Назначение
Радиометры гамма-излучения спектрометрические для мониторинга жидких сред РСКВ-01 (далее по тексту — радиометры РСКВ-01) предназначены для обнаружения в потоке жидкости гамма-излучающих радионуклидов, их идентификации и определения объемной активности.
Основные области применения радиометров:
• контроль питьевой воды на водозаборах;
• экологический мониторинг;
• контроль сточных вод на АЭС и других предприятиях, использующих в своих технологиях гамма-излучающие радионуклиды.
Описание
В основу работы радиометров РСКВ-01 положен принцип преобразования энергии гамма-квантов в чувствительном объеме сцинтилляционного детектора в электрические импульсы пропорциональной амплитуды с последующей их регистрацией и анализом многоканальным амплитудным анализатором. Гамма-спектр является исходной информацией для идентификации гамма-излучающих радионуклидов, а также для расчета их объемной активности.
Радиометры могут выпускаться в различных исполнениях. Общее название радиометров: «Радиометры- спектрометры гамма -излучения для мониторинга жидких сред «РСКВ-01». . Примеры записи обозначения радиометров в соответствии с вариантами исполнения приведены в таблице 1.
Таблица. 1
| Наименование и условное обозначение | Обозначение | Характеристика варианта исполнения |
| Радиометр гамма-излучения спектрометрический для мониторинга жидких сред РСКВ-01 | ДЦКИ.411168.006 | Радиометр в комплектации - измерительная камера; - пульт ПВЦ-03; - АРМ оператора. |
| Радиометр гамма-излучения спектрометрический для мониторинга жидких сред РСКВ-01 | ДЦКИ.411168.006-01 | Радиометр в комплектации: - измерительная камера; - пульт ПВЦ-03 |
| Радиометр гамма-излучения спектрометрический для мониторинга жидких сред РСКВ-01 | ДЦКИ.411168.006-02 | Радиометр в комплектации: - измерительная камера; - АРМ оператора. |
Функционально в состав радиометров РСКВ-01 входят следующие основные изделия:
- измерительная камера;
- устройство детектирования гамма-излучения сцинтилляционное УДС-ГЗ,
- узел водоподготовки,
- пульт управления ПВЦ-03,
- АРМ оператора.
Общий вид радиометра полной комплектации приведен на рисунке 1.
Измерительная камера выполнена в виде сборной конструкции, на внешнем кожухе которой смонтирован узел водоподготовки, а внутри установлена емкость с детектором УДС-ГЗ, окруженная свинцовыми защитными блоками, из которой выведены три патрубка. Сверху измерительная емкость закрыта раздвигающимися крышками, выполненными из свинца. Измерительная камера установлена на четырех регулируемых опорах, позволяющих выставлять ее в горизонтальной плоскости по уровню при монтаже.
Измерительная ёмкость предназначена для обеспечения непрерывного и равномерного протекания измеряемого потока контролируемой жидкости вокруг блока УДС-ГЗ в необходимой геометрии их взаимного расположения.
Конструктивно емкость выполнена в виде проточной камеры из нержавеющей стали объемом 30 л с колодцеобразным углублением под сцинтилляционный детектор УДС-ГЗ. Свинцовые защитные блоки, окружающие емкость со всех сторон, предназначены для снижения влияния внешнего фона во время измерений.
Через входной патрубок в емкость поступает контролируемая жидкость;
Выходной патрубок препятствует переливанию контролируемой жидкости выше расчетного уровня;
Технологический слив служит для полного слива жидкости из емкости.
На верхней крышке емкости находится пробка, которая вывинчивается при сливе жидкости из емкости во избежание возникновения разрежения.
1 — Узел водоподготовки
2 — Измерительная камера с установленным в ней устройством детектирования УДС-ГЗ
3 — Пульт управления ПВЦ-03
4 — АРМ оператора
Рисунок 1 — Общий вид радиометра полной комплектации
Блок УДС-ГЗ предназначен для регистрации гамма-квантов, испускаемых протекающей водой, и формирования электрических импульсов с амплитудами, пропорциональными их энергиям. Функционально УДС-ГЗ включает в себя сцинтилляционный детектор и спектрометрический амплитудно-цифровой преобразователь (АЦП). Сцинтилляционный детектор выполнен на основе кристалла Nal(Tl) размером (63 х 160) мм.
АЦП предназначен для измерения (оцифровки) амплитуд импульсов, формирования в своей цифровой памяти их статистических распределений (спектров) и передачи на внешние устройства (например, пульт или компьютер) спектров для их дальнейшей обработки.
Узел водоподготовки предназначен для грубой очистки воды, поступающей в измерительную емкость, и состоит из трех магистралей, соединенных с внешней линией подачи воды. Две магистрали являются резервными и задействуются попеременно в зависимости от состояния сетчатого фильтра рабочей магистрали. Рекомендуется один раз в квартал переключаться на новую магистраль и производить очистку загрязненного фильтра.
