Назначение
Система по измерению радиационных характеристик бочек с радиоактивными отходами (система GME) (далее по тексту система GME) предназначена для определения радионуклидного состава и измерения удельной активности радионуклидов в бочках заполненных радиоактивными отходами, а также измерения мощности амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения на поверхности бочки и на расстоянии 1 м.
Описание
Работа системы GME основана на регистрации гамма-излучения радионуклидов, содержащихся в бочке, полупроводниковым гамма-спектрометром и устройствами по измерению мощности амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения дозиметрической системы.
Принцип действия измерительной гамма-спектрометрической части системы GME основан на регистрации ОЧГ детектором гамма-излучения, испускаемого радионуклидами, присутствующими в бочке, получении спектра амплитудного распределения и выделении в спектре пиков полного поглощения (ППП) гамма-квантов. По положению ППП в спектре определяют энергии гамма-квантов Ei (спектрометр предварительно градуируют по энергии с помощью образцовых источников гамма излучения), по значениям энергий Ei идентифицируют радионуклиды, присутствующие в бочке. Определяют скорости счета импульсов в пиках полного поглощения. Расчет удельной активности радионуклидов, присутствующих в бочке, проводят по скоростям счета импульсов в ППП с учетом абсолютных интенсивностей гамма-излучения и эффективности регистрации гамма-квантов в пиках полного поглощения.
Спектрометр предварительно калибруют по эффективности регистрации гамма-квантов в ППП расчетно-экспериментальным способом. Для этого измеряют отклик детектора от излучения точечного источника, располагаемого на различных расстояниях от детектора и на разных углах относительно его оси. Эффективность регистрации гамма-квантов в ППП для рабочих геометрий измерения получают моделируя процесс измерения методом Монте Карло с использованием измеренных откликов детектора от точечного источника. Полученные таким образом данные по эффективности регистрации для рабочих геометрий измерения в виде рабочих шаблонов хранятся в локальной базе данных спектрометрической программы и используются при расчете удельной активности радионуклидов, по измеренным спектрам излучения бочки.
Все операции по обработке аппаратурных гамма-спектров (идентификация изотопного состава, расчет значений удельной активности отдельных радионуклидов и оценка погрешности определения этих значений) полностью автоматизированы и проводятся с использованием программы локального спектрометрического контроля (LSC).
Управление функционированием и процессом измерения системы GME осуществляется с компьютера пульта управления с помощью управляющей программы ABKL.
Система GME представляет собой автоматизированный измерительный стенд, включающий в себя механические устройства и измерительные системы.
Механические устройства включают в себя:
- систему перемещения бочки, обеспечивающую перемещение бочки в положение для измерения и снятие бочки со стенда, поворот бочки, подъем и опускание бочки при измерении;
- систему перемещения HP-GE детектора по вертикали относительно бочки.
Измерительные системы включают в себя:
- спектрометр гамма-излучения для определения радионуклидного состава отходов и измерения активности радионуклидов в бочке;
- дозиметрическую систему для измерения мощности амбиентного эквивалента дозы гамма излучения H *(10) от бочки;
- электронные весы.
Спектрометр гамма-излучения включает:
- полупроводниковый детектор из особо-чистого германия (ОЧГ) фирмы ORTEC типа GEM 40P-PLUS серийный № 44-TP 31877B;
- анализатор DSPEC Plus;
- программное обеспечение - локальная система спектрометрического контроля (LSC) в состав которой входят: программа по обработке спектров Gamma-W и программный пакет по управлению анализатором - ORTEC Maestro.
В дозиметрической системе используются 8 устройств VacuTec GmbH модели Dose Rate Meter 70 090, 70045а, обеспечивающих измерение в широком диапазоне мощностей доз от малых уровней до высоких. Информация от датчиков дозиметрической системы передается на
управляющую ЭВМ по каналу связи с интерфейсом RS-485.
а б
в г
а - пульт управления б, в, г - измерительный стенд
Рис. 1. Фотография общего вида системы по измерению радиационных характеристик бочек с радиоактивными отходами (система GME)
Программное обеспечение
Программное обеспечение локальной системы спектрометрического контроля обеспечивает: функции передачи данных и команд через протоколы связи; управление режимами работы анализатора DSPEC Plus; выполнение спектрального анализа в режиме пакетной обработки; сохранение настроечных параметров в локальной базе данных (ЛБД), сохранение результатов обработки в ЛБД и возможность последующей работы с ними; исключение возможности несанкционированного доступа к настроечным параметрам и результатам работы локальной системы спектрометрического контроля.
Описание основных функций и идентификационные данные модулей прикладного программного обеспечения для локальной системы спектрометрического контроля представлены в таблице 1.
Таблица 1. Идентификационные данные программного обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии | Цифровой идентификатор программного обеспечения |
| Программный модуль управления локальной системой спектрометрического контроля: управляет всеми модулями системы, сохраняет результаты измерений и параметров в ЛБД | SpectrometryControl.exe | 1.2.3.14949 | 9b2de25d642035ab7 f56773649053bad |
| Программный модуль управления анализатором DSPEC Plus | Mca32.exe | 6.0.4 | c84ca774b9d04074b 400bc23fe0b82c9 |
| Программный модуль для автоматической обработки аппаратурных гамма-спектров | Gamma-W.exe | 2.06 | c7c250a7b681524e6 9f5478eb7e71385 |
Все указанные в таблице 1 модули могут быть проконтролированы на целостность посредством подсчета контрольной суммы по методу MD5.
