Приложение 3. Технические, метрологические и эксплуатационные требования к средствам контроля радиационной обстановки в соответствии со стандартами МЭК и ИСО

Приложение 3

(справочное)

ТЕХНИЧЕСКИЕ, МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

К СРЕДСТВАМ КОНТРОЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ

В СООТВЕТСТВИИ СО СТАНДАРТАМИ МЭК И ИСО

Общемировой опыт эксплуатации приборов КРО отражен в следующих общих положениях стандартов МЭК:

неопределенности результатов измерения имеют следующие источники:

- собственная погрешность средств измерения;

- неопределенность, обусловленная зависимостью чувствительности прибора от энергии и угла падения излучения на детектор измерителя;

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

Собственная погрешность средств измерений определяется в стандартных условиях испытаний и обусловлена нелинейностью чувствительности и статистическими флуктуациями средства измерений.

Общие термины:

действительный диапазон измерения - диапазон значений измеряемой величины, в котором рабочие характеристики средства измерения удовлетворяют требованиям соответствующего стандарта.

время отклика приборов - время установления показания 90% нового значения при резком изменении мощности дозы. Требование к времени отклика является требованием как к чувствительности детекторов прибора, так и к алгоритму обработки сигналов в дозиметрах.

ограничение диапазона измерений: требование к линейности чувствительности ограничивает верхнюю границу, а требование к статистическим флуктуациям и времени отклика - нижнюю границу диапазона измерений приборов КРО.

калибровка дозиметров при мощностях доз менее 10 мкЗв/ч невозможна в стандартных условиях. Необходимость измерения прибором мощностей доз ниже 0,1 мкЗв/ч должна быть обоснована, и значения нижней границы диапазона измерения дозиметрами ниже 0,1 мкЗв/ч должны подтверждаться специальными исследованиями.

Автоматизированные многоканальные системы радиационного контроля (АСРК) должны обеспечивать контроль, регистрацию, отображение, сбор, обработку, анализ хранения получаемой информации и выдачу отчетной информации, а также сигнализацию о превышении заданных уровней параметров, характеризующих радиационную обстановку.

1. Составной частью АСРК являются стационарно закрепленные блоки детектирования, предназначенные для измерения мощностей доз гамма- и нейтронных излучений. Стационарные измерители мощности дозы используются для непрерывного контроля радиационной обстановки зон, в которых поле излучения может меняться со временем, например атомных станций, ускорителей частиц, лабораторий, в которых работают с высокой радиоактивностью, предприятий по переработке облученного топлива и т.д., а также для генерации аварийных сигналов там, где поле излучения превышает установленные предельные уровни.

Термины и определения стандартов МЭК для дозиметров гамма- и нейтронных излучений

действительный диапазон измерений - диапазон значений измеряемой величины, в котором рабочие характеристики дозиметра (измерителя мощности) эквивалента дозы удовлетворяют требованиям стандарта;

коэффициент вариации (для оценки статистической флуктуации) - отношение оценки стандартного отклонения s к среднему арифметическому значению совокупности n измерений;

отклик - отношение индицируемой дозиметром величины к условно истинной величине;

время отклика - время между первичным облучением детектора и достижением 90% показаний конечного значения мощности дозы дозиметра;

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

относительная собственная погрешность - относительная погрешность показаний устройства от образцового излучения в стандартных условиях калибровки;

эталонное излучение. Все испытания должны проводиться с использованием источника ¹³⁷Cs, если не указано иное. Отклик детектора к бета-излучению нуклида ⁹⁰Sr/⁹⁰Y (ИСО 6980-1 и ИСО 6980-3) должен быть заявлен производителем. При определении отклика к нейтронам необходимо использовать источники ²⁵²Cf или ²⁴¹Am/Be (ИСО 8529).

1.1. Требования к основным техническим характеристикам стационарных дозиметров (измерителей мощности дозы) гамма-излучения приведены в стандарте МЭК 60532, ред. 3, 2010-08, Приборы радиационной защиты - Стационарные измерители мощности дозы, приборы оповещения и мониторы рентгеновского и гамма-излучения с энергией от 50 КэВ до 7 МэВ.

Требования к радиационным характеристикам

Линейность отклика при облучении эталонным излучением не должна превышать 30% во всем действительном диапазоне измерений в стандартных условиях калибровки.

Примечание. Эта неопределенность является дополнительной к неопределенности условно истинного значения мощности дозы.

Изменение отклика с энергией излучения. Отклик в стандартном направлении для энергии фотонов от 80 кэВ до 1,5 МэВ должен быть в пределах от -25% до +40%. Для узлов, предназначенных для использования в диапазоне энергий от 50 кэВ до 80 кэВ и/или больше, чем 1,5 МэВ, значение изменения отклика подлежит согласованию между покупателем и производителем. Если дозиметр должен быть использован в атомных энергетических установках, изменение отклика до 7 МэВ должно соответствовать требованиям, согласованным покупателем и производителем.

Изменение отклика с углом падения излучения. Изменение отклика с углом падения к стандартному направлению:

- должно находиться в пределах 20% для энергии гамма-квантов 661,6 кэВ и углов падения 0°, 15°, 30°, 45°, 60°;

- определяется производителем для энергии 83 кэВ и углов 0°, 15°, 30°, 45°, 60°;

- должно находиться в пределах 30% для энергии 59,5/60 кэВ и углов 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, где это применимо. Производитель должен привести данные об отклике при угле падения 90°.

Отклик к бета-излучению (нейтронам) должен быть заявлен изготовителем, если предполагается использование детектора в присутствии бета-излучения (нейтронов).

Статистические флуктуации. Коэффициент вариации мощности дозы, обусловленный случайными флуктуациями, должен быть меньше 20% для наиболее чувствительного поддиапазона и 10% для других поддиапазонов.

Время отклика должно быть таким, что при резком изменении мощности дозы индикация должна достигнуть 90% нового значения за время:

- 60 с для мощностей доз меньше 60 мкЗв/ч;

- определяется по формуле: [60 - (мощность дозы - 60) x 50 / 940)] с, где мощность дозы в мкЗв/ч, для мощностей доз от 60 до 1000 мкЗв/ч;

- 10 с для мощностей доз более 1000 мкЗв/ч.

Метод испытаний предполагает изменение мощностей доз в 10 раз.

Разделы 7 - 8 стандарта предъявляют требования к электрическим, механическим характеристикам и характеристикам окружающей среды, а также к документации. В Приложении A стандарта (Мониторинг импульсного ионизирующего излучения) приведена информация об особенностях дозиметрии импульсного ионизирующего излучения.

1.2. Требования к основным техническим характеристикам стационарных дозиметров (измерителей мощности дозы) нейтронного излучения приведены в стандарте МЭК 61322, ред. 1, 1994-11, Приборы радиационной защиты - Стационарные измерители мощности эквивалента дозы, предупреждающие сборки и мониторы для нейтронного излучения от тепловой энергии до 15 МэВ.

Стандарт распространяется на приборы, которые измеряют мощность амбиентного эквивалента дозы в диапазоне энергий от тепловых до 15 МэВ для целей радиационной защиты. Оборудование данного типа определяется как дозиметр нейтронного излучения. Как правило, диапазон измерения от 10 мкЗв в час и выше. Этот стандарт не может быть непосредственно применим к оборудованию для использования в импульсных радиационных полях, например исходящих от импульсного излучения или частиц на ускорителях.

Настоящий стандарт не распространяется на мониторы критичности, или узлы, предназначенные для предоставления информации о рабочих параметрах ядерных реакторов в целях контроля.

Требования к конструкции

Оборудование должно измерять мощность амбиентного эквивалента дозы в диапазоне энергий от тепловых нейтронов до нейтронов с энергиями 15 МэВ.

Любая задержка больше, чем 2 с, в активации сигнализации должна быть такой, чтобы доза в результате этой задержки не была бы более 100 мкЗв.

Действительный диапазон измерения должен охватывать по крайней мере 4 декады. Типичный действительный диапазон - от 10 мкЗв/ч до 100 мЗв/ч. Если может потребоваться измерение мощности эквивалента дозы до 1 Зв/ч или выше, это должно быть включено в соглашение между потребителем и изготовителем.

При высоких мощностях эквивалента доз рекомендуется, когда это возможно, в пределах, установленных для статистических флуктуаций, снижать время отклика. При сокращении времени отклика много ниже 1 с необходимо уменьшить статистические флуктуации.

Требования к испытаниям

Должно использоваться эталонное излучение нейтронных источников Am-Be, ²⁵²Cf или D(d,n)³He. Угол падения излучения - направление калибровки 10°.

В стандартных условиях калибровки относительная собственная погрешность не должна быть более 30%.

Для целей радиологической защиты желательно, чтобы изменение отклика с энергией нейтронов на заданном интервале энергий не превышало 50%.

В диапазоне углов падения излучения от 0 до 120° изменение относительного отклика не должно быть больше 25%. Изготовитель должен указать относительное изменение отклика для углов больше 120°.

Статистическая флуктуация: коэффициент вариации должен быть не больше 20%.

Время отклика до достижения показаний 90% от нового значения при резком изменении мощности дозы должно быть:

< 100 с для мощности дозы H*(10) менее 0,1 мЗв/ч;

< 30 с для H*(10) между 0,1 мЗв/ч и 1 мЗв/ч;

< 10 с для H*(10) больше 1 мЗв/ч.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, электромагнитным, механическим характеристикам и характеристикам окружающей среды, к перечню документации. В Приложениях приведены конверсионные коэффициенты между флюенсом нейтронов и дозой H*(10) разных энергий нейтронов и спектров образцовых нейтронных источников и руководство по количеству независимых показаний приборов, необходимых для установления истинного различия индикации.

2. Радиометрические установки для контроля объемной активности альфа- и бета-излучающих аэрозолей, радиоактивных инертных газов, изотопов йода и трития могут применяться для КРО как автономно, так и в составе АСРК. Высокая объемная активность сигнализирует об опасности внутреннего облучения персонала и о выходе работ технологических установок за допустимые пределы.

Термины для радиометров аэрозолей, радиоактивных инертных газов, изотопов йода и трития

действительный диапазон измерения - диапазон измерения, в пределах которого выполняются требования стандарта;

коэффициент вариации - отношение стандартного отклонения к среднеарифметическому значению совокупности n измерений;

погрешность показаний - разность между индицируемой активностью и условно истинной активностью в точке измерения;

относительная собственная погрешность - погрешность показания прибора по отношению к заданной активности при заданных эталонных условиях.

2.1. Требования к характеристикам установок контроля концентрации аэрозолей изложены в стандарте МЭК 61172 (1992-09) Ред. 1.0, Приборы радиационной защиты - Оборудование мониторинга - Радиоактивные аэрозоли в окружающей среде.

Термины

монитор аэрозолей в окружающей среде - оборудование для постоянного измерения объемной активности аэрозолей в окружающей среде с устройством предупредительной сигнализации, срабатывающей при превышении установленного уровня;

условно истинная интенсивность поверхностного испускания - наилучшая оценка интенсивности поверхностного испускания для данного телесного угла радиоактивного источника, используемого для калибровки оборудования;

время отклика - время между началом облучением прибора излучением данной интенсивности и достижением показания 90% равновесия или для интегрирующих мониторов 90% равновесного значения первой производной (угла наклона) показания.

Требования к характеристикам

Контрольный источник, поставляемый вместе оборудованием, должен быть сконструирован так, что его можно было установить в устройство улавливания аэрозолей вместо фильтра.