Пульт управления ПВЦ-03 предназначен для приема измерительной информации из блока детектирования, ее обработки по соответствующим алгоритмам для определения условной удельной активности (по Cs-137) радионуклидов, находящихся в измеряемом потоке воды, и сигнализации в случае, если величина активности превысит заданные пороги. Кроме этого, пульт управления ПВЦ-03 отображает на своем дисплее текущую измерительную информацию, имеет возможность хранить ранее измеренные спектры и передавать необходимую информацию на удаленный компьютер. Пульт управления ПВЦ-03 также обеспечивает низковольтным питанием УДС-ГЗ. Питание подается по тому же кабелю, по которому производится последовательная связь. Пульт управления ПВЦ-03 имеет возможность подключения кабеля Ethernet для передачи измеренной информации на АРМ оператора.
АРМ оператора представляет собой компьютер с установленным на нем специализированным программным обеспечением (ПО), включающим в себя:
■ ПО радиометрического мониторинга;
■ ПО для обработки спектров;
■ базу данных спектров и результатов измерений.
ПО радиометрического мониторинга WaterMon считывает спектры из памяти панельного компьютера ПВЦ-03, формирует базу данных спектров и результатов измерений, а также позволяет визуализировать зависимость удельной активности контролируемой среды в пересчете на нуклид Cs-137 от времени.
В качестве ПО для обработки спектров может использоваться LSRMWater, SpectraLineWater или им аналогичное. ПО для обработки спектров позволяет вызывать спектры из базы данных, проводить идентификацию нуклидов и расчёт удельной активности контролируемой среды.
Часть гамма-квантов, испускаемых потоком воды, протекающей через измерительную емкость, регистрируется в чувствительном объеме сцинтиллятора, преобразуется при помощи ФЭУ и усилителя в электрические импульсы, амплитуда которых пропорциональна энергии гамма-квантов.
При помощи АЦП происходит преобразование амплитуд импульсов в цифровые коды, которые в виде спектра накапливаются в буферной памяти АЦП.
Спектры из АЦП передаются по последовательному каналу в пульт ПВЦ-03 для обработки. В спектрах содержится качественная и количественная информация о распределении зарегистрированного излучения по энергиям, на основании которой можно с определенной точностью делать вывод о составе и активности радионуклидов, содержащихся в измеряемом потоке воды.
Измерение спектров производится в циклическом режиме, т.е. происходит последовательное непрерывное накопление спектров в памяти пульта управления ПВЦ-03. Экспозиция (время одного цикла измерения) задается программно через меню панельного компьютера пульта.
По окончании каждого цикла измерения производится подсчет усредненной удельной активности воды, протекшей за время экспозиции через емкость, в пересчете на нуклид Cs-137. Измеренное значение активности сравнивается с пороговыми значениями, хранящимся в энергонезависимой памяти пульта. Пороговые значения активности устанавливается программно через меню панельного компьютера пульта. Программное обеспечение панельного компьютера позволяет устанавливать два уровня порогов:
■ предупредительный (warning);
■ аварийный (alarm).
При превышении предупредительного порога мигает зелёная лампа.
При превышении аварийного порога мигает красная лампа и срабатывает звуковая сигнализация.
При нормальной работе радиометра зеленая лампа горит ровным светом.
Передача накопленных спектров из пульта управления ПВЦ-03 в АРМ оператора может производиться непосредственно через Ethernet. Переданные спектры записываются в базу данных, находящуюся в АРМ оператора.
Радиометр может быть поставлен в неполной комплектации: без пульта ПВЦ-03 или без АРМ оператора. В случае поставки радиометра без пульта управления ПВЦ-03, функции пульта частично несёт АРМ оператора. В случае поставки радиометра без АРМ оператора радиометр лишается спектрометрических функций. Комплект поставки оговаривается в договоре поставки оборудования.
