БЕТА-РАДИОМЕТР РУБ-01П6
1. НАЗНАЧЕНИЕ
Радиометр предназначен для измерения удельной и объемной активности бета-гамма-излучающих нуклидов в пробах природной среды. Радиометр относится к радиометрическим установкам специального назначения. Радиометр применяется для комплексного санитарно-гигиенического контроля объектов природной среды в промышленных, лабораторных и полевых условиях.
Принцип действия радиометра основан на преобразовании световых вспышек в чувствительном объеме детектора в интенсивность счета импульсов.
Радиометр с блоком детектирования БДКГ-03П позволяет производить измерения удельной и объемной активности проб природной среды с эффективным атомным номером Zэф15, плотностью 1,5 г/см2 и любой влажности, а также может быть использован для экспрессного определения суммарного содержания радионуклидов цезия в организме человека.
2. РАБОТА ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ
Кнопка ВКЛ с фиксацией предназначена для включения измерительного устройства. Индикатором включенного состояния служит светодиод зеленого цвета. Кнопка РЕЖИМ без фиксации служит для включения следующих режимов работы, индицируемых светодиодами:
ОСН - основной измерительный канал для измерения объемной и удельной активности блоком детектирования БДКГ-03П,
К - вспомогательный измерительный канал, включаемый при работе с блоком детектирования БДКГ-03П для измерения вклада калия в контролируемой пробе,
УИ - включение встроенного генератора для контроля функционирования измерительного устройства.
Кнопка , % без фиксации служит для оптимального выбора емкости входного счетчика импульсов, поступающих с блока детектирования.
В момент включения питания радиометра включается светодиод «25», предопределяющий статистическую погрешность (25%) единичного измерения поступающей с блока детектирования информации, при этом автоматически включается счетчик импульсов емкостью 64 импульса. При нажатии кнопки ,% и удержании ее в нажатом положении в течение 1 сек. Происходи обнуление всех внутренних счетчиков и цифрового индикатора, включается светодиод «12», индицирующий включение счетчика емкостью 256 импульсов, при этом статистическая погрешность единичного измерения не превысит 12%. При последовательном нажатии и удержании кнопки ,% автоматически происходит переключение светодиодов «6» и «50» с одновременным включением счетчиков емкостью 1024 и 16 импульсов. Последний режим включения «50» может быть использован только для определения удельной или объемной активности проб, имеющих очень малую интенсивность импульсов (N0,1 с-1).
Светодиод включается автоматически в момент поступления на входной счетчик первого импульса, зарегистрированного блоком детектирования, и выключается в момент заполнения счетчика импульсов. Окончание каждого единичного измерения сопровождается коротким звуковым сигналом.
Шестиразрядный кодовый переключатель, расположенный на верхней крышке устройства измерительного, разделен на 2 части. Левые три декады переключателя предназначены для кодирования коэффициента преобразования (нормирования) Кн интенсивности измеренных импульсов в измеряемую физическую величину, с-1, Бк, Бк/кг, Бк/л. Правые три декады переключателя служат для кодирования величины измеренного или наперед заданного фона (Nф), а также для прямого автоматического вычитания поправки на активность калия, содержащегося в некоторых видах проб.
Четырехдекадное цифровое табло на основе жидкокристаллического дисплея предназначено для визуального считывания результатов измерения.
Все численные значения на кодовых переключателях Кн и Nф, а также на цифровом табло выражаются в экспоненциальном виде. При этом на кодовых переключателях записывается число с двумя значащими цифрами и порядком, а на цифровом табло - тремя значащими цифрами и порядком. Целая часть чисел ограничена одним знаком старшего разряда запятой справа.
3. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
Подготовка радиометра к работе от сети переменного тока.
Заземлите устройство измерительное посредством
Включение радиометра проводите в следующем порядке.
Подсоедините к устройству измерительному блок детектирования.