Воздушный насос. Запрещается использовать воздушные насосы, оснащенные коллекторными электродвигателями.

Устройства сигнализации. Все схемы аварийной сигнализации должны обеспечивать локальную визуальную индикацию на мониторе, а также управлять работой двух наборов переключающих контактов (которые могут быть общими для всех сигнализаций о неисправности) для внешних устройств сигнализации.

Устройство удержания аэрозолей. Фильтры для альфа-излучающих аэрозолей желательны стеклянные или пластмассовые.

Детектор излучения. Площадь детектора должна быть равна площади поверхности улавливания аэрозолей. Максимальная суммарная эквивалентная толщина окна должна выбираться в соответствии с видом излучения. Для альфа-частиц - менее 2 мг·см^-2 (потеря энергии, эквивалентной 3,2 МэВ).

Дискриминация естественного излучения. Серьезная проблема в мониторинге малых уровней объемной активности в воздухе связана с присутствием естественных радионуклидов, таких как радон и торон и их дочерние продукты, а также с вариацией их объемных активностей в воздухе в зависимости от времени суток, погоды, условий проветривания и т.д. Есть несколько способов отделить такое воздействие:

- измерение с задержкой после соответствующего распада естественных радионуклидов (которые в большинстве являются короткоживущими);

- спектрометрические измерения;

- измерения, связанные с другими физическими свойствами естественных радионуклидов, например измерения псевдосовпадений;

- химические методы выделения;

- отбор по размеру частиц.

Требования к испытаниям

Стандартные условия испытаний: используются эталонные источники бета-излучения ²⁰⁴TI или ³⁶CI, эталонное альфа-излучение - ²⁴¹Am или ²³⁹Pu.

Энергия бета-излучения от ~ 150 кэВ до ~ 2,5 МэВ в соответствии со спецификациями изготовителя; энергия альфа-излучения - в соответствии с соглашением между изготовителем и покупателем.

Условно истинная интенсивность поверхностного испускания контрольных источников должна быть известна с точностью до 10%.

Перекрестная чувствительность к альфа- и бета-излучению. Если аппаратура используется для измерения только бета- или альфа-активности в смешанном альфа- и бета радиоактивном аэрозоле, результаты измерения могут быть изменены под воздействием другого излучения. У альфа-монитора чувствительность к бета-излучению не должна быть больше одной сотой чувствительности к эталонному альфа-излучению; у бета-монитора чувствительность к альфа-излучению не должна быть больше одной десятой чувствительности к эталонному бета-излучению.

Чувствительность к внешнему гамма-излучению. Изготовитель должен указать минимальную регистрируемую активность в стандартных условиях испытаний при 10 мкГр/ч от ¹³⁷Cs.

Статистические флуктуации. Коэффициент вариации показания активности, обусловленной случайными флуктуациями, не должен быть больше 10% для любого уровня активности, превышающего уровень, соответствующий максимуму наименьшей значимой декады показания.

В других разделах стандарта приведены требования к документации.

2.2. Требования к характеристикам установок контроля концентрации инертных газов изложены в стандарте МЭК 62302, ред. 1.0, 2007-09, Приборы радиационной защиты - Аппаратура для отбора проб и мониторинга радиоактивных инертных газов.

Стандарт распространяется на аппаратуру, используемую для отбора проб и непрерывного измерения содержания радиоактивных инертных газов на рабочем месте, в газообразных выбросах в окружающую среду, а также в самой окружающей среде. Аппаратура предназначена для работы в нормальных условиях работы и аварийных условиях, как во время, так и после аварии. Присутствие радона и дочерних продуктов его распада может вносить значительные помехи в измерения инертных газов.

Термины

аварийные условия - условия, отклоняющиеся от условий нормальной работы, более серьезные, чем ожидаемые происшествия в процессе эксплуатации, включающие проектные аварийные ситуации и аварии с тяжелыми последствиями;

условно истинная активность - наилучшая оценка активности радиоактивного источника;

порог принятия решения - заданное значение объемной активности, которое позволяет принимать решение по каждому измерению с данной вероятностью ошибки о присутствии в данном измерении вклада, обусловленного физическим воздействием;

предел регистрации - наименьшее измеряемое значение, количественно определяющее физическое явление, которое может быть зарегистрировано с данной вероятностью погрешности с помощью данного метода измерения;

инертный газ - радиоактивные инертные газы, имеющие отношение к данному стандарту, включают в себя ⁴¹Ar, ⁸⁵Kr, ¹³³Xe и ¹³⁵Xe. Изотопы Rn в их число не входят;

время отклика - время, которое требуется на то, чтобы изменение выходного сигнала после ступенчатого изменения измеряемой величины впервые достигло 90% от его конечного значения;

отклик к эталонному излучению - при стандартных условиях испытаний отношение показания монитора к единичной эталонной активности;

передвижное оборудование - оборудование, предназначенное для размещения на месте в течение ограниченного времени и транспортируемое в другие места для проведения измерений;

чувствительность для данного значения измеренной величины - отношение изменения наблюдаемой переменной к соответствующему изменению измеренной величины.

Классификация мониторов инертных газов

В стандарте проводится классификация мониторов инертных газов:

- регистрация гамма-излучения (лучше всего подходит для контроля ⁴¹Ar);

- регистрация бета-излучения;

- регистрация смеси бета/гамма-излучений;

- регистрация конкретного радионуклида (лучше всего подходит для контроля ⁴¹Ar).

Диапазон измерений

Мониторы с диапазоном активностей низкого уровня (R)0 < R < 10 МБк/м³.

Мониторы с диапазоном активностей высокого уровня (R 10 МБк/м³).

Вид установки и/или источник питания

Питание стационарных или передвижных мониторов инертных газов осуществляется в основном от сети, но возможно также резервное батарейное питание. У стационарных мониторов, как правило, есть выходы для связи с централизованной системой радиационного контроля.

Портативные мониторы питаются главным образом от батарей и обычно переносятся с места на место. Их питание также может осуществляться от сети через внутренний или внешний преобразователь, они также могут соединяться с централизованной системой.

Методы регистрации

Для измерения объемной активности инертных газов может использоваться вся номенклатура детекторов излучений, включая ионизационные камеры, пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера, твердотельные детекторы, неорганические и органические сцинтилляторы и комбинации детекторов.

Эталонный источник

Условно истинная активность источников должна быть известна с неопределенностью менее 10% (k = 2).

Отклик к эталонному излучению

В стандартных условиях испытаний отклонение отклика к эталонному излучению должно составлять не больше 15%.

Линейность

В стандартных условиях испытаний максимальное значение основной собственной погрешности должно быть менее 10% для всего действительного диапазона измерения. Неопределенность активности радиоактивного(ых) источника(ов) в него не входит.

Время отклика включает в себя время воздухообмена в детекторе. Время отклика определяется в виде промежутка времени между начальным моментом, когда вводится инертный газ, и моментом, когда показание впервые достигает значения 0,90 · (R_f - R) + R.

Статистические флуктуации

Коэффициент вариации, обусловленный статистическими флуктуациями, для показания, превышающего наименьшее значение действительного диапазона измерений в 10 раз, должен составлять менее 15%.

Точность измерения объема и расхода

Результаты измерений не должны отклоняться от истинного отбираемого объема более чем на 10%.

В разделах 8, 9, 10 стандарта приведены требования к электрическим, радиотехническим, механическим и климатическим испытаниям.

2.3. Требования к характеристикам установок для контроля концентрации радиоактивных йодов изложены в стандарте МЭК 61171, ред. 1.0, 1992-09, Приборы радиационной защиты - Аппаратура контроля - радиоактивные изотопы йода в атмосферном воздухе окружающей среды.

Стандарт распространяется на переносное или стационарное оборудование, предназначенное для контроля содержания радиоактивных изотопов йода (например, ¹³¹I, ¹²⁵I) в атмосферном воздухе окружающей среды ядерной установки во время нормальной работы, предвидимых нарушений функционирования или в аварийных ситуациях. Контроль включает в себя постоянный отбор проб с возможностью, при необходимости, автоматического запуска отбора проб. Стандарт ограничивается требованиями к оборудованию для контроля изотопов йода в атмосфере и не касается отбора пробы и последующего лабораторного анализа.

Термины

монитор радиоактивного йода - монитор, предназначенный для измерения радиоактивных изотопов йода, выбрасываемых в атмосферный воздух;

радиоактивный йод может находиться в газообразной, парообразной или аэрозольной форме, а также в виде химических соединений;

условно истинная интенсивность поверхностного испускания - наилучшая оценка интенсивности поверхностного испускания для данного телесного угла радиоактивного источника, используемого для калибровки оборудования;

минимальная регистрируемая активность - активность, дающая среднее показание, которая в присутствии установленного фона обеспечивает 95% вероятность того, что данное показание обусловлено не только установленным фоном.

Общие положения контроля атмосферных изотопов йода

Самый большой интерес представляют радиоактивные изотопы йода в атмосферном воздухе, существующие в газообразной форме (или частицы нерадиоактивного аэрозоля, содержащие изотопы йода), в виде молекулярного йода, в виде летучих органических соединений или в виде HOI. Измерение радиоактивных изотопов йода зависит от селективного отделения конкретных видов от других радиоактивных атмосферных аэрозолей и газов при отборе данного объема атмосферного воздуха. Радиоактивные инертные газы можно отделить от газообразных соединений йода с помощью химически селективной среды, которая удерживает интересующие формы йода, но не удерживает инертные газы.

На практике проба воздуха вначале проходит через фильтр для задержания частиц примесей, чтобы удалить радиоактивные вещества, связанные с атмосферными аэрозолями. Затем воздух пропускается через одно или более адсорбирующих сред, которые селективно задерживают необходимые радиоактивные изотопы.

Остаточные инертные газы в адсорбирующей среде (при необходимости) можно выдуть продувочным газом, чтобы перед измерением удалить остаточную активность. Процедура продувания не должна влиять на удержание радиоактивных изотопов йода.

Радиоактивные изотопы йода, собранные в адсорбирующей среде и на фильтре, можно измерять постоянно, с перерывами или по окончании процедуры отбора пробы.

Измерение выполняется детектором, который адекватно чувствителен к интересующему излучению от радиоактивных изотопов йода и экранируется от интерферирующих излучений и естественного фона. Альтернативно, интерферирующее излучение может быть дискриминировано, если система детекторов обладает адекватным разрешением.

Следует отметить, что удержание различных форм изотопов йода будет существенно меняться в зависимости от данной среды и других условий.

Классификация мониторов

Селективные мониторы - для селективного измерения конкретного радиоактивного изотопа йода или конкретных химических форм. Неселективные мониторы - для общего измерения радиоактивных изотопов йода.

Общие положения

В стандарте определяются рабочие характеристики мониторов радиоактивного йода, которые обеспечивают отдельные возможности для:

а) постоянного контроля одного или более радиоактивных изотопов йода в одной или более химических или физических формах;

б) отбора проб постоянно, с перерывами или при превышении определенного порога концентрации для последующего лабораторного анализа (при необходимости).

Минимальная регистрируемая активность. Изготовитель должен указывать достижимую минимальную регистрируемую концентрацию интересующих радионуклидов в виде функции внешнего фона на прибор.

Входной фильтр. На вход пробоотборного тракта необходимо поместить фильтр для удаления из воздуха пыли или аэрозолей, радиоактивных или в виде взвесей, включая твердые дочерние продукты радона.

