Назначение
Устройства детектирования объемной активности радиоактивных аэрозолей УДАС-03ПС «ДУГА» (далее по тексту - устройство детектирования УДАС-03ПС) предназначены для непрерывных измерений объемной активности радиоактивных альфа,- бета- , гамма-излучающих аэрозолей в воздухе как в автономном режиме, так и в составе автоматизированных систем радиационного контроля.
Описание
Принцип действия устройства детектирования УДАС-03ПС основан на отборе проб и измерении активности проб. Отбор проб осуществляется методом прокачивания контролируемого воздуха через фильтрующую ленту с помощью внешнего устройства. Прибор обеспечивает измерение расхода и объема воздуха, прокачанного через фильтр. Измерение активности проб производится путем регистрации альфа-, бета- и гамма-излучения радионуклидов, осажденных на фильтр, блоком детектирования на основе сцинтилляционного монокристалла орто-германата висмута Bi4Ge3O12(BGO) и сцинтилляционной пластмассы с напылением порошка CsI(Tl). Объемная активность аэрозолей в воздухе определяется путем обработки информации об измеренной активности осажденных на фильтрующую ленту радионуклидов и измеренного объема прокачанного воздуха.
Устройство детектирования УДАС-03ПС состоит из:
- блока детектора БДАС-01Ф ТНЯИ.412123.002
- блока управления и обработки «ДУГА-ЭЛ» АФБИ.426230.100
Блок детектора помещается в металлический короб с датчиком вскрытия, закрывающийся на ключ, со свинцовой защитой (опция). В его состав входят
• датчик потока
• датчик разности давления
• фосфич детектор для регистрации радиоактивного излучения
• система подачи фильтрующей ленты
Фосфич детектор содержит две пары, состоящие из пластины пластикового сцинтиллятора с напылением порошка CsI(Tl) и кристалла ортогерманата висмута (BGO), фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), делитель и предусилитель. Кассета с фильтром помещается между парами, что повышает эффективность регистрации и позволяет регистрировать излучение в телесном углу, близком к 4п. Схема детектирующей части приведена на рис. 1.
В состав пластического сцинтиллятора входят элементы с малым Z, что обуславливает его незначительную эффективность регистрации гамма квантов и высокую эффективность регистрации бета-частиц. Сцинтиллятор CsI(Tl) обеспечивает высокую эффективность регистрации альфа- излучения и практически не чувствителен к бета- и гамма- излучению . Неорганический сцинтиллятор Bi4Ge3O12 (BGO) содержит элементы с большим Z (Bi - 83, Ge - 32,O - 8) и обеспечивает высокую эффективность регистрации гамма-квантов. Время высвечивания в пластическом сцинтилляторе составляет 2-10нс, в BGO- 300 нс, в CsI(Tl) - 700 нс, эта особенность позволяет регистрирующей части спектрометра идентифицировать сигналы детектора.
Для уменьшения фонового излучения применена защита блока детектирования пластинами из свинца толщиной 3,5 см.
Рисунок 1 - Схема детектора типа фосфич
Блок управления и обработки помещается в промышленный шкаф фирмы ENSTO из тонколистовой стали, запирающийся на ключ. Шкаф имеет степень защиты при закрытых дверях не ниже IP65. Обслуживание шкафа одностороннее. Шкаф оборудован датчиком вскрытия.
В верхней части установлен каркас с блоками сбора и обработки информации и блоком управления:
- Блок высокого напряжения БВН. Предназначен для формирования высокого напряжения для ФЭУ.
- Блок усилителя формирователя БФУ-2. Предназначен для усиления и формирования сигнала, поступающего с предусилителя.
- Блок АЦП-Спк. Данный блок преобразует аналоговый сигнал, поступающий со спектрометрического усилителя, в цифровой код и передает его в контроллер БУО.
- Блок АЦП-Бк. Данный блок преобразует аналоговый сигнал, поступающий с быстрого усилителя, в цифровой код и передает его в контроллер БУО.