Переведите кнопочный переключатель ВКЛ., расположенный на передней панели устройства измерительного, в положение отпущено. Подсоедините устройство измерительное к сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Нажатием кнопки ВКЛ. на панели устройства измерительного включите питание радиометра, при этом при использовании в работе устройства измерительного УИ-38П2 на панели УИ-38П2 должны включиться светодиоды ОСН, «25», зеленый светодиод индикации включения питания и цифры индикатора.
Выдержите радиометр во включенном состоянии в течение 15 мин.
При работе с устройством измерительным УИ-38П2. Установите коэффициент нормирования КН = 1,0, для чего наберите на кодовом переключателе комбинацию цифр 1 0 0 0 0 0 . При этом радиометр включен в режим измерения интенсивности счета импульсов, С-1
Нажмите кнопку РЕЖИМ на панели УИ-З8П2, при этом последовательно должны включаться и выключаться светодиоды «К», «УИ». В момент включения светодиода «УИ» отпустите кнопку. При этом с периодичностью
13 с будет включаться короткий звуковой сигнал, выключаться и через
0,2 с снова включаться светодиод , а на цифровом табло будет высвечиваться число (4,85 0,05) с-1, указывающее на исправную работу устройства измерительного.
Для выключения радиометра кнопку ВКЛ. Переведите в положение отжато.
4. ПОРЯДОК РАБОТЫ
Все измерения проводите не ранее, чем через 15 мин после включения радиометра.
При каждом измерении проводите не менее 10 измерений интенсивности счета импульсов, поступающих с блока детектирования. За измеренное значение принимают среднее из этих значений, вычисленное по формуле:
× i
 N= ,
n
где:
Ni- интенсивность счета импульсов при i-ом измерении, с-1,
i = 1,2,3........10;
N-среднее значение интенсивности счета за n измерений, с-1
n - количество измерений
Работа с устройством измерительным УИ-З8П2 в составе радиометра РУБ-01П6.
Считывание информации с цифрового табло УИ-38П2, а также установку коэффициентов нормирования Кн и коэффициентов вычитания фона производите в экспоненциальном виде.
Например, комбинация на цифровом табло 1,23 4 соответствует числу 1,23×104 = 12300.
Комбинация цифр на кодовом переключателе для коэффициентов нормирования измеряемой физической величины и коэффициентов вычитания фона 123 452 соответствует умножению входной интенсивности счета импульсов на 1,2×103 = 1200 и вычитанию из каждого результата измерения 4,5×102= 450.
Значения коэффициентов нормирования, необходимые для перевода интенсивности счета импульсов в измеряемую физическую величину, приведены в ТО для блока детектирования БДКГ-О3П по отдельным радионуклидам, содержащимся в исследуемой пробе. (2,9×101 - для цезия-137 и 1,1×101 - для цезия-134).
Для измерения активности пробы, содержащей только цезий-137, на кодовом переключателе установите комбинацию цифр 2 9 1 , при этом на информационном табло измеренная активность будет выражена в Бк/л.
Для измерения активности пробы, содержащей смесь радионуклидов цезий-137+цезий-134 с соотношением в смеси 5/1, на кодовом переключателе необходимо установить следующую комбинацию цифр 2 3 1 , при этом на информационном табло измеренная активность будет выражена в Бк/л.
Компенсация фона
В силу того, что регистрация радиоактивного излучения связана со статическим характером радиоактивного распада, а также со случайными погрешностями, вызванными неконтролируемыми изменениями факторов, влияющих на результат измерения, автоматическую компенсацию (вычитание) интенсивности фона можно производить только при условии, когда величина измеряемой активности больше или равна величине фона, выраженного в единицах измеряемой физической величины.
Для снижения погрешности измерения активности пробы необходимо произвести предварительные измерения фона и активности пробы без автоматического вычитания фона при коэффициенте нормирования, соответствующем данному блоку детектирования при измерении активности пробы, содержащей определенный радионуклид или известную смесь радионуклидов. Если величина активности пробы и фона больше удвоенного значения фона (т.е. активность пробы больше значения измеренного фона), то с помощью кодового переключателя ФОН можно вводить автоматическое вычитание активности, обусловленной фоновым излучением. В случае, когда измеренная величина активности пробы с фоном меньше удвоенного значения фона, для исключения перекомпенсации (получения нулевого результата), автоматическое вычитание фона не рекомендуется и кодовый переключатель ФОН необходимо перевести в нулевое состояние.