Улавливающие средства. Могут использоваться фильтры, пропитанные специальными веществами для селективного улавливания изотопов йода, или картриджи, содержащие такие адсорбирующие вещества.

Отклик к эталонному излучению. Изготовитель должен указывать взаимосвязь между индикацией, выдаваемой установкой для измерений, и активностью эталонного источника при эксплуатации аппаратуры в стандартных условиях.

Эталонные источники. Испытания должны проводиться с твердотельными источниками соответствующей геометрии и применимыми к соответствующим изотопам, для измерения которых предназначено данное оборудование.

Точность отклика к соответствующей активности. В стандартных условиях испытаний относительная собственная погрешность не должна превышать во всем действительном диапазоне измерения 20% условно истинной интенсивности поверхностного испускания эталонного источника.

Отклик к внешнему гамма-излучению. При воздействии на детектор внешнего гамма-излучения с мощностью поглощенной дозы в воздухе 10 мкГр·ч^-1 от источника ¹³⁷Cs показание установки обычно должно превышать вдвое показание, соответствующее минимальной регистрируемой активности, указанной изготовителем. Если нет иных соглашений между изготовителем и покупателем, чувствительность к внешнему гамма-излучению с энергией 1,3 МэВ (⁶⁰Co) не должна превышать в четыре раза указанную минимальную регистрируемую активность.

Статистические флуктуации. Коэффициент вариации показания активности, обусловленной случайными флуктуациями, должен быть меньше 10% для любого уровня активности, превышающего уровень, соответствующий максимальному показанию в наименьшей значимой декаде.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, механическим и климатическим характеристикам.

2.4. Требования к характеристикам установок для контроля концентрации трития изложены в стандарте МЭК 62303 ред. 1 (2008-12) Приборы радиационной защиты - Оборудование для мониторинга трития в воздухе

Стандарт распространяется на оборудование, используемое для отбора проб и непрерывных измерений трития на рабочем месте, в газовых выбросах, а также в атмосфере, и он применим к стационарным установкам, портативному и подвижному оборудованию.

Термины

порог принятия решения - заданное значение величины принятия решения, по которому принимается решение о присутствии физического воздействия;

предел обнаружения - наименьшее истинное значение измеряемой величины, которое можно обнаружить с помощью метода измерения.

Классификация мониторов

Мониторы трития классифицируются:

- по селективности химической формы трития (например, газообразные, паровые формы; меченый тритием водяной пар);

- по методу отбора проб (например, проточные с одновременным измерением; последовательные с отбором проб на адсорбер с дальнейшим измерением);

- с диапазоном измерения объемной активности до 10 МБк/м³ или с диапазоном измерения выше 10 МБк/м³;

- для нормальных условий работы или аварийных ситуаций;

- локального считывания или сопряженный с централизованной системой;

- по типу монтажа и/или источника питания - стационарные или переносные мониторы.

Методы измерения. Стандарт не определяет, какой тип или типы детекторов излучения могут быть использованы для достижения требуемых характеристик.

Методы обнаружения. Стандарт не определяет, какой тип или типы детекторов излучения могут быть использованы для достижения требуемой производительности.

Диапазон измерения. Действительный диапазон измерения должен соответствовать конкретному применению. Значения самой низкой и самой высокой контролируемой концентрации должны быть согласованы между покупателем и производителем.

Входной фильтр. Фильтр должен быть помещен в держатель фильтра на входе схемы выборки для удаления пыли и аэрозолей из воздуха. Фильтродержатель должен быть съемным и быть плотно прижатым к фильтру. Должна быть разработана система сигнализации значительного перепада давления из-за дефектного фильтра. Должна быть предусмотрена возможность легкой смены фильтра.

Детектор излучения. Изготовитель должен указать характеристики детектора, в том числе тип и размеры детектора, объемы камеры и линии отбора проб.

Детекторы компенсации. Еще один детектор может быть использован изготовителем, чтобы компенсировать фон гамма-излучения и/или влияние радона и дочерних продуктов радона в пробе газа.

Образцовый отклик. В стандартных условиях испытаний отклонение образцового отклика должно быть менее 15%.

Линейность. В стандартных условиях испытаний максимальное значение относительной собственной погрешности должно быть менее 15% для всего действительного диапазона измерения. В данное значение неопределенность параметров радиоактивных источников не включена.

Время отклика. Изготовитель должен указать время отклика установки. Время отклика включает в себя время обновления воздуха в объеме детектора.

Отклик на гамма-излучение. Изготовитель должен указать порог принятия решения, когда монитор подвергается облучению с мощностью кермы в воздухе 10 мкГр/ч источником ¹³⁷Cs. Отклик на гамма-излучение в любой ориентации и любой энергией гамма-излучения до 1,3 МэВ (⁶⁰Co) не должен превышать в два раза это значение.

Статистические флуктуации. Коэффициент вариации показаний из-за статистических флуктуаций должен быть меньше, чем 15%, для любого показания, превышающего в 2 раза наименьшее значение действительного диапазона измерения.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, механическим и климатическим характеристикам.

3. Самой важной и основной задачей отбора проб газоаэрозольных выбросов является защита людей от поступления радиоактивных веществ в количествах, превышающих норму. Хорошо развитая программа отбора проб и оценки позволяет определить выброс радиоактивных веществ в окружающую среду путем отбора проб вблизи точки выброса. При нерядовых происшествиях пробы выбросов являются материалом, важным для оценки возможных последствий и необходимых корректирующих действий, или в некоторых случаях для определения причины и следствий аварийных событий. Отбор проб позволяет проводить измерение величины суммарного радиоактивного выброса за различные периоды времени. Принципы, применяемые для получения репрезентативной пробы, определяются в стандарте ИСО: ISO 2889:2010 Sampling airborne radioactive materials from the stacks and ducts of nuclear facilities.

Технические требования, приводимые в данном документе, относятся к оборудованию для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах. Они относятся к оборудованию оперативного контроля и не касаются оборудования текущего контроля для отбора проб и лабораторного анализа.

Хотя основные принципы получения репрезентативных проб радиоактивных веществ, находящихся в воздухе, применимы ко всем радиоактивным веществам, встречающимся в воздухе, но имеются различия в методах пробоотбора и материалах для отбора проб газов и частиц. Поэтому в данных МУ приводятся общие и частные требования стандартов МЭК по контролю радиоактивных аэрозолей, инертных газов, изотопов йода и трития.

Общие термины для стандартов по мониторам для контроля газоаэрозольных выбросов

действительный диапазон измерения - диапазон значений измеряемой активности, в котором характеристики оборудования соответствуют требованиям стандарта;

монитор для контроля газообразных выбросов - оборудование, предназначенное для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах;

коэффициент вариации - отношение оценки стандартного отклонения s к среднему арифметическому значению совокупности n измерений;

неопределенность измерений - параметр, связанный с результатом измерения, характеризующий разброс значений, которые можно было бы разумным образом приписать измеряемой величине;

время отклика - время, которое требуется на то, чтобы изменение выходного сигнала после ступенчатого изменения измеряемой величины впервые достигло данной процентной доли, обычно 90%, от его конечного значения;

погрешность показания - разность между индицируемым значением величины и условно истинным значением этой величины в точке измерения;

относительная собственная погрешность - относительная погрешность показания единичного экземпляра оборудования относительно величины, подвергающейся воздействию заданной эталонной величины при заданных эталонных условиях.

3.1. Общие требования к установкам для контроля радиоактивности в выбросах приведены в стандарте МЭК 60761 (2002-01) Ред. 2 Приборы радиационной защиты - Оборудование для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах.

Стандарт распространяется на оборудование для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах при нормальной работе и при предвидимых нарушениях работы. Стандарт неприменим к оборудованию, предназначенному для использования в аварийных ситуациях. Стандарт ограничивается требованиям к оборудованию для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах. Он не касается отбора проб и лабораторного анализа.

Термины

порог принятия решения - заданное значение величины принятия решения, по которому при превышении результата физического измерения измеряемой величины, определяющей количественно физическое воздействие, принимается решение о присутствии физического воздействия.

Примечание. Статистические испытания должны быть спланированы так, чтобы вероятность ошибочного отклонения гипотезы (погрешность первого типа) была равна значению . Для настоящего стандарта составляет 5%;

предел регистрации - наименьшее истинное значение измеряемой величины, которое может быть зарегистрировано с помощью данного метода измерения.

Примечание. Предел регистрации - это наименьшее истинное значение измеряемой величины, которое связано со статистическим испытанием или гипотезами (см. "величину принятия решения") следующими характеристиками: если в действительности истинное значение равно пределу регистрации или превышает его, вероятность неотклонения по ошибке гипотезы (погрешность второго типа) должна равняться, самое большее, данному значению . Для настоящего стандарта составляет 5%;

чувствительность - для данного значения измеренной величины - отношение изменения наблюдаемой переменной к соответствующему изменению измеренной величины.

Общие требования

Характеристики оборудования для контроля радиоактивных выбросов должны обеспечить уверенность в том, что выбросы предприятия соответствуют разрешенным ограничениям на выброс.

Типы мониторов. Типы рассматриваемых мониторов для газообразных выбросов включают в себя мониторы радиоактивных аэрозолей, мониторы радиоактивных инертных газов и мониторы конкретных радионуклидов. Они подробно рассматриваются в других частях стандарта, однако в нижеприведенном описании подчеркиваются их некоторые особенности.

Отбор проб в выбросах. Принципы, применяемые для получения репрезентативной пробы, в стандарте не рассматриваются, они определяются в стандарте ISO 2889.

Накопление активности. В том случае, если прямое измерение выходящего потока или репрезентативной пробы оказывается неосуществимым из-за низкой объемной активности выходящего потока, могут быть рассмотрены различные методы накопления активности перед измерением. Существуют два подхода:

- измерение активности во время накопления;

- измерение после накопления с постоянным повтором цикла накопления/измерения.

Характеристики расхода

Измерение расхода. Если метод измерений чувствителен к расходу, должно быть предусмотрено устройство регулирования расхода с сигнализацией о превышения порога по расходу для предупреждения о любом чрезмерном отклонении расхода. Расход воздуха должен измеряться на участке после улавливающей среды и до насоса.

Испытания, проводимые в стандартных условиях испытаний

Линейность. При стандартных условиях испытаний относительная погрешность индикации должна быть менее 10% для всего действительного диапазона измерений. Неопределенность условно истинного значения активности каждого источника в абсолютном выражении должна быть менее 10% (k = 2).

Примечание. Неопределенность радиоактивного источника не входит в это значение.

Статистические флуктуации. Коэффициент вариации показаний активности вследствие статистических флуктуаций должен быть менее 10% для показания, превышающего первую декаду действительного диапазона измерений.

Эффективность регистрации неспецифического излучения. Если оборудование используется для измерения альфа- и бета-активностей в выбросе со смешанной альфа-бета-активностью, в измерения могут быть внесены помехи воздействия другого излучения. Предел изменения эффективности регистрации неспецифического излучения должен быть менее 2% для бета-источников, измеряемых по альфа-каналу, и менее 25% для альфа-источников, измеряемых по бета-каналу.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, механическим и климатическим характеристикам.