Уровень защиты программного обеспечения локальной системы спектрометрического контроля от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует классу C в соответствии с МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики системы GME представлены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений удельной активности в 200 л бочках (по Cs-137 при равномерном распределении активности и плотности и состава материала матрицы), кБк/кг | от 0,1 до 1,6-104 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения удельной активности в 200 л бочках (по Cs-137 при равномерном распределении активности и плотности и состава материала матрицы), % | 60 |
| Характеристики спектрометра гамма-излучения |
| Диапазон регистрируемых энергий гамма-излучения, кэВ | от 50 до 2000 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность), % | ±0,05 |
| Значение энергетического разрешения спектрометра, кэВ, не более: - для энергии 122 кэВ (Co-57) - для энергии 1332 кэВ (Co-60) | 0,95 2,0 |
| Относительная эффективность для Со-60 1,33 Мэв, %, не менее | 40 |
| Нестабильность показаний (энергетической характеристики) в течение времени непрерывной работы (24 часа), %, не более | 0,05 |
| Максимально допустимая статистическая загрузка спектрометрического тракта, с-1, не менее | 50000 |
| Характеристики гамма-датчиков по измерению мощности дозы от бочки с ТРО |
| Dose Rate Meter 70 090 |
| Диапазон измерений мощности амбиентного эквивалента дозы H * (10) | от 300 нЗв/ч до 30 мЗв/ч |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения, % | ±30 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Время измерения | 1-3600 с |
| Масса, кг | 0,8 |
| Габаритные размеры ( длина х диаметр), мм | 180х82 |
| Dose Rate Meter 70 045a |
| Диапазон измерений мощности амбиентного эквивалента дозы H * (10) | от 300 нЗв/ч до 10 мЗв/ч |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения, % | ±30 |
| Время измерения | 1-3600 с |
| Масса, кг | 4,1 |
| Габаритные размеры ( длина х диаметр), мм | 310х110 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульном листе Руководства по эксплуатации системы по измерению радиационных характеристик бочек с радиоактивными отходами.
Комплектность
В комплект поставки системы по измерению радиационных характеристик бочек с радиоактивными отходами (система GME) входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 3.
Таблица3
| Наименование | Обозначение | Количество | Примечание |
| Полупроводниковый детектор из особо-чистого германия (ОЧГ) | GEM 40P-PLUS № 44-TP 31877B | 1 | |
| Спектрометрическое устройство | DSPEC Plus серийный № 510 | 1 |
| Устройство измерения мощности дозы гамма-излучения Dose Rate Meter | Vacutec Typ 70 090 №№ W_CR9501-BO1 W_CR9502-BO1 W_CR9503-BO1 W_CR9504-BO1 W CR9505-BO1 | 5 |
| Устройство измерения мощности дозы гамма-излучения Dose Rate Meter | Vacutec Typ 70 045A №№ W_CR9506-BO1 W_CR9507-BO1 W CR9508-BO1 | 3 |
| Комплект соединительных кабелей | | 1 комплект | |
| Промышленная ПЭВМ (Pentium IV 2,86 Ghz, ОЗУ 224 MB, HDD 82 Gb, Ethernet 10/100, клавиатура, Mouse, Дисплей 19”) | | 1 | |
| ДОКУМЕНТАЦИЯ |
| Паспорт | DNR 102044-01 | 1 | 2 |
| Руководство по эксплуатации | DNR-110003-0 | 1 | 4 |
| Методика поверки | МП 2104-001-2012 | 1 | 2 |
| Документация на специальное программное обеспечение (СПО) монитора |
| Описание программы локального спектрометрического контроля (LSC) | DNR 108618-0 | 1 | 2 |
Примечания:
1. Блоки поставляются в упаковке предприятий-изготовителей с комплектом запасных частей, инструмента и принадлежностей.
2. Указанная документация сброшюрована в альбоме, программное обеспечение поставляется на компакт-диске.
Поверка
осуществляется по документу МП 2104-001-2012 «Система по измерению бочек с радиоактивными отходами (система GME). Методика поверки», утвержденным ГЦИ СИ "ВНИИМ им. Д.И.Менделеева" в августе 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 %;
- рабочий эталон третьего разряда - переносная дозиметрическая установка СИМА-ПДУ с набором источников Cs-137, диапазон мощности амбиентного эквивалента дозы от 100 нЗв/ч до 130 мЗв/ч, погрешность определения не более 12 %.
Сведения о методах измерений
DNR 110003-0 «Система по измерению бочек с радиоактивными отходами (система GME). Руководство по эксплуатации».
DNR 108618-0 «Система по измерению бочек с радиоактивными отходами (система GME). Описание программы локального спектрометрического контроля (LSC)».
Нормативные документы
1. ГОСТ 27451-87 «Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия».
2. ГОСТ 26874-86 «Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров».
3. ГОСТ 8.033-96 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников».
4. ГОСТ Р 8.034-2012 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений кермы в воздухе, мощности кермы в воздухе, экспозиционной дозы, мощности экспозиционной дозы, амбиентного, направленного и индивидуального эквивалентов дозы, мощностей амбиентного, направленного и индивидуального эквивалентов дозы и потока энергии рентгеновского и гамма-излучений».
Рекомендации к применению
- 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.