Технические характеристики
Основные технические и метрологические характеристики радиометра РСКВ-01 приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование характеристик | Значения |
| 1. Диапазон регистрируемых энергий, МэВ | от 0,05 до 3 |
| 2. Относительное энергетическое разрешение по линии гамма-излучения с энергией 662 кэВ (Cs-137), ОСГИ в точечной геометрии (расстояние - 100 мм), % | не более 10,5 |
| 3. Предел основной относительной погрешности измерения энергии в диапазоне регистрируемого излучения (интегральная нелинейность), % | ±1 |
| 4. Максимальная входная статистическая загрузка, с-1 | не менее 5x104 |
| 5. Эффективность регистрации в пике полного поглощения гамма-излучения с энергией 662 кэВ (Cs-137), ОСГИ в точечной геометрии (расстояние — 100 мм), имп/квант | не менее 0,002 |
| 6. Эффективность регистрации в пике полного поглощения по линии гамма-излучения с энергией 662 кэВ (Cs-137) в рабочей геометрии, имп/квант | не менее 0,005 |
| 7. Минимальная регистрируемая объемная активность радионуклида Cs-137 в образцовом растворе в рабочей геометрии для времени измерения 1ч, Бк/л | не более 0,5 |
| 8. Предел основной относительной погрешности определения объемной активности Cs-137, % | ±10 |
| 9. Предел дополнительной погрешности, обусловленной отклонением напряжения питания в пределах от 187 до 242 В, % | ±1 |
| 10. Временная нестабильность характеристики преобразования за 24 ч, %. | не более 1 |
Окончание таблицы 2
| Наименование характеристик | Значения |
| 11. Время установления рабочего режима, мин. | не более 30 |
| 12. Время непрерывной работы, ч. | не менее 24 |
| 13. Электропитание: - напряжение - переменное, В - частота, Гц - потребляемая мощность, В-А | 220+22-33 50±1 не более 50 |
| 14. Условия эксплуатации: - диапазон рабочих температур, °C - атмосферное давление, кПа - относительная влажность воздуха, % | от +5 до +35 от 84 до 106,7 не более 75 при t=30°C без конденсации влаги |
Характеристики радиометров РСКВ-01 по н.п. 1—5, 7—12 определяются по источнику типа ОСГИ, расположенному на оси симметрии детектора на расстоянии 100 мм от торцевой поверхности упаковки кристалла детектора;
Характеристики радиометров РСКВ-01 по п. 6 определяется по образцовому раствору радионуклида 137Cs, в рабочей геометрии.
Для других радионуклидов аналогичные параметры определяются в соответствии с МВИ, учитывающей конкретные условия эксплуатации прибора.
Габаритные размеры и масса основных составных частей радиометра РСКВ-01 приведены в табл.З.
Таблица 3
| Обозначение | Наименование | Г абаритные размеры, не более мм | Масса, не более кг |
| ДЦКИ.411168.006 | Радиометр РСКВ-01 в сборе | 984x586x852 | 600 |
| ДЦКИ.425681.025 | Пульт управления ПВЦ-ОЗ | 400x217x486 | 16,5 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится графически или специальным штемпелем на титульном листе Руководства по эксплуатации радиометра РСКВ-01 и методом сеткографии на лицевой стороне радиометра.
Комплектность
В комплект поставки радиометров РСКВ-01 должны входить устройства, изделия и эксплуатационная документация, указанные в табл.З.
Таблица 3
| Обозначение | Наименование | Кол. | Примечание |
| ДЦКИ.411168.006____ | Радиометр гамма-излучения спектрометрический для мониторинга жидких сред РСКВ-01 в составе: | 1 | |
| - | Измерительная камера с установленным узлом водоподготовки | 1 | |
| ДЦКИ.418223.026 | Устройство детектирования гамма-излучения сцинтилляционное УДС-ГЗ | 1 | |
| ДЦКИ.425681.006 | Пульт ПВЦ-03 | 1 | Поставка определяется договором |
| - | АРМ оператора: | 1 |
| - | Комплект монтажных частей | 1 |
| ДЦКИ.301553.004-01 | Устройство дистанцирное УД-1 | 1 | |
| Комплект эксплуатационной документации и программного обеспечения согласно ведомости ДЦКИ.412223.006 ВЭ | 1 | |
| ДЦКИ.411168.006 ВЭ | Ведомость эксплуатационных документов | 1 | |
| - | Ключ защиты программного обеспечения | 1 | |
| ДЦКИ.411975.006 | Упаковка | 1 | |
Поверка
Поверка радиометров РСКВ-01 осуществляется в соответствии с Методикой поверки, изложенной в документе «Руководство по эксплуатации. Радиометры- гамма-излучения спектрометрические для мониторинга жидких сред РСКВ-01» ДЦКИ.411168.006 РЭ, раздел 4, согласованной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им.Д.И. Менделеева» в июне 2009 г.
Основными средствами при первичной и периодической поверках являются:
- источники фотонного излучения спектрометрические радионуклидные закрытые эталонные ОСГИ-3 не ниже 2-го разряда по ГОСТ 8.033-96 активностью от 104до5*104 Бк.
Межповерочный интервал — 2 года.
Поверка может осуществляться территориальными органами Ростехрегулирования и метрологическими службами юридических лиц, аккредитованными в установленном порядке на право поверки данного типа средств измерений.
Нормативные документы
| Обозначение | Наименование |
| ГОСТ 4.59-79 | «Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей». |
| ГОСТ 26874-86 | «Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров». |
| ГОСТ 27451-87 | «Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия». |
| ГОСТ 8.033-96 «ГСИ | «Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников». |
| ДЦКИ.411168.006 ТУ | Радиометры гамма-излучения спектрометрические для мониторинга жидких сред РСКВ-01. Технические условия». |
«
Заключение
Тип радиометров гамма-излучения спектрометрических для мониторинга жидких сред РСКВ-01 утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства, в эксплуатации и после ремонта согласно государственной поверочной схеме по ГОСТ 8.033-96.
25234-03