3.2. Требования к установкам для контроля аэрозолей в выбросах приведены в стандарте МЭК 60761-2 (2002-01) Ред. 2 Приборы радиационной защиты - Оборудование для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах - Часть 2: Специальные требования к устройствам, контролирующим содержание радиоактивных аэрозолей в газообразных выбросах

Эта часть стандарта МЭК 60761 распространяется на оборудование, предназначенное для измерения радиоактивных аэрозолей в газообразных выбросах в окружающую среду. Он применим к оборудованию, предназначенному для выполнения следующих функций:

- измерение объемной активности (Бк/м³) аэрозолей в газообразных выбросах и/или высвобождаемой суммарной активности (Бк);

- генерация аварийного сигнала в случае превышения заданного уровня объемной активности или заданного уровня высвобождаемой суммарной активности.

Данное оборудование предназначено для измерения активности во всем диапазоне, включая очень небольшие величины в присутствии намного большего естественного фона. Дочерние продукты ²²²Rn (радона) и ²²⁰Rn (торона) являются природными аэрозолями, вносящими вклад в естественный фон. При контроле активности низкого уровня важной проблемой может быть отделение ее от естественной активности. Для получения более подробных данных можно провести дополнительный и ретроспективный лабораторный анализ фильтров после накопления на них активности.

Целью стандарта является установление стандартных специальных требований, включая определение технических характеристик и общих условий испытаний, а также приведение примеров допустимых методов для устройств, контролирующих содержание аэрозолей в газообразных выбросах.

Термины

аэрозоли - взвесь жидких или твердых частиц в воздухе или газе;

эквивалентный аэродинамический диаметр - диаметр сферы единичной плотности, имеющей такую же скорость гравитационного осаждения, что и рассматриваемая частица;

медианный по активности аэродинамический диаметр (AMAD) - значение аэродинамического диаметра, при котором 50% взвешенной в воздухе активности данного аэрозоля связаны с частицами, меньшими чем AMAD, и 50% активности обусловлено частицами, по своему размеру превышающими AMAD;

монитор аэрозолей - оборудование, предназначенное для постоянного, с задержкой или последующего измерения активности аэрозолей в газообразных выбросах в окружающую среду;

суммарная эквивалентная толщина окна счетчика - эквивалентная толщина окна счетчика (или плотность), обычно выражаемая в массе на единицу площади (мг/см²), которую пересекает частица, испускаемая с данной поверхности, улавливающей аэрозоли, чтобы достичь чувствительный объем детектора.

Примечание. В эту толщину входят расстояние, проходимое в воздухе, и толщина входного окна детектора, а также толщина любого покрытия детектора для защиты от радиоактивного загрязнения, вредных химикатов или водяного пара;

источник высокой производительности - источник, в котором выход частиц с энергией выше 5 кэВ превышает 0,25, включая отраженные частицы (это определение применяется к бета-излучателям с E_макс > 150 кэВ);

эффективность источника - наибольшее из двух отношений интенсивности поверхностного излучения к числу частиц одного и того же вида, создаваемых или высвобождаемых в единицу времени, либо в толщине источника, либо в слое насыщения источника.

Классификация устройств, контролирующих содержание аэрозолей в газообразных выбросах

Оборудование можно классифицировать по методу измерения, например:

- мониторы суммарных гамма-излучающих аэрозолей;

- мониторы суммарных бета-излучающих аэрозолей;

- мониторы суммарных альфа-излучающих аэрозолей;

- мониторы суммарных альфа- и бета-излучающих аэрозолей;

- альфа-спектрометрические мониторы;

- гамма-спектрометрические мониторы.

Оборудование можно также классифицировать по методу работы, например:

- оборудование с пробоотборником со статическим фильтром и одновременным измерением;

- оборудование с пробоотборником с подвижным фильтром и одновременным измерением;

- оборудование с пробоотборником с подвижным фильтром и измерением с задержкой;

- оборудование с пробоотборником с подвижным фильтром, одновременным измерением и измерением с задержкой;

- оборудование с пробоотборником со статическим фильтром и одновременным измерением совместно с пробоотборником с подвижным фильтром и одновременным измерением/измерением с задержкой;

- оборудование с импактором;

- оборудование с электрофильтром.

Требования к блоку отбора проб, детектирования:

- важно свести к минимуму, насколько это возможно, поглощение альфа-излучения улавливающей средой;

- необходимо избегать значительной неоднородности оседания аэрозолей, улавливаемых фильтром;

- изготовитель должен указывать эффективность улавливания блока отбора проб в диапазоне эквивалентного аэродинамического диаметра, по меньшей мере от 0,1 мкм до 10 мкм;

- полезная площадь поверхности детектирования детектора должна быть приблизительно равна поверхности, улавливающей аэрозоли;

- для измерения суммарной активности аэрозолей детектор может быть больше, чем улавливающая среда;

- для альфа-спектрометрического измерения оба эти размера должны быть одинаковыми;

- максимальная суммарная эквивалентная толщина должна выбираться в соответствии с типом регистрируемого излучения. При измерении суммарной альфа-активности - менее 2 мг/см² (потеря энергии, эквивалентной 3,2 МэВ).

Выражение результата измерения

Согласно требованиям параграфа 9 МЭК 60761-1, электронный блок измерений, связанный с детектором, должен обеспечивать вывод показаний, выраженных непосредственно в единицах активности (Бк, Бк/м³).

Компенсация естественной активности

Самая сложная проблема контроля активности низкого уровня в воздухе или газе связана с присутствием естественных радионуклидов, переносимых по воздуху, таких как радон и торон и их дочерние продукты, а также с изменением их концентрации в воздухе или газе изо дня в день, в зависимости от времени дня, погоды, условий вентиляции и т.д.

Существует несколько способов компенсировать воздействие естественных радионуклидов, переносимых по воздуху, включающих:

- выделение диапазона энергий (длины траектории) альфа-частиц;

- измерение с задержкой, т.е. после соответствующего распада естественных радионуклидов (которые в большинстве являются короткоживущими);

- спектрометрические измерения;

- измерения, связанные с другими физическими свойствами естественных радионуклидов, например измерения методом псевдо-совпадений;

- выбор размера детектируемых частиц.

В случае измерений с использованием альфа-спектрометрического метода для снижения самопоглощения должна выбираться соответствующая улавливающая среда.

Стандартные условия испытаний

Эталонные источники. Для определения чувствительности к эталонному излучению во время испытаний эталонным источником должен быть радиоактивный аэрозоль в воздухе с известной объемной активностью и медианным по активности аэродинамическим диаметром (AMAD), равным приблизительно 0,4 мкм.

В качестве альтернативы вместо калиброванных радиоактивных аэрозолей может использоваться калиброванный монитор.

Эталонное бета-излучение обычно обеспечивают такие эталонные источники, как ³⁶Cl, ²⁰⁴TI, или ¹³⁷Cs, эталонное альфа-излучение - эталонные источники ²³⁹Pu или ²⁴¹Am, гамма-излучение - эталонный источник ¹³⁷Cs.

Конструкция твердотельных источников

Эталонные источники должны иметь ту же самую геометрию, что и улавливающая среда в рабочем положении. Эти источники должны быть прослеживаемы к национальному первичному эталону.

Неопределенности активности контрольных источников. Условно истинная объемная активность эталонного источника должна быть известна с неопределенностью менее 10% (k = 2).

Статические испытания. По договоренности между изготовителем и покупателем может использоваться статический метод испытаний с твердотельными источниками при условии, что он обеспечивают адекватное испытание оборудования. В этом случае обычно вместо чувствительности монитора проверяется эффективность регистрации.

Линейность. Применяются требования и методы испытания, описанные в МЭК 60761-1. Относительная погрешность показания должна быть менее 10% для всего действительного диапазона измерений

Изменение эффективности регистрации как функция энергии бета-излучения не должно превышать пределов, установленных изготовителем.

Испытания изменения эффективности регистрации в зависимости от энергии альфа-излучения не требуются, т.к. обычно эффективность регистрации альфа-частиц не зависит от энергии.

Предел изменения эффективности регистрации должен быть менее 2% для бета-источников, измеряемых по альфа-каналу, и менее 25% для альфа-источников, измеряемых по бета-каналу.

Для данного оборудования эффективность регистрации в единицах скорости счета, связанной с интенсивностью поверхностного испускания с соответствующей поверхности, должна определяться как: e = скорость счета / интенсивность поверхностного испускания. Источники излучения необязательно должны иметь эталонные энергии, но должны быть способными вносить помехи, например ²⁴¹Am для альфа-частиц и ⁹⁰Sr + ⁹⁰Y для бета-частиц. Эффективность, выраженная в тех же единицах, что и , должна быть: для бета-излучения в альфа-канале и для альфа-излучения в бета-канале.

3.3. Требования к установкам для контроля инертных радиоактивных газов в выбросах приведены в стандарте МЭК 60761-3 (2002-01) Ред. 2 Приборы радиационной защиты - Оборудование для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах - Часть 3: Специальные требования к мониторам инертных газов.

Настоящая часть стандарта МЭК 60761 распространяется на оборудование, предназначенное для одновременного, с задержкой или последующего дискретного измерения радиоактивного инертного газа (ИРГ) в газообразных выбросах в атмосферу. Данная часть стандарта применима к устройствам, контролирующим содержание инертного газа в газообразных выбросах, для выполнения следующих функций:

- измерение объемной активности радиоактивных газов в газообразных выбросах в точке выброса и ее изменение со временем;

- генерация аварийного сигнала в случае превышения заданного уровня объемной активности или заданного уровня высвобождаемой суммарной активности;

- определение активности газа, выпущенного за данный период времени, и/или данных о составе смеси различных газов в выбросе.

Радон является естественным радиоактивным инертным газом. Его измерение в стандарте не рассматривается. Присутствие радона или его дочерних продуктов может вносить помехи в измерение других (искусственных) радиоактивных газов.

Термины

монитор радиоактивного инертного газа - оборудование, предназначенное для постоянного контроля содержания радиоактивных инертных газов в газообразных выбросах в окружающую среду.

Классификация устройств, контролирующих содержание инертных газов в газообразных выбросах

Оборудование можно классифицировать в соответствии с видом регистрируемого излучения:

- гамма-излучение;

- бета-излучение;

- излучение специальных нуклидов.

Оборудование можно также классифицировать по методу работы:

- прямое измерение детектором в месте выброса или вблизи места выброса;

- постоянный контроль фракций пробы в контролируемой точке в удаленном режиме.

Оборудование для прямого измерения. Если измерение выполняется непосредственно с помощью детекторов в месте выброса или вблизи места выброса, в данных условиях окружающей среды должны эксплуатироваться только детектор и минимально необходимая электронная сборка. При отсутствии особых обстоятельств этот вид оборудования не должен включать в себя детекторы, особенно чувствительные к изменениям условий окружающей среды, и не требовать частых осмотров или регулировок.

Оборудование для косвенного измерения. В случае отбора постоянно репрезентативных проб в удаленном режиме блок проб и детектирования (кроме зонда для отбора проб и трубопровода) и блок управления и измерения должны находиться вблизи контролируемой среды.

Выражение результата измерений. Если необходимо, чтобы показания выдавались в производных единицах (например, Бк/м³), изготовитель и покупатель должны быть уверены, что все коэффициенты согласованы.

Входное устройство. Следует учитывать, что изотопы йода являются предшественниками инертных газов.

