Приложение И (справочное). Требования к оборудованию для измерения объемной активности трития в воздухе

Приложение И
(справочное)

Требования
к оборудованию для измерения объемной активности трития в воздухе

И.1. Технические и метрологические требования к средствам контроля ядерной и радиационной безопасности разработаны в стандартах подкомитета 45В "Приборы радиационной защиты" Технического комитета 45 "Ядерное приборостроение" Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Технические и метрологические требования, приведенные в настоящем Приложении, распространяются на оборудование, используемое для отбора проб и непрерывного измерения трития на рабочих местах. Требования применимы к стационарному, портативному и переносному оборудованию.

Настоящие требования применимы к оборудованию для отбора проб трития и мониторам для контроля объемной активности трития, предназначенным для обеспечения следующих функций:

- измерение объемной активности трития на рабочих местах и ее изменения со временем;

- выдача предупредительной сигнализации при достижении заданной объемной активности трития на данном рабочем месте;

- отбор и анализ проб воздуха, содержащих тритий.

Если оборудование является частью централизованной системы непрерывного радиационного мониторинга на радиационном объекте, на него могут распространяться дополнительные требования, установленные в других стандартах, связанных с этими системами.

Технические и метрологические требования к стационарному, портативному и переносному оборудованию, используемому для отбора проб и непрерывного измерения трития на рабочих местах, изложены в стандарте МЭК 62303 Первое издание 2008-12 "Приборы радиационной защиты - Оборудование для непрерывного контроля содержания трития в воздухе".

И.2. В данном Приложении использованы следующие понятия:

Действительный диапазон измерения - это диапазон значений измеряемой величины, в котором рабочие характеристики измерителя удовлетворяют требованиям соответствующего стандарта;

Неопределенности результатов измерения имеют следующие источники:

- собственная погрешность измерителей;

- неопределенности, обусловленные зависимостями чувствительности прибора от энергии и угла падения излучения на детектор измерителя;

- дополнительные неопределенности, обусловленные отличиями внешних условий измерения от установленных нормальных: температуры окружающей среды, давления, внешнего электромагнитного поля и др.;

Собственная погрешность средств измерений определяется в стандартных условиях калибровки и обусловлена:

- нелинейностью чувствительности;

- статистическими флуктуациями;

Время отклика приборов - время показания от 90 % до 110 % нового значения мощности дозы при резком изменении мощности дозы.

Отклик - отношение индицируемой дозиметром величины к условно истинной величине.

Относительная погрешность показаний - отношение погрешности индикации измеряемой величины к условно истинной величине, выражаемое в процентах.

Относительная собственная погрешность - относительная погрешность показаний дозиметра от образцового излучения в стандартных условиях.

Коэффициент вариации (для оценки статистической флуктуации) - отношение оценки стандартного отклонения s к среднему арифметическому значению Е совокупности n измерений.

В стандартах МЭК приведены требования к линейности чувствительности, к статистическим флуктуациям показаний и к времени отклика дозиметров. Требование к времени отклика является требованием как к чувствительности детекторов прибора, так и к алгоритму обработки сигналов в дозиметрах.

Требование к линейности чувствительности ограничивает верхнюю границу, а требования к статистическим флуктуациям и к времени отклика ограничивают нижнюю границу диапазона измерений дозиметра.

И.3. Классификация оборудования для непрерывного контроля трития

В настоящем Приложении мониторы трития классифицируются на основе следующих эксплуатационных и пользовательских критериев:

Селективность по химической форме трития:

- мониторы общего содержания трития регистрируют тритий как в газообразной форме, так и в виде пара;

- селективные мониторы трития предназначены для регистрации конкретных химических форм трития в воздухе, например, паров тритированной воды;

Используемый способ отбора и анализа проб:

- проточные методы, при которых воздух проходит через измерительный прибор с одновременным детектированием;

- групповые (последовательные) методы, где тритий собирается на адсорбер или ловушку для последующего детектирования;

Диапазон измерений:

- к мониторам трития для низких значений активности относят устройства, которые могут использоваться для измерения объемной активности до 10 МБк/м ³;

- к мониторам трития для высоких значений активности относят устройства, которые могут использоваться для измерения объемной активности, превышающей 10 МБк/м ³;

Рабочие условия:

- условия нормальной эксплуатации;

- аварийные условия;

Системный интерфейс:

- индикация и выдача предупредительных сигналов только в месте установки (локальная);

- сопряжение с централизованной системой для инициации предупредительных сигналов или сигналов об отклонениях в работе, в дополнение к индикации и выдаче предупредительных сигналов в месте установки.