- Блок преобразования АЦП ДП и ДРД. Данный блок преобразует аналоговый сигнал, поступающий с датчиков потока и разности давления, в цифровой код и передает его в контроллер БУО.
- Промышленный компьютер PC/104 Vortex86. Предназначен для хранения и обработки информации, а также для осуществления связи с другими внешними устройствами.
В нижней секции шкафа установлен блок питания Q-12OE.
На нижней панели установлены кабельные вводы.
Устройство детектирования УДАС-03ПС обеспечивает непрерывность процесса измерения объемной активности альфа-, бета-, гамма- излучающих радионуклидов в воздухе в реальном времени с компенсацией фонового излучения, оперативное представление в любой момент времени информации получаемой от устройства детектирования во внешнюю информационную сеть, быструю адаптацию к изменениям уровней радиации, сбор, обработку и хранение информации. Прибор обеспечивает также непосредственное электронное измерение расхода воздуха с сигнализацией о пониженном или повышенном расходе. Расчеты активности на аэрозольном фильтре и объемной активности воздуха выполняются с использованием специального спектрометрического программного обеспечения “DUGA”.
Блок детектора БДАС-01Ф
Блок управления и обработки «ДУГА-ЭЛ»
Наклейки и клейма с серийным номером, датой выпуска и знаком утверждения типа размещены с обратной стороны дверцы шкафа в правом нижнем углу.
Рисунок 2 - Фотография общего вида устройства детектирования объемной активности радиоактивных аэрозолей УДАС-03ПС «ДУГА».
Программное обеспечение
Программное обеспечение установлено на промышленном компьютере PC/104 Vortex86, находящемся в блоке управления и обработки «ДУГА-ЭЛ», Программное обеспечение производит измерение и расчет объемной активности альфа, бета и гамма активных аэрозолей, определяет расход контролируемой среды, управляет световой и звуковой сигнализацией при превышении установленных порогов, обеспечивает вывод на табло индикации текущих значений ОА альфа, бета и гамма излучающих аэрозолей, а так же текущих значений расхода среды и параметров самодиагностики. Программное обеспечение позволяет передавать результаты измерений и данные по каналам RS-485 и Ethernet, хранить в циклическом архиве не менее 350 результатов измерений, производит автоматическую самодиагностику, контролирует возможные сбои оборудования, а при их возникновении соответствующая информация передаётся в статусных данных устройства. Для защиты передаваемых данных от искажений используется контрольная сумма.
Программный комплекс обеспечивает доступ к установкам программ и информации через системную авторизацию (через имя пользователя и пароль), предоставляет для взаимодействия с пользователем дружеский оконный интерфейс, который не допускает ошибочных действий персонала, обеспечивает авторизованный доступ (через имя пользователя и пароль) персоналу для калибровки устройства и выбора режимов работы устройства влияющих на безопасность и метрологические характеристики.
Описание основных функций и идентификационные данные прикладного программного обеспечения устройства детектирования объемной активности радиоактивных аэрозолей УДАС-03ПС «ДУГА» представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии | Цифровой идентификатор программного обеспечения | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| Программный модуль сбора и обработки аппаратурных данных «sadcdrv» | sadcdrv | 2.1 и выше (до 2.99) | E15C2056F8A2C18604 41A9B64F3CCA88 | MD5 |
| Программный модуль отображения, калибровки и настройки «DugaMonitor» | DugaMonitor | 2.1 и выше (до 2.99) | D92651D3EED907EFE DDF438A501EC5BD | MD5 |
Примечание. Контрольная сумма файлов относится к текущей версии (2.1) программного
обеспечения.