Измерительная ячейка. Если в качестве элемента блока отбора проб и детектирования для обеспечения объема газа для измерения детектором, погруженным или помещенным вблизи места выброса, используется измерительная ячейка, должны применяться следующие требования:

- измерительная ячейка должна быть проточного типа. Она может содержать поглощающую среду или устройство, поддерживающее давление;

- необходимо указать объем и рабочее давление измерительной ячейки;

- (по возможности) детектор должен быть отделен от измеряемого газа или воздуха защитным окном или экраном;

- желательно, чтобы детектор можно было легко вынуть из камеры для обслуживания или замены.

Если для повышения чувствительности газового монитора к данному объему радиоактивного газа используется поглощающая среда, должен быть указан тип абсорбента.

Детектор излучения Изготовитель должен указывать тип детектора и все соответствующие характеристики, особенно чувствительность в рабочей геометрии к измеряемым активностям газов и интерферирующей активности.

Детектор бета-излучения Изготовитель должен указывать размеры детектора и характеристики детектирования, например эффективную площадь и толщину защитного экрана и т.д.

Детектор гамма-излучения. Для этого вида монитора должно учитываться влияние фонового излучения.

Детектор гамма-излучения конкретных радионуклидов. Данный детектор объединяет в себе измерение гамма-излучения и спектрометрический анализ энергии гамма-излучения. Изготовитель должен указывать разрешение детектора и эффективность в виде функции энергии.

Контрольный источник. Данный источник предназначен для проверки правильной работы оборудования. Если детектор установлен на расстоянии от блока управления и измерения, должны быть приняты меры для дистанционного воздействия излучения контрольного источника на детектор (дистанционного управления). Если установленный контрольный источник не используется, он не должен повышать показание блока измерения более чем на 10% максимального значения наименьшей декады действительного диапазона измерений.

Эталонные источники

Для типовых испытаний, описанных в данной части стандарта МЭК 60761, должны использоваться газообразные источники. Для других типовых испытаний и в качестве эталонов-переносчиков для стандартных испытаний и последующих проверок могут использоваться твердотельные источники. Чувствительность сборок к твердотельным источникам должна устанавливаться перекрестной калибровкой по газообразным источникам.

Газообразные источники. Газообразные источники могут состоять из баллонов со сжатым воздухом или газом, содержащим радиоактивный газ, с которым будут проводиться испытания сборки. Это может быть радиоактивный газ, для которого предназначена сборка, или другой газ, представляющий интерес.

Неопределенности активности источников, используемых для испытаний. Условно истинная объемная активность эталонного источника должна быть известна с неопределенностью менее 7% (k = 2). Условно истинная интенсивность поверхностного испускания всех твердотельных источников для испытаний должна быть известна с неопределенностью менее 10% (k = 2).

Твердотельные источники. Для стандартных испытаний вместо источников радиоактивного газа могут использоваться твердотельные источники. Такие источники должны иметь физическую форму, соответствующую испытываемой сборке, чтобы местоположение источника относительно детектора было фиксировано и при необходимости воспроизведено.

Чувствительность к эталонному излучению. В стандартных условиях испытаний относительная собственная погрешность должна составлять менее 15%.

Калибровка с использованием твердотельных источников. Установить соответствующий твердотельный источник в заданном положении относительно детектора. Определить относительную чувствительность к твердотельным источникам в условии равновесия. Для последующих стандартных испытаний или эксплуатационных испытаний - установить твердотельный источник в заданном положении относительно детектора и применить соответствующий коэффициент к относительной чувствительности к газообразным источникам, определенный во время типового испытания.

Испытания с помощью генератора радиотехнических сигналов. Чтобы избежать применения нескольких источников для проведения стандартных испытаний, необходимо провести испытание только одного измерительного блока, подав соответствующий радиотехнический сигнал на обычный вход детектора.

Линейность. Применяются требования и методы испытания, описанные в МЭК 60761-1. Относительная погрешность показания менее 10% для всего действительного диапазона измерений.

Чувствительность мониторов специфических радионуклидов к другим радиоактивным газам. Изготовитель должен указывать чувствительность сборки к радиоактивным газам, отличным от интересующих газов, которая должна быть менее 15% чувствительности установленного газа.

Время отклика. Изготовитель должен указывать время отклика сборки, которое по договоренности между изготовителем и покупателем должно соответствовать конкретному применению. Время отклика составляет интервал времени между моментом ввода радиоактивного газа (показание R) и моментом, когда показание впервые достигает значения 0,90 (R_f - R) + R_i.

Испытания, проводимые с изменением влияющих величин

Статистические флуктуации. Коэффициент вариации менее 10%.

Внешнее гамма-излучение от источника ¹³⁷Cs. Мощность кермы в воздухе 10 мкГр/ч.

3.4. Требования к установкам для контроля изотопов радиоактивного йода в выбросах приведены в стандарте МЭК 60761-4 (2002-01) Ред. 2 Приборы радиационной защиты - Оборудование для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах - Часть 3: Специальные требования к устройствам, контролирующим содержание йода в газообразных выбросах.

Настоящая часть стандарта МЭК 60761 распространяется на оборудование, предназначенное для одновременного, с задержкой или последующего дискретного измерения радиоактивного йода во всех формах. Данная часть стандарта применима к оборудованию, предназначенному для выполнения следующих функций:

- измерение объемной активности йода и соединений радиоактивного йода в газообразных выбросах или высвобождаемой суммарной активности йода;

- генерация аварийного сигнала в случае превышения заданного уровня концентрации или высвобождаемой суммарной активности йода или его соединений.

В стандарте рассматривается использование среды, улавливающей йод, такой как активированный уголь, а также прямое измерение йода в вытяжных трубах или вентиляционных каналах.

Термины

йод - если не оговорено иное, использование слова "йод" в стандарте относится к радиоактивному йоду во всех формах, в виде химического соединения или нет, включая йод, прикрепившийся к аэрозолю.

Примечание. Йод, прикрепившийся к аэрозолю обычно задерживается на предварительном фильтре, анализ которого должен быть проведен отдельно в лаборатории;

монитор йода - оборудование, предназначенное для постоянного или последующего измерения йода в газообразных выбросах в окружающую среду;

срок службы улавливающей среды - время отбора проб с момента начала работы со средой до момента, когда эффективность улавливания достигнет уровня, составляющего 90% от номинального значения.

Классификация устройств, контролирующих содержание йода в газообразных выбросах

Оборудование можно классифицировать в соответствии с видом измеряемого излучения следующим образом:

- мониторы для измерения только ¹³¹I;

- мониторы для измерения ¹²⁵I и/или ¹²⁹I;

- мониторы для общего измерения всех изотопов йода.

Оборудование можно также классифицировать в соответствии с методом измерений, например:

- оборудование с неподвижной поглощающей средой и одновременным измерением;

- оборудование с подвижной поглощающей средой и одновременным измерением;

- оборудование для прямого измерения йода в вытяжных трубах или вентиляционных каналах.

Среда, улавливающая йод. Характеристики конструкции устройства для удержания йода (размеры, геометрия и т.д.) должны учитывать характеристики реальной улавливающей среды и характеристики воздушного (или газового) пробоотборного насоса. Присутствие радиоактивных газов (например, ⁴¹Ar, ⁸⁵Kr, ¹³³Xe или ²²²Rn) в контролируемом воздухе может влиять на контроль содержания йода. Конструкция должна быть такова, чтобы утечки воздуха, особенно внутренние утечки, заставляющие поток обходить среду, улавливающую йод, были минимальными. Доступ к устройству для удерживания йода и фильтру должен быть таким, чтобы обеспечивал быстрое и легкое снятия без повреждения детектора излучения или устройства для удержания йода. Срок службы среды должен составлять как минимум восемь дней в условиях нормальной температуры и относительной влажности. Изготовитель должен указывать продолжительность отбора проб при влажности 90%.

Эффективность улавливания и характер удержания. Изготовитель должен указывать эффективность улавливания и характер удержания улавливающей среды для элементарных и летучих соединений йода по различным коэффициентам загрузки. Время контакта йода с улавливающей средой должно быть более 0,2 с. Если контакт йода с улавливающей средой составляет менее 0,2 с (например, монитор с высоким расходом отбираемой пробы), необходимо указать пониженную эффективность улавливания.

Контрольный источник. В случае сборок, осуществляющих косвенный контроль, сборка должна быть сконструирована так, чтобы обеспечивала замену источника на среду, улавливающую йод. В случае сборок, осуществляющих прямое измерение, она должна обеспечивать установку источника в фиксированное положение вблизи детектора.

Выражение измерения. Электронный блок измерений должен обеспечивать показание, непосредственно выраженное в единицах объемной активности (Бк/м³).

Чувствительность к другим ионизирующим излучениям. Оборудование должно быть устроено так, чтобы по возможности ограничивать воздействие ионизирующих излучений, отличных от указанных излучений.

Дискриминация естественной активности. Конструкция оборудования (форма, детектор, обработка) должна быть такова, чтобы помехи, обусловленные естественными радионуклидами, были пренебрежимо малы. Если дело обстоит не так, изготовитель должен указать величину любых таких воздействий.

Стандартные условия испытаний. Если нет иных указаний, испытания должны рассматриваться как типовые испытания, хотя любое из них или все испытания могут рассматриваться как приемосдаточные испытания.

Эталонные источники. Для определения чувствительности к эталонному излучению во время испытаний типа в качестве эталонного источника должен использоваться воздух с известной объемной активностью конкретного изотопа и химической формой йода, для измерения которого предназначено оборудование. Химическая форма может представлять молекулярный йод или органический йод (например, ICH₃ или HIO₃). В качестве эталонов-переносчиков могут использоваться однородные твердотельные источники с известной активностью и теми же физическими свойствами, что и у улавливающей среды. Эталонным источником должен быть источник с интересующим радионуклидом; однако из-за относительно короткой жизни некоторых из них могут использоваться другие радионуклиды (например, ¹³³Ba для ¹³¹I и ¹²⁹I для ¹²⁵I).

Специальные источники. Источники, используемые для испытаний, связанных с энергетической характеристикой, и источники, используемые для создания интерферирующих излучений, определяются как специальные источники.

Чувствительность к эталонному излучению. Чувствительность к эталонному излучению не должна отличаться более чем на 20% от значения, указанного изготовителем.

Линейность. Относительная погрешность показания должна быть менее 10% для всего действительного диапазона измерений.

Неопределенность активности источников, используемых для испытаний. Условно истинная объемная активность йода в воздухе должна быть известна с неопределенностью менее 10% (k = 2). Условно истинная интенсивность поверхностного испускания или активности всех используемых твердотельных источников должна быть известна с неопределенностью менее 10% (k = 2).

3.5. Требования к установкам для контроля трития в выбросах приведены в стандарте МЭК 60761-5 (2002-01) Ред. 2 Приборы радиационной защиты - Оборудование для постоянного контроля радиоактивности в газообразных выбросах - Часть 5: Специальные требования к мониторам трития.

Настоящая часть стандарта применяется к оборудованию, предназначенному для одновременного, с задержкой или дискретного последовательного измерения трития в любом виде газа в газовых выбросах, отводимых в окружающую среду. Стандарт применим к оборудованию, предназначенному для выполнения следующих функций:

- измерение концентрации трития в газообразных выбросах и его изменения во времени;

- приведение в действие аварийного сигнала, когда объемная активность трития превышает заданный уровень.

Объектом настоящего стандарта является установление конкретных требований, в том числе к техническим характеристикам и общим условиям испытаний, и приведение примеров приемлемых методов мониторирования трития.