И.4. Диапазон измерений

Электронный блок должен отображать результат измерения объемной активности трития в единицах Бк/м ³. По соглашению между производителем и потребителем могут использоваться другие варианты отображения результатов.

Производитель должен указать действительный диапазон измерения оборудования. Эта характеристика должна быть определена с учетом нормального уровня радиационного фона (0,2 мкЗв/ч) и объемной активности радона.

Действительный диапазон измерений должен соответствовать конкретному применению. Наименьшее значение объемной активности трития, определяемое мониторами трития для аварийных условий, должно, по крайней мере, входить в диапазон измерений монитора трития, предназначенного для условий нормальной эксплуатации.

Максимальная измеряемая объемная активность должна составлять не менее 0,5 объемной активности, ожидаемой при аварийных условиях.

Значения самой низкой и самой высокой контролируемых объемных активностей должны быть согласованы между потребителем и производителем.

И.5. Блок детектирования

И.5.1. Защита детектора от конденсации водяного пара

Детекторы, на работу которых может влиять влажность (например, ионизационные камеры), должны быть защищены от конденсации. Это может быть выполнено следующими способами:

- Нагрев газового потока и самого детектора; или

- Охлаждение газового потока с последующим нагревом с целью снижения относительной влажности. Конденсат охладителя должен собираться в емкость, расположенную на месте установки. Освобождение емкости не должно требоваться чаще, чем один раз в 8 дней. Для сигнализации о достижении максимального уровня в резервуаре должен быть предусмотрен индикатор уровня жидкости с сигнальным устройством. Поскольку конденсат может содержать тритий, его необходимо контролировать для определения концентрации трития в контролируемом газовом потоке.

Влияние нагрева или охлаждения газового потока на измерения объема должно находиться под строгим контролем. Должны быть учтены эффекты пропускания газа через водяную ловушку.

И.5.2. Контроль расхода воздуха

Если метод измерения зависит от величины расхода воздуха, должно быть предусмотрено наличие устройства регулирования расхода воздуха для компенсации вариаций, характерных для воздушного насоса и используемых фильтров.

И.5.3. Контроль давления воздуха

Если метод измерения зависит от давления (например, при использовании ионизационной камеры), должно быть предусмотрено наличие устройства регулирования давления с сигнализацией для предупреждения о недопустимых изменениях давления.

И.5.4. Типы источников

Эталонный источник

Для определения отклика на эталонный источник во время испытаний типа, эталонным источником должен использоваться воздух с известной объемной активностью конкретной формы трития, для измерения которой предназначено оборудование. Эталонные источники должны представлять собой флаконы со сжатым воздухом или газом, содержащие тритий в форме, для измерения которой предназначено оборудование, или любое другое калиброванное устройство, вырабатывающее требуемую форму трития.

Условно истинная активность газовых источников должна быть известна с погрешностью не хуже 10 % (k = 2).

Твердые источники

Для проведения некоторых испытаний могут использоваться твердые радиоактивные источники, подходящие для соответствующего оборудования.

Например, если в приборе предусмотрена возможность отключения компенсации гамма-излучения, следует использовать источник ¹³⁷Cs. Для охвата диапазона измерения оборудования может потребоваться несколько источников с активностью, соответствующей возможностям оборудования.

И.6. Испытания, относящиеся к детектированию излучения

И.6.1. Отклик на эталонный источник

При условиях стандартных испытаний с органами управления калибровкой, настроенными в соответствии с указаниями производителя, отклик на эталонный источник не должен выходить за пределы 15 %.

В зависимости от конструкции монитора:

- через блок в течение времени, достаточного для достижения равновесия при измерении, должен циркулировать воздух или газ с добавленной известной объемной активностью при постоянной скорости потока и при известном давлении, при этих условиях регистрируют равновесные показания;

или

- детектор погружают в достаточно большой объем газа с известной объемной активностью и регистрируют показания в равновесных условиях.

Примечание. Пользователь должен принимать во внимание влияние радона и его дочерних продуктов распада.

И.6.2. Линейность

Испытание должно быть выполнено с тритием или с набором твердых источников.

Стандарт на подготовку источников для испытания должен обеспечивать неопределенность условно истинной активности каждого источника в абсолютном выражении ( _sa) не хуже 10 % (k = 2), а неопределенность условно истинной активности между источниками в одном наборе ( _sr) не хуже 5 % (k = 2).

При условиях стандартных испытаний максимальное значение основной относительной погрешности не должно превышать 15 % во всем эффективном диапазоне измерения. Неопределенность радиоактивного источника при этом не учитывается.

И.6.3. Время отклика

Производитель должен указать время отклика блока. Время отклика включает в себя время смены воздуха в детекторе.

