Назначение
Радиометр-спектрометр для контроля объемной активности аэрозолей МАГ-031 (далее радиометр-спектрометр МАГ-031) предназначен для автоматизированного измерения объёмной активности реперных радионуклидов в аэрозольной фазе в воздухе систем вентиляции и в воздухе технологических помещений.
Описание
Принцип действия радиометра-спектрометра МАГ-031 основан на регистрации спектра амплитудного распределения гамма-излучения, испускаемого радионуклидами находящимися в аэрозольной фазе и осажденными на аналитическом фильтре АФА, определении скорости счета импульсов в пиках полного поглощения гамма-квантов с энергиями Ei и расчета объемной активности идентифицированных по Ei радионуклидов, с учетом эффективности регистрации гамма-квантов в пиках полного поглощения, которая устанавливается предварительно экспериментальным путем. Все операции производятся с использованием программного обеспечения ЛКВШ 10.359.0000.00 01.
Применяется «совмещенный» режим измерения, т.е. когда одновременно с накоплением активности на фильтре ведется измерение. Алгоритм вычисления значений объемной активности включает и определение объема контролируемой среды, прокачанного через фильтр на каждом шаге цикла измерений, на основании измеренных значений объемного расхода.
Радиометр-спектрометр изготавливается в двух модификациях (исполнениях) МАГ-031 и МАГ-031-01, которые имеют унифицированное конструктивное исполнение и отличаются только типом используемого устройства детектирования.
В состав радиометра-спектрометра входят следующие основные модули:
- модуль свинцовой пассивной защиты от внешнего фонового излучения с геометрией 4п, закрепленный на стальной рамной конструкции ;
- фильтродержатель для аналитического аэрозольного фильтра;
- устройство детектирования гамма-излучения сцинтилляционное цифровое:
• УДС-ГЦ-В380-38х38-485-АС - модификация МАГ-031;
• УДС-ГЦ-63х63-485-АС - модификация МАГ-031-01;
- устройство измерения объемного расхода контролируемой среды (расходомер);
- спектрометрический технологический многоканальный анализатор (СТМА) с встроенным технологическим контроллером.
Радиометр-спектрометр относится к изделиям мелкосерийного производства, для которых операции по окончательной сборке, наладке и настройке могут быть проведены только на месте эксплуатации в составе конкретного производственного объекта.
Для каждого варианта исполнения радиометра-спектрометра предусмотрено специальное «посадочное место» для размещения источников гамма-излучения типа ОСГИ-Р (№ г/р 40714-09), предназначенных для выполнения процедур периодической поверки.
Работа радиометра-спектрометра осуществляется под управлением оператора с ЭВМ (или оператором АРМ, при использовании радиометра-спектрометра в составе системы радиационного контроля).
Все операции по обработке аппаратурных гамма-спектров (построение математической модели спектра, идентификация изотопного состава, расчет значений объемной активности отдельных радионуклидов и оценка погрешности определения этих значений при доверительной вероятности Р=0.95) полностью автоматизированы и проводятся в СТМА-01 с использованием специально разработанного программного обеспечения - СПО.
Общий вид радиометра-спектрометра представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Общий вид радиометра-спектрометра МАГ-031 (МАГ-031-01)
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) радиометра-спектрометра включает встроенное ПО, установленное на контроллере технологического анализатора СТМА-01 и прикладные программы, входящие в состав комплекса ПО для технического обслуживания (ТО) и установленные на внешней (по отношению к изделию) ПЭВМ.
Встроенное 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 и обработку гамма-спектров, передачу от подчиненного узла результатов обработки по технологической сети RS-485 с использованием протокола Modbus/RTU в ПК.
Прикладное ПО для технического обслуживания, функционирующее на ПЭВМ, обеспечивает:
- передачу данных и команд по технологической сети RS-485 с ПЭВМ на СТМА-01;
- контроль аппаратных средств (блоков) радиометра-спектрометра;
- управление режимами функционирования радиометра-спектрометра;
- отображение полученного (измеренного) энергетического распределения регистрируемого излучения;
- расчет и отображение на экране оператора значений объемной активности радионуклидов;
- предотвращение несанкционированного доступа к настроечным параметрам радиометра-спектрометра.
ПО радиометра-спектрометра с точки зрения влияния на его метрологические характеристики разделено на две части:
- метрологически значимые модули;
- метрологически не значимые модули.