БЕТА-РАДИОМЕТР РКБ4-1еМ
ВНИМАНИЕ!
ЗАПРЕЩАЕТСЯ при проведении всех измерений и промывке детектора использовать контролируемые пробы и промывочные растворы с температурой, отличающейся от температуры окружающего воздуха, более чем на ±5° С.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ включать радиометр при снятой крышке, открытой горловине или с открытыми штуцерами на крышке блока детектирования БДЖБ-02.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ включать пульт радиометра без подключенного к нему блока детектирования.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ проводить промывку детекторов спиртом, ацетоном и другими растворителями во избежание повреждения детекторов.
При проведении измерений с временем экспозиции 100 с переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ должен находиться в положении N.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Радиометр РКБ4-1еМ предназначен для экспрессных измерений методом непосредственной оценки удельной и объемной активности бета-излучающих радионуклидов проб объектов внешней среды (в полевых и лабораторных условиях). Диапазон измерений 1,9–3,7-107 Бк/л (Бк/кг).
Радиометр измеряет удельную и объемную активность нуклидов 90Sr+90Y, 137Cs, 144Се, 144Рг, 106Ru+106Rh, 60Co в водной среде, молоке, почве, донных отложениях, растительности, нуклида 14С в водной среде, а также газов 41Аг, 85Кг, 133Хе.
В качестве детекторов в радиометре используют два типа блоков детектирования:
1) БДЖБ-02 – блок детектирования на основе объемно-активированных пластмассовых пластин-световодов;
2) БДЖБ-07 – блок детектирования на основе одной поверхностно-активированной пластмассовой пластины (в нашем приборе используется блок детектирования БДЖБ-02).
2. КОНСТРУКЦИЯ РАДИОМЕТРА
Радиометр РКБ4-1еМ состоит из пульта и блока детектирования. Пульт радиометра конструктивно состоит из панели, корпуса и крышки. На лицевой стороне панели расположены органы управления, контроля и измерения. На боковых сторонах панели расположены разъемы для подключения блока детектирования, кабеля питания и т.д.
Блок детектирования БДКБ-02 конструктивно состоит из детектора с развитой поверхностью, двух ФЭУ и электронных узлов, расположенных в кожухе по обе стороны от детектора. Детектор с развитой поверхностью представляет собой блок из десяти сцинтилляционннх пластин, вклеенных в корпус. Корпус блока детектирования закрывается крышкой, к которой крепится ручка для переноски блока. В крышке имеется сливное отверстие, углубление для контрольного источника и два штуцера для подсоединения пробоотборника. Корпус, крышка и ручка блока выполнены из прессматериала ДСВ.
Блок детектирования предназначен для регистрации бета-излучения радиоактивных проб. Получаемые при регистрации бета-частиц световые вспышки преобразуются ФЭУ в импульсы тока отрицательной полярности.
Пульт радиометра предназначен для формирования и селекции сигналов от блока детектирования, накопления, пересчета и вывода информации за заданное время измерения, а также для управления всеми рабочими процессами радиометра.
Вывод информации осуществляется на газоразрядные индикаторы, расположенные на передней панели пульта, или на ЦПУ.
На передней панели пульта расположены следующие органы управления и сигнализации:
а) переключатель ПИТАНИЕ осуществляет включение питания радиометра
б) переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ осуществляет выбор режима счёта импульсов «N», «N×10» или режима КОНТР;
в) переключатель ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ позволяет выбирать время экспозиции «10 с», «100 с» (только в режиме «N») или «»;
г) кнопка ПУСК/СТОП ПРИ служит для ручного управления радиометром при работе с секундомером;
д) кнопка СБРОС служит для установки начального цикла работы радиометра;
е) переключатель ИНДИКАЦИЯ-ЦПУ служит для переключения вывода информации на газоразрядные индикаторы или на ЦПУ (цифропечатающее устройство);
ж) ручками КОРРЕКЦИЯ ГРУБО ПЛАВНО осуществляется изменение порога дискриминации во входном устройстве;
з) три светодиода, расположенные на передней панели пульта, сигнализируют о включении радиометра и наличии напряжения питания, о наборе информации, о переполнении счётчика.