Данное испытание выполняют при номинальном расходе. Объемная активность внутри камеры должна быть, по крайней мере, в 10 раз выше нижнего предела диапазона измерения. Для определения изменения показаний во времени к блоку подключают регистрирующий прибор или другое аналогичное устройство.

Выполняют отбор воздуха в постоянном режиме с помощью системы и регистрируют фоновое значение R _i.

В постоянном режиме вводят тритий на вход монитора в течение времени, необходимого для достижения равновесия. Регистрируют равновесное значение R _f.

Время отклика рассчитывается как интервал времени между начальным моментом, когда начинают вводить тритий, и моментом, при котором показание впервые достигнет уровня 0,90 (R _f - R _i) + R _i.

И.6.4. Отклик на фоновое гамма-излучение

Существует взаимосвязь между откликом на фоновое гамма-излучение и порогом принятия решения. Производитель и потребитель должны согласовать и указать значения данных параметров с учетом области применения оборудования.

Производитель должен указать порог принятия решения и максимальное значение отображаемого значения, когда детектор с присоединенными фоновыми устройствами для компенсации гамма-излучения подвергается облучению в указанной производителем ориентации с мощностью амбиентного эквивалента дозы, изменяющейся от уровня естественного фона до 10 мкЗв/ч от источника ¹³⁷Cs. Отклик на облучение гамма-излучением в любой ориентации и при энергии гамма-излучения до 1,3 МэВ ( ⁶⁰Со) не должен превышать это значение более чем в два раза.

И.6.5. Воспроизводимость

Коэффициент вариации показаний из-за статистических флуктуаций не должен превышать 15 % для любых значений, превышающих нижний предел эффективного диапазона измерения в 2 раза и более.

И.6.6. Стабильность фоновых показаний

Для фоновых измерений в отсутствие трития производитель должен указать максимальные допустимые значения и коэффициенты вариации показаний прибора.

И.6.7. Воспроизводимость показаний

После того, как блок проработал 30 минут, его показания от источника с заданной активностью не должны изменяться более чем на 10 % в течение последующих 100 часов.

И.6.8. Время установления рабочего режима блока детектирования и измерительного блока

По состоянию на 30 минут после включения блок должен выдать показание при облучении его радиоактивным источником, отличающееся не более чем на 10 % от значения, полученного в нормальных условиях.

И.7. Документация

К каждому оборудованию должно прилагаться свидетельство, содержащее, как минимум, следующую общую информацию и дополнительную информацию:

- наименование производителя или зарегистрированная торговая марка;

- тип и заводской номер оборудования и блоков;

- тип детектора или детекторов;

- действительный диапазон измерения;

- фоновые показания в условиях стандартных испытаний;

- пределы для каждого диапазона измерения;

- деление шкалы;

- отклик на определенные источники, использованные в испытаниях;

- отклик на фоновое гамма-излучение;

- максимальная длина кабеля между блоками;

- номинальный расход воздуха (если применимо);

- описание дисплея;

- химическая форма трития, для измерения которой предназначено оборудование;

- отклик как функция активности на единицу объема;

- отклик на другие формы трития (если измерение селективное);

- отклик на радиоактивные газы, отличные от трития;

- отклик на внешнее гамма-излучение;

- вид, размеры и эффективная площадь аэрозольного фильтра;

- время отклика;

- предрасположенность к удержанию газовой смеси.

И.8. Мониторинг на рабочих местах

И.8.1. Условия нормальной эксплуатации

Цель оборудования для контроля рабочих мест заключается в подтверждении того, что объемная активность трития в воздухе рабочих мест соответствует установленным пределам.

Дисплей монитора и его средства предупредительной сигнализации должны постоянно находиться в поле зрения персонала с рабочего места.

Измеренные значения и предупредительные сигналы должны регистрироваться непрерывно. Регистрация может осуществляться блоками управления мониторов или на центральном компьютере для контроля радиационной обстановки. Если измеренные значения регистрируются блоками управления мониторов, центральный компьютер для контроля радиационной обстановки должен дополнительно обеспечивать предупредительную индикацию.

И.8.2. Аварийные условия

Большинство мониторов, предназначенных в качестве оборудования для условий нормальной эксплуатации, могут использоваться также во время и после аварии (происшествия). Критерии проектирования такие же, что описанные в п. 4.1. В случае наличия особых условий (например, особое химическое состояние трития или температура среды) они должны быть обсуждены и уточнены между производителем и потребителем.

И.8.3. Отбор репрезентативных проб

Отобранные пробы должны быть репрезентативными относительно воздуха контролируемых рабочих мест.