Комплекс автоматизированных радиометров-спектрометров для радиационного контроля

Радиационный технологический контроль – важнейшая составляющая системы радиационного контроля на любой ядерной энергетической установке, включая и атомные электростанции. При радиационном контроле технологических систем ядерных энергетических установок, наиболее полная информация может быть получена с использованием спектрометрических средств измерений. Указанные средства измерений позволяют обеспечивать требуемые характеристики как по нижним пределам обнаружения радионуклидов в измеряемых средах, что особенно важно при контроле за поступлением радиоактивных веществ в окружающую среду, так и по избирательности, что является определяющим при контроле характерных для ядерных энергетических установок многокомпонентных технологических сред. Спектрометрический метод, позволяющий идентифицировать конкретные искомые радионуклиды в контролируемом объекте, обладает более высокой информативностью по сравнению с методом измерения так называемой «суммарной активности», который реализуется на основе интегральной функции отклика детектора от воздействия ионизирующего излучения.

Спектрометрический метод обеспечивает новый качественный уровень и высокую степень достоверности выводов как для решения задач ранней диагностики отклонений от условий нормальной эксплуатации, так и для корректной и объективной оценки возможного техногенного радиационного воздействия на население и окружающую среду. Разработка комплекса радиометров-спектрометров являлась инновационной, т.к. до этого в мировой практике отсутствовали унифицированные автоматические спектрометрические комплексы технологического исполнения для решения задач радиационного технологического контроля, способные в полной мере реализовывать спектрометрический метод контроля, которые охватывали бы практически все объекты радиационного технологического контроля и могли быть интегрированы в автоматизированные системы радиационного контроля (АСРК).

Разработанный комплекс радиометров-спектрометров представляет собой новое поколение отечественных автоматизированных приборов для радиационного технологического контроля, превосходящих по своим характеристикам зарубежные аналоги и позволяющих получать данные, необходимые для контроля герметичности основных защитных барьеров атомных энергетических установок как при нормальных условиях эксплуатации, так и при нарушении условий нормальной эксплуатации. Полномасштабная разработка комплекса была выполнена под контролем и с соблюдением всех норм и требований нормативных документов РФ.

Радиометры-спектрометры могут работать как в составе автоматизированных систем радиационного контроля (АСРК), так и в автономном режиме на атомных станциях и других объектах ядерной отрасли. Режим работы радиометров-спектрометров — непрерывный, длительный.

Общие технические характеристики комплекса
Диапазон энергий измеряемого гамма-излучения от 0.05 до 3 МэВ
Интегральная нелинейность спектрометрического тракта, не более 1%
Максимальная входная статистическая загрузка спектрометрического тракта, не менее 100000 имп/с
Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении объемной активности ±50%
Нестабильность характеристики преобразования спектрометрического тракта за 24 ч непрерывной работы, не более 2%
Время установления рабочего режима системы, не более 30 минут
Напряжение питания от промышленных сетей переменного тока частотой от 48 до 51 Гц, В 176…253
Потребляемая мощность, не более 100 ВА

Общими преимуществами разработанных радиометров-спектрометров являются:

  • технологическое исполнение, обеспечивающее длительную работоспособность в жестких условиях эксплуатации на промышленных объектах;
  • высокая степень унификации всего комплекса разработанных технических средств, что резко сокращает номенклатуру ЗИП, значительно снижает затраты на обучение персонала и облегчает техническое обслуживание в процессе эксплуатации;
  • применение современных методических решений (цифровая обработка сигналов, применение новых типов детекторов с кристаллами LaBr3(Ce), использование аналитических фильтров и высокоселективных сорбентов, специальные алгоритмы функционирования и др.) с целью обеспечения информативности и высокой степени достоверности контроля;
  • возможность достижения относительно высокого энергетического разрешения (не более 3,5% по Cs-137) без применения сложных и дорогостоящих специальных криогенных установок для охлаждения детекторов;
  • полноценный спектрометрический режим измерений с получением и использованием амплитудного распределения импульсов для всего аппаратурного спектра энергий;
  • построение математической модели и обработка каждого аппаратурного гамма-спектра, включая идентификацию изотопного состава с возможностью распознавания реального вклада отдельных радионуклидов в аппаратурный спектр;
  • расчет значений объемной активности всех обнаруженных радионуклидов с динамическим учетом фона;
  • расчет погрешности измерения значений объемной активности при Р=0.95 и оценка значений минимальной измеряемой активности для заданных радионуклидов;
  • наличие в составе каждого изделия современного мощного встроенного технологического компьютера, позволяющего реализовывать сложные алгоритмы автоматического функционирования и обработки спектрометрической информации;
  • сохранение результатов обработки и диагностической информации в ЛБД радиометра-спектрометра;
  • обеспечение контроля в темпе процесса, с автоматическим повышением оперативности выдачи результатов при возрастании активности в контролируемой среде.

В своей методической основе радиометры-спектрометры нацелены в основном на информативный контроль набора радионуклидов-реперов, имеющих относительно высокую активность в контролируемых радиоактивных средах, обладающих удобными ядерно-физическими характеристиками для проведения измерений и дающих необходимую информацию о состоянии объекта контроля. Радиометры-спектрометры разработаны с учетом методологических решений защищенных Авторскими свидетельствами на изобретения:  № 1666996 «Способ автоматического измерения активности радионуклидов в потоке вещества и устройство для его реализации»;  №1123390 «Способ контроля радионуклидов в аэрозольных выбросах»;  №1151102 «Способ контроля радионуклидов в газообразных средах по реперному изотопу»;  №1266324 «Способ контроля радионуклидов в газообразных выбросах по реперному изотопу».

Радиометры-спектрометры прошли испытания в целях утверждения типа средств измерений (СИ) с занесением в государственный реестр СИ РФ, процедуры обязательной сертификации в области использования атомной энергии (ОИАЭ) с выдачей Сертификатов ОИАЭ и удовлетворяют требования к изделиям класса безопасности 3Н по НП-001-15. Код продукции — ОКПД2 26.51.41.130.