Уровень защиты программного обеспечения устройства детектирования объемной активности радиоактивных аэрозолей УДАС-03ПС «ДУГА» от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует классу C в соответствии с МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Основные технические характеристики устройства детектирования УДАС-03ПС приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Рабочий диапазон энергий регистрируемого альфа-излучения, МэВ | от 3,0 до 8,0 |
| Фон по альфа-каналу, с-1, не более | 0,05 |
| Эффективность регистрации альфа-излучения радионуклида 239Pu для источников типа 1П9, с-1Бк-1, не менее | 0,15 |
| Эффективность регистрации альфа-излучения радионуклида 239Pu для источников на аэрозольных фильтрах, с-1-Бк-1, не менее | 0,10 |
| Диапазон измерения объемной активности радиоактивных альфа- излучающих аэрозолей, 239Pu, Бк/м3 | 10-3 - 106 |
| Пределы основной относительной погрешности измерения объемной активности альфа-излучающих аэрозолей, % - в диапазоне измерения 10-3 - 10-1 Бк/м3 - в диапазоне измерения 10-1 - 106 Бк/м | ±50 ±30 |
Продолжение таблицы 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Рабочий диапазон энергий регистрируемого бета-излучения, МэВ | 0,1-2,5 |
| Фон по бета-каналу, с’1, не более | 2,0 |
| Эффективность регистрации бета-излучения радионуклида 14С для источников типа ОРИБИ, с’1Бк’1, не менее | 0,12 |
| Эффективность регистрации бета-излучения радионуклида 90Sr+90Y для источников типа 1СО, с-1Бк-1, не менее | 0,25 |
| Эффективность регистрации бета-излучения радионуклидов 90Sr+90Y на аэрозольном фильтре, с-1Бк-1, не менее | 0,35 |
| Диапазон измерения объемной активности радиоактивных бета- излучающих аэрозолей, Sr90+Y90, Бк/м3 | 10-2 -106 |
| Пределы основной относительной погрешности измерения объемной активности бета- излучающих аэрозолей, % | ±30 |
| Рабочий диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения, МэВ | 0,06-3 |
| Фон по гамма-каналу, с-1, не более | 20 |
| Эффективность регистрации гамма-излучения -радионуклида 137 Cs для источников типа ОСГИ-3, с-1Бк-1, не менее -радионуклида 60Со для источников типа ОСГИ-3, с-1Бк-1, не менее | 0,20 0,20 |
| Диапазон измерения объемной активности радиоактивных гамма- излучающих аэрозолей, Бк/м3 | 10-2 - 106 |
| Пределы основной относительной погрешности измерения объемной активности гамма - излучающих аэрозолей, % | ±30 |
| Пределы дополнительной относительной погрешности, вызванной изменением климатических факторов в рабочих условиях эксплуатации, %, - температуры; - относительной влажности воздуха | ±10 ±10 |
| Контролируемый расход воздуха с погрешностью не более 10%, л/мин | 10 - 200 |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 15 |
| Время непрерывной работы за вычетом времени установления рабочего режима, ч, не менее | 24 |
| Нестабильность эффективности регистрации альфа-, бета-и гамма-излучения за 24 ч, %, не более | ±10% |
| Габаритные размеры -блок управления и обработки, ДхШхВ, мм -блок детектора, ДхШхВ, мм | 270x315x430 300x500x500 |
| Масса, кг, не более -блок управления и обработки, -блок детектора ( с защитой) | 8 55 |
| Питание от сети переменного тока: Напряжение, В Частота, Гц Потребляемая мощность, ВА, не более | + 10%+10% 220-15% 50±2 150 |
| Условия эксплуатации: Рабочий диапазон температуры воздуха, оС Атмосферное давление, кПа, Относительная влажность воздуха при 35 оС, %, не более | от 0 до +55 101,3(+5,4;-15,3) 80 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 20000 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
Знак утверждения типа
наносится на блок управления и обработки устройства детектирования УДАС-03ПС методом шелкографии и на титульный лист Руководства по эксплуатации АФБИ. 426230.010.РЭ методом компьютерной графики.
Комплектность
В комплект поставки устройств детектирования УДАС-03ПС входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 3.