Термины

монитор выбросов трития - оборудование, предназначенное для непрерывного контроля трития в газообразных выбросах, отводимых в окружающую среду;

тритий - тритий в газообразных или паровых формах в химически связанном состоянии или нет (если не указано иное).

Классификация мониторов трития в газообразных выбросах. Мониторы могут быть классифицированы по типу измерения:

- селективные мониторы для селективного измерения одного конкретного вида трития (газа, оксида трития или любого соединения трития);

- неселективные мониторы для общего измерения трития во всех его формах.

Улавливающая среда. Если узел детектирования включает в себя улавливающую среду, предназначенную для сбора конкретных химических форм трития, его характеристика, эффективность, мощность хранения и время задержки должны быть известны для различных радиоактивных газов, имеющихся в выбросах. Изготовитель должен указать условия хранения поглощающей среды.

Контрольный источник. Любой источник, когда он не используется, не должен увеличивать отклик блока детектирования более чем на 10% от максимального значения низшей значащей декады.

Детектор. Изготовитель должен указать характеристики детектора, включая его размеры и объем камеры.

Выражение измерения. Электронный блок измерений должен обеспечивать показание, выраженное в единицах объемной активности (Бк/м³).

Стандартные условия испытаний. Если нет иных указаний, испытания должны рассматриваться как типовые испытания, хотя любое из них или все испытания могут рассматриваться как приемосдаточные испытания.

Эталонные источники. Для определения чувствительности к эталонному излучению во время испытаний типа в качестве эталонного источника должен использоваться воздух с известной объемной активностью. Условно истинная активность источников газа должна быть известна с неопределенностью лучше, чем 7% (к = 2).

Чувствительность к эталонному излучению. Чувствительность к эталонному излучению не должна отличаться более чем на 15% от значения, указанного изготовителем.

Линейность. Относительная погрешность показания должна быть менее 10% для всего действительного диапазона измерений.

Статистические флуктуации. Коэффициент вариации должен быть менее 10%.

Отклик на другие химические формы трития. Если оборудование предназначено для измерения активности конкретной химической формы трития, его отклик на другие химические формы трития, влияющие на результаты измерения, должен быть указан изготовителем. Отклик должен быть менее 15% от отклика на химическую форму трития, для которого предназначено оборудование.

Отклик на другие радиоактивные газы. Изготовитель должен указать отклик оборудования назначенным радиоактивным газам кроме трития. Назначенные радиоактивные газы, к которым это требование применяется, должны быть объектом соглашения между изготовителем и покупателем.

Время отклика. Изготовитель должен указать время отклика сборки. Время отклика включает время обновления воздуха в детекторе.

Испытания, проводимые с изменением влияющих величин. Внешнее гамма-излучение от источника ¹³⁷Cs с мощностью кермы в воздухе 10 мкГр/ч.

4. Сбросы предприятия являются одним из путей попадания радиоактивности в окружающую среду. Технические требования к оборудованию для мониторинга альфа-, бета- или гамма-излучающих радионуклидов в жидких стоках и поверхностных водах определяются в стандарте МЭК 60861 ред. 2, 2006-08 Приборы радиационной защиты - Оборудование для мониторинга радионуклидов в сточных жидкостях и поверхностных водах.

Стандарт распространяется на оборудование для непрерывного мониторинга активности в жидких стоках, которые могут быть выпущены в окружающую среду в процессе нормальной эксплуатации, и в сфере охраны окружающей воды. Стандарт не распространяется на оборудование для использования в аварийных условиях, в которых могут потребоваться дополнительные возможности оборудования. Стандарт ограничен оборудованием для непрерывного мониторинга суммарной альфа- или суммарной бета-активности (с максимальной энергией выше, чем 150 кэВ) или гамма-активности в жидких стоках без пробоотбора образцов и лабораторного анализа. Объектом стандарта является установление общих требований и приемлемых методов для оборудования постоянного мониторинга активности воды.

Стандарт распространяется на водные мониторы, предназначенные для выполнения следующих функций:

- измерение объемной активности или скорости счета, обусловленных радионуклидами в жидкости, и их изменения со временем;

- приведение в действие аварийного сигнала, когда предельное значение объемной активности или скорости счета в воде превышено.

Термины

монитор воды - оборудование, предназначенное для мониторинга радиоактивности в жидких стоках, сбрасываемых в окружающую среду, и в экологических водах;

различные способы мониторинга активности - мониторы с отбором образцов, одновременного измерения, дискретного последовательного измерения, мониторы прямого измерения без отбора проб;

непрерывное измерение - одновременное и дискретно последовательное измерение;

одновременное измерение - измерения пробы, проводимые одновременно с набором пробы.

Примечание. Измерения, проведенные с помощью детектора в контакте с жидкостью (бета-детектор) или внутри него (гамма-детектор), рассматриваются как одновременные измерения;

дискретное последовательное измерение - измерение образца, которое проводится отдельно от сбора образца с короткой задержкой;

прямое измерение - измерение без отбора проб, с помощью детектора, погруженного в жидкий поток или рядом с каналом, где жидкость течет;

сборка пробоотборная - сборка для сбора репрезентативной пробы;

сборка детектирования - устройство, используемое для измерения активности;

измерительный узел - функциональные блоки, предназначенные для измерения величины, связанной с ионизирующим излучением (активность, объемная активность и т.д.);

действительный диапазон измерения - диапазон значений измеряемой величины, в котором характеристика оборудования соответствует требованиям его спецификации;

коэффициент вариации - отношение оценки стандартного отклонения s к среднему арифметическому значению совокупности n измерений;

относительная собственная погрешность - относительное отклонение индикации по отношению к образцовой величине при стандартных условиях калибровки;

неопределенность измерения - параметр, связанный с результатом измерения, который характеризует дисперсию значений, которые могут быть обоснованно приписаны измеряемой величине;

порог принятия решения - фиксированное значение, при превышении которого в результате измерения решается, что физический эффект присутствует;

время отклика - время, необходимое после изменения измеряемой величины для изменения выходного сигнала до достижения заданного уровня - как правило, до 90% от конечного значения;

объемная активность - отношение значения измеренной в образце активности к общему объему образца;

интенсивность излучения поверхности твердых источников - количество частиц данного типа энергией, выше заданной, выходящих из передней поверхности источника в единицу времени;

условно истинное значение - наилучшая оценка значения величины;

чувствительность - соотношение изменения наблюдаемой переменной и изменения измеряемой величины;

повторяемость (измерительного прибора) - способность измерительного прибора обеспечивать аналогичный отклик той же измеряемой величины при тех же условиях измерения;

воспроизводимость (результатов измерений) - близость соглашения между результатами последовательных измерений одной и той же измеряемой величины, осуществляемой в изменившихся условиях.

Примечание. Измененные условия могут включать принцип измерения, метод измерения, инструмент, расположение эталона, время;

нелинейность - отклонение от базовой прямой линии, представляющей изменение выходной индикации в зависимости от изменения входного количества.

Классификация

Мониторы могут быть классифицированы по типу детектируемого излучения:

- суммарный бета- и/или гамма-монитор;

- суммарный альфа- и/или бета-монитор;

- суммарный гамма-монитор,

включая каналы определенных радионуклидов.

Мониторы могут быть классифицированы по методу работы:

- одновременное измерение;

- дискретное последовательное измерение;

- прямое измерение.

Действительный диапазон измерения должен включать в себя уровень активности 10⁴ Бк/м³ для контроля природной воды и 2 x 10⁸ Бк/м³ для контроля жидких стоков.

Образцовый источник. Вода или эквивалентная среда, содержащая соответствующий радионуклид.

Образцовый радионуклид для суммарной активности: альфа - ²³⁹Pu или ²⁴¹Am; бета - ³⁶Cl; гамма - ¹³⁷Cs.

Образцовый радионуклид для канала радионуклида: интересующий радионуклид.

Образцовый отклик: относительная собственная погрешность должна быть меньше 7%.

Линейность: относительная собственная погрешность должна быть меньше 15% между наименьшим значением, умноженным на коэффициент 2,5, и 75% действительного диапазона измерения.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, механическим и климатическим характеристикам оборудования.

5. Одним из путей попадания радиоактивных веществ из предприятий, работающих в области использования атомной энергии, в окружающую среду является тело работника, загрязненное радиоактивностью. Технические требования к мониторам загрязненности поверхности тела работника определяются в стандарте МЭК 61098 ред. 2, 2003-11 Приборы радиационной защиты - Стационарные установки для контроля поверхностной загрязненности персонала.

Стандарт распространяется на мониторы, используемые для мониторинга радиоактивного загрязнения поверхности тела работника, и его одежды.

Стандарт распространяется на мониторинг всего тела (включая лицо), руки и ноги, но детали этого стандарта могут быть использованы для оборудования, предназначенного для мониторинга радиоактивных загрязнений только рук и/или ног.

Термины

предупреждающая установка - оборудование, предназначенное для указания световой или звуковой сигнализацией о превышении какой-то величиной установленного значения;

интенсивность излучения поверхности источника - число частиц или фотонов данного типа выше заданной энергии, вылетающих за единицу времени из источника или его окна.

отклик - отношение показаний прибора к измеряемой величине (или его условно истинному значению);

эффективность источника (для альфа- и бета-излучателей) - соотношение между скоростью излучения поверхности и числом частиц того же типа, испущенных из источника за единицу времени.

Примечание 1. В соответствии с этим определением можно было бы ожидать, что эффективность источника должна быть не более 0,5. Однако вклад от обратного рассеяния частиц может повысить это значение значительно.

Примечание 2. Это определение относится к альфа-источникам и бета-источникам (с E_макс > 150 кэВ);

источник высокой эффективности - источник, в котором эффективность для частиц с энергией больше 0,5 кэВ (включая отраженные частицы) превышает 25%;

небольшой источник - источник высокой эффективности, чей максимальный активный размер не превышает 1 см;

коэффициент вариации - отношение оценки стандартного отклонения s к среднему арифметическому значению совокупности n измерений;

условно истинное значение - наилучшая оценка значения величины;

погрешность показания - разница между индицируемой скоростью эмиссии и условно истинной скоростью эмиссии в точке измерения;

образцовый фон - искусственный фон, созданный для имитации максимального фона, для работы в котором предназначено оборудование;

равномерность интенсивности эмиссии поверхности источника - однородность интенсивности излучения поверхности по отношению к средней интенсивности излучения поверхности. Для указания однородности источника по отношению к скорости эмиссии поверхности на единицу площади источник должен рассматриваться как состоящий из ряда частей равной площади. Равномерность должна быть указана в качестве расчетного коэффициента вариации измерения отдельных частей около среднего значения для всей поверхности. Площадь участков должна быть 10 см² или менее. Однородность может быть измерена путем вставки экранирующей пластины между источником и счетчиком. Экранирующая пластина должна иметь отверстие соответствующего размера и толщину, достаточную для поглощения частиц максимальной энергии, излучаемых альфа- и бета-излучателями. Однородность должна быть выражена в процентах (знание однородности позволит использовать меньшие области источника, сохраняя при этом прослеживаемость);

канал мониторинга - система узлов, позволяющих подавать сигналы от одного или нескольких детекторов так, чтобы показать, присутствует или нет загрязнение на определенных частях тела, рук и ног;

порог принятия решения (минимальная регистрируемая активность) - фиксированное значение величины, при превышении которого решается, что физический эффект присутствует.

