 999410b741aa3c8e64 00c035f5c19724 |
| Программный модуль для трансляции пакетов из ЛВС (EtherNet) в последовательный порт (преобра-зования пакетов в формате протокола ModBus в паке-ты TCP/IP) и обратно, выполняющий функции сервера | MB2TCPS.EXE | 2.0 и выше (до 2.9) | e236efa587d22fee72 5c9c7feec30a44 |
| Комплекс программ для выполнения полного гамма-спектрометрического анализа аппаратурных спектров с визуальным контролем всех этапов и может быть использован как для непосредственного выполнения процедур поверки измерительного канала и процедур настройки при техническом обслуживании, так и для инспекционной или ретроспективной обработки градуировочных и архивных гамма-спектров | SPEKTR_M.exe | 2.0 и выше (до 2.9) | 3bd838192b0f2a88b8 dfe0e6a1694b87 |
| Программный модуль для проведения периодической поверки монитора | Metrol.exe | 1.0 и выше (до 1.9) | dfd5d36af847ee33dc c046e0f9beded3 |
Примечание. Контрольные суммы файлов относятся к текущим версиям программного обеспечения.
Уровень защиты программного обеспечения мониторов спектрометрических МАРС-012-СУГ от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует классу C в соответствии с МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики монитора спектрометрического МАРС-012-СУГ представлены в таблице 4.
Таблица 4
| Наименование характеристики | Значение |
| 1. Диапазон регистрируемых энергий гамма-излучения, кэВ | от 50 до 2000 |
| 2. Пределы допускаемой основной относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность), % | ±0,05 |
| 3. Энергетическое разрешение спектрометрического тракта монитора (при загрузке не более 1000 имп./с), кэВ, не более: - по линии 121,8 кэВ (Eu-152) - по линии 778,8 кэВ (Eu-152) - по линии 1408 кэВ (Eu-152) | 1,5 2,0 2,5 |
Продолжение таблицы 4
| Наименование характеристики | Значение |
| 4. Эффективность регистрации в пике полного поглощения для рабочих геометрий «КИ1» и «КИ2» соответственно, отн. ед.: - по линии 121,8 кэВ (Eu-152) - по линии 778,8 кэВ (Eu-152) - по линии 1408 кэВ (Eu-152) | 1,5-10-4:3,5-10-4 и 4,0-10-6:1,0-10-5 9Д10-5 : 1,5А0-4 и 2,0A0-6:4,0A0-6 6,3-10’5-1,1-10’4 и 1,5A0-6:3,5-10-6 |
| 5. Диапазон измерений удельной активности одиночного радионуклида Со-60, Бк/кг (Ки/кг) | 3,7-101:3,7-108 (1-10-9:1-10-2) |
| 6. Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения удельной активности одиночного радионуклида (Со-60), % | ±50 |
| 7. Пределы допускаемых дополнительных погрешностей измерения удельной активности одиночного радионуклида в пределах рабочих условий эксплуатации, %: - для погрешности, обусловленной воздействием вибрации - для погрешности, обусловленной воздействием температуры - для погрешности, обусловленной изменением напряжения в сети питания (в допустимых пределах) | ±30 ±10 ±10 |
| 8. Время непрерывной работы, ч, не менее | 24 |
| 9. Нестабильность показаний (амплитуды сигнала во времени) в течение времени непрерывной работы, %, не более | ±0,05 |
| 10. Напряжение питания от промышленных сетей переменного тока частотой 50 (±1) Гц, В | 220-33 и 380-537 |
| 11. Потребляемая мощность при номинальном значении напряжения питания не превышает, В^А: - по сети 220В - по сети 380В | 1000 100 |
| 12. Рабочие условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, оС для блоков БУ 2-01, БУЗ, БСБУЗ, БИКК и устройства СПКС для блока СТА-01 и устройства детектирования УДЕГ 10190 - относительная влажность воздуха, % для блоков БУ 2-01, БУЗ, БСБУЗ, БИКК и устройства СПКС для блока СТА-01 и устройства детектирования - атмосферное давление, кПа - синусоидальные вибрации | от 5 до 50 от 5 до 40 до 80 при +35оС до 95 при +30оС от 84 до 106,7 диапазон частот от 10 до 55 Гц, амплитуда 0,15 мм |
| 13. Средняя наработка на отказ, ч Средний срок службы, лет | 10000 30 (при условии замены отдельных составных частей по мере выработки их ресурса) |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится:
- на корпус монитора МАРС-012-СУГ методом офсетной печати;
- на титульный лист руководства по эксплуатации методом компьютерной графики.