Перечень метрологически значимых модулей ПО приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Метрологически значимые модули ПО радиометра-спектрометра
| _ | Наименование программного модуля | Идентификационное наименование программного обеспечения |
| 1 | «Встроенное ПО», установленное на контроллере технологического анализатора СТМА-01 | MAG-031 |
| 2 | 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. Входит в состав комплекса ПО для технического обслуживания (ТО) и установлен на внешней ПЭВМ | SPEKTR_M.exe |
| 3 | Программный модуль для автоматизации процедур периодической поверки радиометра-спектрометра. Входит в состав комплекса ПО для технического обслуживания (ТО) и установлен на внешней ПЭВМ | Poverka R-S.exe |
| Перечень метрологически не значимых модулей ПО приведен в таблиц Таблица 2 - Метрологически не значимые модули ПО радиометра-спектромет | е 2. за |
| _ | Наименование программного модуля | Идентификационное наименование программного обеспечения |
| 1 | Программный модуль для управления режимами функционирования радиометра-спектрометра. Входит в состав комплекса ПО для технического обслуживания (ТО) и установлен на внешней ПЭВМ | ctrlstma.exe |
Идентификационные данные метрологически значимых модулей ПО радиометра-спектрометра представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Идентификационные данные метрологически значимых модулей ПО радиометра-спектрометра
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии | Цифровой идентификатор программного обеспечения | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| «Встроенное ПО», установленное на контроллере технологического анализатора СТМА-01 | MAG-031 | 1.0 и выше (до 1.9) | 5DE1 | CRC16 для MODBUS/RT U |
| Комплекс программ для выполнения полного гамма-спектрометрического анализа аппаратурных спектров | SPEKTR_M.exe | 2.0 и выше (до 2.9) | D659 | CRC16 для MODBUS/RT U |
| Программный модуль для автоматизации процедур периодической поверки радиометра-спектрометра. | Poverka R-S.exe | 1.0 и выше (до 1.9) | FAF2 | CRC16 для MODBUS/RT U |
Примечание. Контрольные суммы файлов относятся к текущим версиям программного обеспечения.
Уровень защиты программного обеспечения радиометра-спектрометра от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует классу C в соответствии с МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики радиометра-спектрометра
МАГ-031 представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Основные характеристики радиометра-спектрометра
| № | Наименование характеристики | Значение |
| 1. | Диапазон регистрируемых энергий гамма-излучения, кэВ | от 50 до 3000 |
| 2. | Пределы допускаемой основной относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность), % | ±1 |
| 3. | Относительное энергетическое разрешение гамма-спектрометра для энергии 662 кэВ (по линии Cs-137), %: - для исполнения МАГ-031, не более - для исполнения МАГ-031-01, не более | 3,5 8 |
| 4. | Нестабильность характеристики преобразования спектрометрического тракта за 24 ч непрерывной работы, %, не более | 2 |
| 5. | Максимальная входная статистическая загрузка спектрометрического тракта, имп/с , не менее | 100 000 |
| 6. | Базовые значения эффективности регистрации (для энергий: 81,0 кэВ, 121,8 кэВ, 344,3 кэВ, 356,0 кэВ, 661,7 кэВ, 778,9 кэВ, 964,0 кэВ, 1173,2 кэВ и 1332,5 кэВ) в пике полного поглощения для положения «Калибровка», отн. ед.: - для исполнения МАГ-031 - для исполнения МАГ-031-01 | 1,08^10-3; 1,16Л0-3; 8,240-4; 8,040-4; 5,5Л0-4; 4,740-4; 4,Г10-4; 3,540-4; 3,0840-4 2,10^10-3;2,30^10-3; 1,93^10-3; 1,90^10-3;1,32^10-3; 1,20^10-3; 1,10^10-3; 9,940-4; 9,1Л0-4 |
| 7. | Базовые значения эффективности регистрации (для энергий: 81,0 кэВ, 165,9 кэВ, 356,0 кэВ, 661,7 кэВ, 1173,2 кэВ и 1332,5 кэВ) в пике полного поглощения для рабочей геометрии измерения аэрозольного фильтра АФА, отн. ед.: - для исполнения МАГ-031 - для исполнения МАГ-031-01 | 5,540-2; 6,1 •Ю-2; 3,0740-2; 1,7540-2; 8,8^10-3; 7,640-3. 6,2-10’2; 9,040-2; 4,640-2; 3,040-2; 1,6540-2; 1,4040-2 |
| 8. | Диапазон измерений объёмной активности радионуклида Cs-137, Бк/м3 | от 1-10-1 до 1-106 |
| 9. | Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении объемной активности, % | ±60 |
| 10. | Пределы допускаемой относительной не исключенной систематической погрешности при измерении объемной активности, % | ±7 |
| 11. | Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности характеристики преобразования: - при изменении температуры, %/оС - при изменении напряжения питания от 176 до 253 В, % | ±0,1 ±1 |
| 12. | Время установления рабочего режима, минут, не более | 30 |
Продолжение таблицы 4
| 13. | Напряжение питания от промышленных сетей переменного тока частотой 50 (±1) Гц, В | 220-44 |
| 14. | Потребляемая мощность, В •А, не более | 100 |
| 15. | Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, оС - атмосферное давление, кПа - относительная влажность воздуха, % | от 5 до 50 от 84 до 106,7 до 80 при +35оС |
| 16. | Средняя наработка на отказ, ч Средний срок службы, лет | 20 000 30 (при условии замены отдельных составных частей по мере выработки их ресурса) |
Радиометр-спектрометр имеет сейсмостойкое исполнение по категории по категории I согласно НП-031-01. По месту установки радиометр-спектрометр соответствует группе А, а по функциональному назначению исполнению 1 - по РД 25 818-87 (землетрясение 7 баллов по шкале MSK-64, высота размещения до +50 м от нулевой отметки).