Примечание. Порог принятия решения является критическим значением статистического теста для выбора между гипотезами о присутствии или отсутствии физического эффекта;

вероятность распада - вероятность испускания интересующей частицы или фотона при распаде.

Классификация установок

Установки можно классифицировать следующим образом:

В зависимости от типа излучения для измерения:

- мониторы альфа-излучения;

- мониторы бета-излучения;

- мониторы гамма-излучения;

- мониторы альфа-бета-излучения;

- мониторы бета-гамма-излучения;

- мониторы альфа-бета-гамма-излучения.

В зависимости от типа контролируемой поверхности:

- мониторы всего тела (включая лицо);

- мониторы рук;

- мониторы ног;

- мониторы обеих рук и ног.

В зависимости от типа вычитания фона:

- мониторы с вычитанием фона;

- мониторы без вычитания фона;

- мониторы, где в дополнение к бета-гамма-детекторам включены гамма-детекторы. Данные мониторы включают вычитание фона;

- мониторы, где в дополнение к бета-гамма-детекторам не включены гамма-детекторы. Данные мониторы не включают вычитание фона.

Конструктивные характеристики

Позиционирование пользователя

Ноги, руки и тело человека при мониторинге должны находиться в требуемом положении. Руки должны быть открытыми, чтобы ладони и обе стороны пальцев должным образом контролировались. Датчики должны подсказывать пользователю правильное положение тела.

Средства мониторинга рук

Конструкция должна быть такой, чтобы обе руки были проверены с обеих сторон одновременно и чтобы обе руки были открыты для мониторинга. Если установка предназначена для мониторинга альфа-загрязнения, по меньшей мере одна сторона руки должна быть в контакте с защитной решеткой детектора. Размер чувствительной области детектора для каждой стороны каждой стороны должно быть не менее 12 см x 20 см. Защитные и другие решетки более чувствительной области детектора не должны заслонять более 40% от этой чувствительной области. Этот уровень неизвестности должен включать в себя эффект коллимации при расстояниях до 10 мм от наружной поверхности решетки. Общая толщина материала между чувствительным объемом детектора и внешним краем защитной решетки не должна превышать 6 мг·см^-2 (2 мг·см^-2 для детекторов, предназначенных для контроля альфа- или бета-загрязнения с низкой энергией). Более толстый материал может быть использован по соглашению между изготовителем и потребителем.

Средства мониторинга ног

Оборудование должно контролировать каждую ногу (подошву) отдельно. В случае наличия единственного детектора он должен измерять дважды каждую ногу. Чувствительная область детектора для каждой ноги должна быть не менее 15 см x 30 см. Защитные и другие решетки чувствительной области каждого детектора не должны заслонять более чем 60% от этой чувствительной области. Этот уровень неизвестности должен включать в себя эффект коллимации при расстояниях до 10 мм от наружной поверхности решетки. Общая толщина материала между чувствительным объемом детектора и защитной решеткой не должна превышать 6 мг·см^-2 (2 мг·см^-2 для детекторов, предназначенных для контроля альфа- или бета-загрязнения с низкой энергией). Материал, заключенный между подошвой и детектором для сбора грязи с ног, должен легко удаляться. Кроме того, должна быть предусмотрена возможность мытья чувствительных областей детекторов.

Средства мониторинга тела

Детекторы должны быть расположены таким образом, чтобы контролировалась вся поверхность тела, включая голову и внешнюю поверхность одежды. Детекторы должны быть собраны в один или более наборов - таких, что отклик был бы одинаков для всех детекторов в этом наборе, если иное не согласовано между изготовителем и пользователем. Максимальная высота лица, для мониторинга которого оборудование предназначено, указывается изготовителем.

Визуальное отображение для пользователя

Прибор должен показывать, как минимум, следующую информацию:

а) инструкцию для пользователя о местах, где звуковые инструкции будут недоступны;

б) указание всех мест на теле, где загрязнение достаточно велико для срабатывания тревоги.

Для узлов, способных контролировать два или более типов загрязнений, дисплей должен различать тип загрязнения.

В конце цикла измерения должна быть индикация о том, что:

а) нет сигналов тревоги;

б) оборудование находится в рабочем состоянии;

в) оборудование неисправно;

г) измерение продолжается;

д) тело, руки или ноги находятся в правильном положении.

Визуальное отображение для проведения технического обслуживания

Эти сведения не обязательно могут быть видны пользователю:

а) возможность отображения скорости счета от любого измерительного канала;

б) скорость потока подачи газа;

в) сигнал уставки для каждого канала;

г) установки сигнализации низкого уровня;

д) время измерения;

е) наличие высокого фона, не позволяющего проводить корректные измерения.

Звуковые индикаторы

Звуковые индикаторы должны быть четко отличимы друг от друга. Должен быть звуковой сигнал в конце цикла мониторинга, если загрязнение выше уставки, то должен вырабатываться аварийный сигнал.

Образцовые источники: ¹³⁷Cs для гамма-измерения (¹²⁹I для гамма-излучения низких энергий), ³⁶Cl или ²⁰⁴Tl для бета-измерений и ²⁴¹Am или ²³⁹Pu для альфа-измерений. Для мониторинга рук используются источники с активной областью 15 см x 10 см - только для испытаний однородности откликов детектора. Для мониторинга ног должны быть использованы источники с активной областью 30 см x 10 см или 15 см x 10 см (за исключением случаев испытаний однородности откликов детектора).

Распределения интенсивности излучения поверхности двух образцовых источников должны быть равномерным, так что скорость эмиссии поверхности на единицу площади для каждых 10 см² не должна отличаться от средней скорости излучения поверхности на единицу площади для общей площади более чем на 6% при доверительной границе 1 (см. ISO 8769). Если указанные выше источники недоступны, испытания должны проводиться с использованием небольших источников. В этом случае измеренное значение должно быть средним из множества показаний с источником, перемещаемым над эквивалентной площадью.

Изменение отклика от положения источника

Требования для измерений одежды или тела. Если оборудование предназначено для измерения альфа-загрязненности тела, детектор должен работать так, чтобы фон составлял менее 0,2 отсчетов в секунду, в противном случае должно быть введено вычитание фона.

Бета-системы мониторинга

Влияние вертикального положения источника излучения. Небольшой бета-источник ³⁶Cl должен быть перемещен по вертикали на расстоянии 5 см от детектора. Каждый шаг должен быть 2 см или меньше, и реакция оборудования должна быть измерена на каждом этапе. Для первого измерения источник должен находиться ниже точки 5 см над поверхностью подошв ноги, и последнее измерение - на 2 см выше высоты самого высокого человека, для которого оборудование разработано.

Вокруг тела. Для этого испытания требуется цилиндрический фантом высотой 95 см с сечением в виде эллипса с главной осью 35 см. Так как эти тесты должны проводиться с бета-источниками, фантом должен быть полым со стенкой с эквивалентной толщиной, по меньшей мере, 0,5 г·см^-2. Центральная ось этого фантома должна быть размещена там, где будет центр пользователя в период мониторинга. Небольшой источник ³⁶Cl перемещается по поверхности фантома каждый раз на 10° в различных горизонтальных плоскостях вокруг фантома. Характеристика каждого измерительного канала должна быть нанесена на одном графике от максимума к минимуму. Примечание. Это испытание не определяет характеристику оборудования в некоторых областях тела, например, в части, защищенной от детектора другими частями тела.

Гамма-установка мониторинга

Влияние вертикального положения источника излучения. Испытание должно быть выполнено так же, как для бета-измерения, за исключением того, что используется источник ¹³⁷Cs (¹²⁹I для низкой энергии) и шаги могут быть 5 см.

Вокруг тела. Испытание проводится так же, как и для бета-излучения, за исключением того, что источник, где это возможно, должен быть расположен на расстоянии от фантома высотой по меньшей мере 25 см и плотностью около 1 г·см^-3. Должен использоваться источник ¹³⁷Cs (¹²⁹I для низкой энергии) и шаги могут быть 20°.

Для контроля загрязненности поверхности рук проводится измерение отклонения отклика от среднего значения при изменении положения источника ¹³⁷Cs, экранированного защитным слоем толщиной более 0,6 мм алюминия (или источника ¹²⁹I для мониторов низких энергий) для проведения гамма-мониторинга, источника ³⁶Cl - для бета-мониторинга и ²⁴¹Am - для альфа-мониторинга. Это отклонение не должно быть более чем двукратным.

Для мониторинга загрязненности ног проводится измерение отклонения отклика от среднего значения при изменении положения источника ¹³⁷Cs, экранированного защитным слоем толщиной более 0,6 мм алюминия (или ¹²⁹I для мониторов низких энергий) в случае проведения гамма-мониторинга, ³⁶Cl - для бета-мониторинга и ²⁴¹Am - для альфа-мониторинга. Это отклонение не должно быть более чем двукратным.

Изменение отклика с энергией

Бета-измерительное оборудование должно быть способно обнаруживать бета-излучатели с E_max больше 150 кэВ. Измерения характеристик должны проводиться, по крайней мере, для трех бета-излучателей: один с максимальной энергией меньше 0,2 МэВ, один с энергией между 0,2 МэВ и 0,5 МэВ, один - с энергией более 0,5 МэВ.

Гамма-измерительное оборудование должно быть способно обнаруживать гамма- и рентгеновские излучатели с энергией больше 50 кэВ (5 кэВ для мониторов низких энергий), и измерения должны быть сделаны для трех гамма-излучателей для оборудования, предназначенного для измерения высоких энергий излучателей, и двух для оборудования, предназначенного для измерения низких энергий:

- между 5 кэВ и 20 кэВ (для мониторов низких энергий);

- между 50 кэВ и 150 кэВ (для мониторов низких и высоких энергий);

- между 150 кэВ и 500 кэВ (для мониторов высоких энергий);

- выше 500 кэВ (для мониторов высоких энергий).

Линейность показаний. Изготовитель должен проводить испытания, чтобы убедиться в линейности отклика, лучшем, чем 20% в диапазоне, указанном изготовителем.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, электромагнитным, механическим и климатическим характеристикам.

6. К средствам КРО относятся переносные приборы для контроля радиоактивности в окружающей среде, дозиметры и радиометры гамма-, бета-, рентгеновского и нейтронного излучений.

Общие термины стандартов для дозиметров гамма-, бета-, рентгеновского и нейтронного излучений

действительный диапазон измерений - диапазон значений измеряемой величины, в котором рабочие характеристики измерителя удовлетворяют требованиям настоящего стандарта;

отклик - отношение индицируемой измерителем величины к условно истинной величине;

относительный отклик - отношение индицируемой измерителем величины к условно истинной величине, выражаемое в процентах;

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

относительная собственная погрешность - относительная погрешность показаний устройства от образцового излучения в образцовых условиях;

коэффициент вариации (для оценки статистической флуктуации) - отношение оценки стандартного отклонения s к среднему арифметическому значению совокупности n измерений;

время отклика - время между первичным облучением детектора и достижением показаний 90% конечного значения мощности дозы монитора;

условно истинная величина - наилучшая оценка значения величины.

6.1. Технические требования к дозиметрам гамма-, бета-, рентгеновского излучений определяются в стандарте МЭК 60846-1, 2009-04, Приборы радиационной защиты - Измерители и/или мониторы (мощности) амбиентного и/или направленного эквивалента дозы бета, рентгеновского и гамма-излучения - Часть 1: Портативные приборы для контроля рабочих мест и окружающей среды.