Таблица 3
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Блок детектора БДАС-01Ф | ТНЯИ.412123.002 | 1 |
| Датчик расхода | AWM720P1 | 1 |
| Датчик давления | 142PC150 | 1 |
| Блок управления и обработки «ДУГА-ЭЛ» в составе | АФБИ.426230.100 | 1 |
| Комплект жгутов | АФБИ. 426230.201 | 1 |
| Расходные материалы (фильтр типа СФЛ) | ТУ EE.21OO4367.TS6:97 | 5 м |
| Специальный картридж для установки твердых источников (1П9, 1СО, ОСГИ) | ТНЯИ.755473.004 | 1 |
| Ведомость ЗИП (по заказу)* | АФБИ. 426230.010.ЗИ | 1 |
| Комплект ЗИП (по заказу)* | АФБИ. 426230.301 | 1 |
| Руководство по эксплуатации | АФБИ. 426230.010.РЭ | 1 |
| Формуляр | АФБИ. 426230.010.ФО | 1 |
| Методика поверки | МП 2101- 0001-2013 | 1 |
Примечание
*) Количественный состав ЗИП определяется Спецификацией поставки оборудования или Договором на поставку.
Поверка
осуществляется по документу МП 2101-0001-2013 «Устройства детектирования объемной активности радиоактивных аэрозолей УДАС-03ПС «ДУГА» Методика поверки», утверждённому ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в июне 2013 г.
Основные средства поверки:
- эталонные (образцовые) не ниже 2-го разряда по ГОСТ 8.033-96 альфа-, бета-, и гамма - источники активностью от 5-101 до 5-104Бк с погрешностью не более ±6%:
- альфа-излучения типа 1П9 с радионуклидом 239Pu,
- бета-излучения типа 1СО с радионуклидами 90Sr+90Y,
- гамма-излучения типа ОСГИ-3 с радионуклидами 137Cs и 60Co;
- расходомер-счетчик газа по ГОСТ Р 8.618-2006, пределы измерения от 1 до 1000 л/мин, предел допускаемой погрешности измерения ±4%.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Сведения о методах измерений
АФБИ. 426230.010.РЭ «Устройства детектирования объемной активности радиоактивных аэрозолей УДАС-03ПС «ДУГА». Руководство по эксплуатации»
Методика выполнения измерений (МВИ). Объемная активность альфа-излучающих радиоактивных аэрозолей в воздушной среде на радиационно-опасных производствах. Свидетельство об аттестации методики радиационного контроля № 45540.0В499 выдано ФГУП «ВНИИФТРИ» 25.03.2010 г.
Методика выполнения измерений (МВИ). Объемная активность бета-излучающих радиоактивных аэрозолей в воздушной среде на радиационно-опасных производствах. Свидетельство об аттестации методики радиационного контроля № 45540.9В500 выдано ФГУП «ВНИИФТРИ» 25.03.2010 г.
Методика выполнения измерений (МВИ). Объемная активность гамма-излучающих радиоактивных аэрозолей в воздушной среде на радиационно-опасных производствах. Свидетельство об аттестации методики радиационного контроля № 45540.0В498 выдано ФГУП «ВНИИФТРИ» 25.03.2010 г.
Методика выполнения измерений (МВИ). Объемная активность гамма-излучающих радиоактивных аэрозолей в технологических средах и выбросах радиоактивных объектов. Свидетельство об аттестации методики радиационного контроля № 400940.0И267 выдано ФГУП «ВНИИФТРИ» 12.07.2010 г.
Нормативные документы
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия
ГОСТ 22251-89 Средства измерений объемной активности искусственного радиоактивного аэрозоля. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 8.033-96 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников
ГОСТ 8.090-79 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений объемной активности радиоактивных аэрозолей.
ГОСТ Р 8.654-2009 ГСИ. Требования к программному обеспечению.
Устройства детектирования объемной активности радиоактивных аэрозолей УДАС-03ПС «ДУГА». Технические условия ТУ 4262-019-11273161-12 (АФБИ 426230.010.ТУ)