По устойчивости к воздействию атмосферного давления радиометр-спектрометр соответствует группе Р1 по ГОСТ Р 52931-2008 (давление от 84 до 106.7 кПа, размещение до 1000 м над уровнем моря).
По устойчивости к воздействиям температуры и влажности окружающего воздуха ТС радиометра-спектрометра соответствуют группе В4 по ГОСТ Р 52931-2008 (температурный диапазон от плюс 5 °С до плюс 50 °С; относительная влажность окружающего воздуха до 80 % при температуре плюс 35 °С).
По устойчивости к воздействию синусоидальных вибраций радиометр-спектрометр относится к группе V4 по ГОСТ Р 52931-2008 (диапазон частот от 10 до 120 Гц, амплитуда смещения 0,15мм).
По устойчивости к электромагнитным воздействиям радиометр-спектрометр соответствует группе исполнения III и критерию качества функционирования А по ГОСТ Р 50746-2000 в условиях эксплуатации при электромагнитной обстановке средней жесткости.
По устойчивости к воздействию пыли и воды устройства детектирования радиометра-спектрометра соответствуют исполнению IP55, а СТМА-01 соответствует исполнению IP54 по ГОСТ 14254.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится:
- на маркировочную табличку (шильд), прикрепленную к корпусу радиометра-спектрометра;
- на титульный лист руководства по эксплуатации методом компьютерной графики.
Комплектность
В комплект поставки радиометра-спектрометра МАГ-031 входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 5.
Таблица 5 - Комплект поставки радиометра-спектрометра.
| Обозначение | Наименование | Кол-во | Примечание |
| ЛКВШ 06.361.0000.00 ТУ | Модификация МАГ-031 |
| Устройство спектрометрическое технологическое СТУ-031 ДЦКИ.412131.019, в составе: | 1 | См. примечание |
| Устройство детектирования гамма-излучения сцинтилляционное цифровое УДС-ГЦ-В380-38х38-485-АС | 1 |
| Устройство измерения объемного расхода газообразной среды, имеющее утвержденный тип средства измерений | 1 |
| Экран защитный ДЦКИ.305179.040 | 1 |
| Платформа ДЦКИ.301224.018 | 1 |
| Фильтродержатель ДЦКИ.301111.071 | 2 |
| Анализатор спектрометрический СТМА-01 ДЦКИ.412131.023 | 1 |
| ЛКВШ 06.361.0000.00 ТУ | Модификация МАГ-031-01 |
| Устройство спектрометрическое технологическое СТУ-031-01 ДЦКИ.412131.019-01, в составе: | 1 | См. примечание |
| Устройство детектирования гамма-излучения сцинтилляционное цифровое типа УДС-ГЦ-63х63-485-АС | 1 |
| Устройство измерения объемного расхода газообразной среды, имеющее утвержденный тип средства измерений | 1 |
| Экран защитный ДЦКИ.305179.040 | 1 |
| Платформа ДЦКИ.301224.018 | 1 | |
| Фильтродержатель ДЦКИ.301111.071 | 2 |
| Анализатор спектрометрический СТМА-01 ДЦКИ.412131.023 | 1 |
| ЛКВШ 10.359.0000.00 01 | Программное обеспечение | к-т | |
| Комплект эксплуатационных документов согласно ведомости ЛКВШ 06.361.0000.00 ВЭ (включая Методику поверки ЛКВШ 06.361.0000.00 Д3) | 1 | |
| ЛКВШ 06.361.0000.00 ВЭ | Ведомость эксплуатационных документов | 1 | |
Примечание - Технические средства радиометра-спектрометра поставляются в упаковке и таре предприятия-изготовителя с комплектом монтажных частей и комплектом ЗИП-О.
Поверка
осуществляется по документу ЛКВШ 06.361.0000.00 Д3 «Радиометр-спектрометр для контроля объёмной активности аэрозолей МАГ-031. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» в ноябре 2013 г.
При поверке применяются источники фотонного излучения радионуклидные спектрометрические закрытые типа ОСГИ-Р, № г/р 40714-09 с активностью от 104 до 105 Бк и погрешностью не более ±3 %.
Сведения о методах измерений
ЛКВШ 06.361.0000.00 РЭ «Радиометр-спектрометр для контроля объёмной активности аэрозолей МАГ-031. 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 06.361.0000.00 ТУ «Радиометр-спектрометр для контроля объёмной активности аэрозолей МАГ-031. Технические условия».
Рекомендации к применению
- при осуществлении деятельности в области использования атомной энергии;
- 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.
23802-02