Общие характеристики измерителей (мощности) амбиентного и направленного эквивалента дозы

Диапазон мощности эквивалента дозы. Для выполнения рекомендаций МКРЕ требуется определить мощность эквивалента дозы по широкому диапазону значений. В некоторых случаях требуется измерить такую высокую мощность эквивалента дозы, как 10 Зв/ч. В других предельных случаях можно получить такие низкие мощности эквивалента дозы, как 0,1 мкЗв/ч. В большинстве случаев интересующие мощности эквивалента дозы находятся в пределах диапазона приблизительно от 1 мкЗв/ч до 10 мЗв/ч.

Минимальный действительный диапазон измерений мощности эквивалента дозы должен охватывать, как минимум, три порядка величины и включать в себя 10 мкЗв/ч для измеряемой величины H*(10) и 0,1 мЗв/ч для измеряемой величины H'(0,07).

Изменение чувствительности, обусловленное энергией и углом падения излучения:

требования для дозы (мощности) H'(0,07). Относительная чувствительность, обусловленная энергией от 10 кэВ до 250 кэВ и углом падения фотонного излучения от 0° до 45°, должна находиться в интервале от 0,71 до 1,67. Для углов падения излучения до 90° изготовитель должен указывать относительную чувствительность для всех энергий излучения;

требования для дозы (мощности) H*(10). Относительная чувствительность, обусловленная энергией от 20 кэВ до 150 кэВ или от 80 кэВ до 1,5 МэВ и углом падения фотонного излучения от 0° до 45°, должна находиться в интервале от 0,71 до 1,67. Для углов падения излучения до 90° изготовитель должен указывать относительную чувствительность для всех энергий излучения;

требования для дозы (мощности) H'(0,07). Относительная чувствительность, обусловленная средними энергиями от 0,2 МэВ до 0,8 МэВ и углом падения бета-излучения от 0° до 45°, должна находиться в интервале от 0,71 до 1,67. Для углов падения излучения до 60° изготовитель должен указывать относительную чувствительность для всех энергий излучения;

изменение относительной чувствительности к (мощности) дозе, обусловленное нелинейностью в стандартных условиях испытаний, не должно превышать диапазон от минус 15% до +22% по всему действительному диапазону измерений для выбранного эталонного рентгеновского, гамма-излучения или бета-излучения;

коэффициент вариации по (мощности) дозы должен быть в пределах:

для H = H_o : 15%;

для H_o < H < 11 H_o : (16 - H / H_o)%;

для H > 11 H_o : 5%,

где H_o - нижняя граница диапазона измерения (мощности) дозы;

время отклика. При воздействии на измеритель мощности эквивалента дозы ступенчатого или медленного приращения или понижения менее чем через 10 с после воздействия конечной мощности эквивалента дозы показание измерителя должно достичь: G_i + 0,9(G_f - G_i), где G_i - начальное показание и G_f - конечное показание. Период времени 10 с применяется для значений G_f, составляющих более 1 мкЗв/ч, но менее чем 10 мЗв/ч. Для G_f выше этого значения время должно составлять 2 с или менее. Кроме того, через 60 с показание должно достигать (1 0,1)G_f для всех значений G_f;

отклик к импульсным полям. Испытания на чувствительность измерителя (мощности) эквивалента дозы к полям импульсного излучения не являются обязательными.

В разделах 9 - 14 стандарта предъявляются требования к электрическим, механическим характеристикам дозиметров, характеристикам окружающей среды, перечню документации. Приложение A посвящено анализу статистических флуктуаций, а Приложение C относится к калибровке измерителей.

Приложение B стандарта.

Категории использования, приведенные в таблице, могут быть использованы для классификации измерителей амбиентной/направленной дозы (мощности) для целей официального утверждения:

6.2. Технические требования к дозиметрам нейтронного излучения определяются в стандарте МЭК 61005, ред. 3, 2014-07, Приборы радиационной защиты - Измерители амбиентного эквивалента дозы (мощности) нейтронов.

Термины

испытания: эталонное излучение: ²⁴¹Am/Be, ²⁵²Cf, ²⁵²Cf(D₂O), или D(d,n)³He, T(d,n)⁴He, T(p,n) и ⁷Li (p,n) нейтронные генераторы.

Требования

Неопределенность условно истинного значения дозы (мощности) должна быть меньше, чем 20%.

Минимальный действительный диапазон измерения мощности эквивалента дозы H*(10) должен покрывать, по крайней мере, четыре порядка величины и включать 10 мкЗв/ч.

Относительный отклик должен быть в диапазоне от минус 17% до +25% в минимальном диапазоне измерений мощности дозы: 5 мкЗв/ч - 1 Зв/ч.

Относительный отклик должен быть в диапазоне:

0,2 - 8,0 для энергий нейтронов от тепловых до 50 кэВ;

0,5 - 2,0 для энергии от 50 кэВ до 10 МэВ;

0,2 - 2,0 для энергий выше 10 МэВ (рекомендуется).

Относительный отклик должен быть не хуже 25% для углов падения излучения от 0 до 90°; для углов падения от 90 до 180° должен заявляться производителем.

Время отклика до достижения показаний 90% от нового значения при резком изменении мощности дозы:

- менее 30 с для мощности H*(10) менее 0,1 мЗв/ч;

- 10 с для мощности H*(10) между 0,1 мЗв/ч и 1,0 мЗв/ч;

- 4 с для мощности H*(10) более 1,0 мЗв/ч.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, электромагнитным, механическим характеристикам и характеристикам окружающей среды, перечню документации. В Приложении A приведены конверсионные коэффициенты из доклада 57 МКРЕ.

6.3. Технические требования к радиометрам альфа-, бета-излучений определяются в стандарте МЭК 60325, 2002-06, Приборы радиационной защиты альфа-, бета- и альфа-/бета- (бета-энергии > 60 кэВ) измерители загрязнения и мониторы.

Если оборудование было предназначено для выполнения комбинированных функций (измерение альфа- и/или бета-загрязненности), оно должно соответствовать требованиям, относящимся к этим различным функциям. Этот стандарт не распространяется на радиометры, предназначенные для измерения бета-частиц с E_max < 60 кэВ.

Термины

альфа-, бета- или альфа/бета-монитор поверхностного загрязнения - соответственно альфа- (бета-, альфа-/бета-) измеритель активности, снабженный средством сигнализации (как правило, визуальная и/или звуковая), который указывает, что поверхностная эмиссия через единицу площади превышает некоторое заранее заданное значение;

интенсивность излучения с поверхности источника - количество частиц определенного типа и с энергией выше определенного значения, вылетающих с лицевой поверхности источника в единицу времени;

эффективность источника - отношение количества частиц определенного типа и с энергией выше определенного значения, вылетающих с лицевой поверхность источника или из окна источника в единицу времени (интенсивность излучения с поверхности), к количеству частиц того же типа, образующихся или высвобождаемых в единицу времени в источнике (для тонкого источника) или в его слое насыщения (для толстого источника);

источник с высокой эффективностью - источник, у которого эффективность для частиц с энергией более 5,9 кэВ превышает 0,25, включая частицы, испытавшие обратное рассеяние (определение относится к бета-излучателям с максимальной энергией спектра > 150 кэВ);

источник малой площади - источник, у которого максимальный линейный размер активной площади поверхности не превышает 1 см;

отклик на интенсивность излучения с поверхности (эффективность прибора) - при указанных производителем условиях (чувствительная площадь детектора, активная площадь источника, расстояние между источником и детектором) отклик на интенсивность излучения с поверхности (эффективность) детектора представляет собой отношение количества зарегистрированных частиц (например, количества импульсов в единицу времени с поправкой на естественный фон) к количеству частиц того же типа, испущенных источником излучения в течение того же интервала времени (принятое значение величины "интенсивность излучения с поверхности").

Общие характеристики

Индикация в единицах активности. На практике отношение скорости поверхностной эмиссии (выхода) к активности не всегда равно 0,5 из-за обратного рассеяния или, что более вероятно, влияния самопоглощения, которое различно у образцового источника и измеряемого образца при оценке индикации в единицах активности. Хорошей практикой является использование образцового источника с поверхностью, аналогичной поверхности образца (имеющей подобные обратное рассеяние и самопоглощение).

Показания прибора должны быть выражены в единицах счета за единицу времени, или там, где индикация может быть в единицах активности или активности на единицу площади.

Испытания

Эталонные радионуклиды

Альфа-излучатели - образцовый радионуклид ²⁴¹Am или ²³⁹Pu.

Бета-излучатели - образцовый радионуклид ³⁶Cl или ²⁰⁴Tl. При измерениях бета-частиц с энергией меньшей, чем 200 кэВ, должен использоваться ¹⁴C.

Электрические характеристики

статистические флуктуации. Из-за случайной природы эмиссии альфа- и бета-частиц показания измерителя загрязнения колеблются около среднего значения. Коэффициент вариации показаний в связи с этими случайными колебаниями должен быть меньше чем 0,2.

Время отклика должно быть таким, чтобы в случае резкого изменения загрязнения показатель достиг следующего значения меньше чем за 7 с при увеличении и 10 с - при уменьшении загрязнения.

Метод испытания - для цифровых приборов начальные и конечные скорости счета при испытаниях должны различаться в 10 раз и более. Нижняя скорость счета не должна превышать одну треть от младшей декады.

Взаимосвязь между временем отклика и статистическими флуктуациями. Время отклика и коэффициент вариации являются взаимозависимыми характеристиками. Для высоких уровней загрязнения рекомендуется, по возможности, уменьшить время отклика, в то время как статистические флуктуации должны быть в установленных пределах. Если эти пределы могут быть выполнены со временем отклика не более 1 с, предпочтительно уменьшение статистических флуктуаций, а не уменьшение времени отклика меньше 1 с.

Радиационные характеристики

Вариации отклика на поверхности детектора - проверка равномерности поверхности детектора. Изготовитель должен указать вариации отклика детектора при изменении положения источника относительно окна детектора. Расстояние между источником и окном детектора должно быть указано изготовителем и в идеале должно быть от 3 мм и 4 мм, также должно быть указано ослабление излучения при его прохождении через защитную решетку.

Относительная собственная погрешность. В стандартных условиях испытаний относительная собственная погрешность устройства к соответствующему образцовому радионуклиду не должна превышать 25% по всему действительному диапазону измерения для измерителей и мониторов и 10% - для измерительных сборок.

Измерители альфа-загрязнения. Нет необходимости в спецификации. Производитель по просьбе покупателя должен указать реакцию детектора на природный уран.

Измерители бета-загрязнения. Эффективность прибора должна быть измерена при трех различных максимальных энергиях:

- не более 0,2 МэВ;

- между 0,2 МэВ и 0,5 МэВ;

- больше чем 0,5 МэВ. Подходящими радионуклидами являются: ¹⁴C, ¹⁴⁷Pm, ⁶⁰Co, ³⁶Cl, ²⁰⁴Tl, ⁹⁰Sr/⁹⁰Y.

Отклик на другие излучения. Рекомендуется обеспечить бета-детектор каким-либо затвором из материала с низким атомным номером (менее 22), чтобы можно было отделить бета- от гамма-излучения. Толщина затвора должна быть выражена в единице эквивалентной массы на единицу площади.

Фоновая скорость счета. Изготовитель должен указать скорость счета при мощности кермы в воздухе 0,2 мкГр/ч.

В других разделах стандарта приведены требования к электрическим, механическим характеристикам приборов, характеристикам окружающей среды, перечню документации.