Комплектность
В комплект поставки мониторов спектрометрических МАРС-012-СУГ входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 5.
Таблица 5
| Наименование | Обозначение, ТУ | Количество | Примечание |
| Монитор спектрометрический МАРС-012-СУГв составе: | ЛКВШ 98.368.00.000ТУ | 1 | |
| Блок измерительных камер и коллимации БИКК | 00.083.0100.00 | 1 | |
| Система подготовки контролируемой среды СПКС Анализатор спектрометрический техно- | 00.083.0300.00 | 1 | |
| логический СТА-01 | ДЦКИ 412131.010 ТУ | 1 | |
| Блок управления БУ 2-01 | МНИК 468332.015 ТУ | 1 | |
| Блок управления БУ 3 | МНИК 468332.016 ТУ | 1 | |
| Блок силовой БСБУ3 Устройство детектирования: | МНИК 641182.001 ТУ | 1 | |
| - УДЕГ 10190 | bsi1.048.001 | | основное исполнение |
| - СЕГ-Г3-4К | УЛКА.412161.002ТУ | 1 | исполнение 01 |
| - GEM-10P-4 | - | | исполнение 02 |
| Блоки управления | | 3 | |
| ЭВМ | | 1 | 1) |
| Комплект соединительных кабелей | | 1 | 1) |
| Комплект соединительных трубопроводов | | 1 | 1) |
| Программное обеспечение | ЛКВШ 98.368.00.000.01 | | 2) |
| Комплект эксплуатационных документов согласно ведомости ЭД (включая Методику поверки ЛКВШ 98.368.00.000 Д2) | | 1 | 3) |
| Ведомость эксплуатационных документов | ЛКВШ 98.368.00.000 ВЭ | 1 | 4) |
| Ведомость ЗИП | ЛКВШ 98.368.00.000 ЗИ | 1 | 5) |
Примечания:
1) Поставляется по отдельному заказу или при оформлении карты заказа. Составы комплектов уточняются при заключении договора на поставку или на стадии проектно-монтажных работ и включают:
- кабели межблочных соединений;
- кабели силовые для подключения монитора;
- кабели интерфейсные для связи с ПЭВМ или пультом;
- трубопроводы для соединения блоков БИКК и СПКС.
2) Адаптируется для конкретного объекта применения монитора. Поставляется на компактдиске.
3) При поставке на экспорт комплектность ЭД оговаривается в контракте на поставку.
4) При поставке на экспорт исключается.
5) В ведомости ЛКВШ 98.368.00.000 ЗИ содержатся сведения о комплектах ЗИП, поставляемых с составными частями монитора.
Поверка
осуществляется по документу ЛКВШ 98.368.00.000 Д2 «Монитор спектрометрический МАРС-012-СУГ. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» в октябре 2012 г.
При поверке применяются источники фотонного излучения радионуклидные спектрометрические закрытые эталонные ОСГИ-3 № г/р 46383-11 активностью от 104 до 105 Бк с погрешностью не более ±4 %.
Сведения о методах измерений
ЛКВШ 98.368.00.000 РЭ «Монитор спектрометрический МАРС-012-СУГ. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
1. ГОСТ 4.59-79 «Система показателей качества продукции. Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей».
2. ГОСТ 27451-87 «Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия».
3. ГОСТ 26874-86 «Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров».
4. ГОСТ 8.033-96 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников».
5. ЛКВШ 98.368.00.000 ТУ «Монитор спектрометрический МАРС-012-СУГ. Технические условия».
Рекомендации к применению
- при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды;
- при выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда;
- при осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