3. ПОДГОТОВКА РАДИОМЕТРА К РАБОТЕ
1. Подключить сетевой блок питания к сети переменного тока (220 В) и сетевой тумблер поставить в положение «Вкл.», при этом должна светиться лампочка индикации сети.
2. Установить переключатель «Питание» на передней панели пульта в положение «Внешнее», при этом должен засветиться индикаторный светодиод.
3. Установить переключатель «Режим работы» в положение «Контр.», переключатель «Время измерения» - в положение «10 с», тумблер «Индикация – ЦПУ» - в соответствующее положение.
4. Нажать и отпустить кнопку «Сброс» на передней панели пульта радиометра, при этом на индикаторах высвечиваются нули, через несколько секунд индикаторы гаснут, радиометр переходит в режим набора информации. Через 10 с на индикаторах высвечивается четырехзначное число, соответствующее числу импульсов в пределах 5500 ± 2000. Сброс и новый набор информации происходят автоматически через каждые 10 с.
5. Перевести переключатель «Режим работы» в положение N×10.
6. Отключить сетевой блок питания от сети, перевести переключатель «Питание» в положение «Автом.» и повторить операции, указанные в пункте 4.
7. Выключить радиометр.
При работе с радиометром блок детектирования БДЖБ-02 должен располагаться в свинцовой защите с толщиной стенок 100 мм. При выполнении работ без защиты установка заданной скорости счета производится от входящего в комплект поставки контрольного источника 137Cs в следующем порядке.
В гнездо на крышке блока детектирования поместите контрольный источник 137Cs , измерьте скорость счета. Она должна быть 200 ± 6 имп/сек. Если фактическая скорость счета отличается от указанной, то с помощью ручек КОРРЕКЦИЯ ГРУБО ПЛАВНО на передней панели пульта радиометра добейтесь совпадения результатов измерений с требуемой скоростью счета. Прибор готов для проведения измерений.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
Спектрометрический метод определения радиоактивности объектов окружающей среды: принцип, достоинства.
Этапы и последовательность проведения спектрометрического исследования.
Обработка результатов спектрометрического исследования.
Спектрометрические исследования древесных и строительных материалов.
Классы строительных материалов, область применения строительных материалов в зависимости от класса (в соответствии с НРБ-99).
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА:
Используя сцинтилляционный спектрометр, определить удельную радиоактивность проб строительных материалов.
Определить удельную радиоактивность проб строительных материалов с использованием радиометрической установки РПС-2-03А.
Сравнить полученные результаты с НРБ-99, дать практические рекомендации по возможности использования.
Методика проведения спектрометрических измерений активности радионуклидов в строительных материалах
1. Метод измерения
Спектрометрический метод измерения применяется, когда необходимо определить радионуклидный состав анализируемого образца и определить количественное содержание активности отдельных радионуклидов.
Спектрометрический метод основан на измерении спектра излучения содержащихся в пробе радионуклидов, идентификации радионуклидов по пикам полного поглощения энергии излучения и расчета активности радионуклидов в пробе по площади фотопика.
2. Калибровка спектрометра
Перед началом работы проводится энергетическая калибровка с использованием калибровочного источника, входящего в состав спектрометрической установки. Калибровку проводят перед каждым измерением пробы за время, обеспечивающее достаточную статистику счета для каждого фотопика (для сцинтилляционного спектрометра это время составляет 150 с).
После окончания набора спектра от калибровочного источника информации остается записанной в память компьютера, и обеспечивает определение значений энергий излучения любых радионуклидов, имеющихся в исследуемых образцах.
Энергетическую калибровку проводят перед каждым измерением пробы.
3. Создание библиотеки изотопов
Для идентификации радионуклидов, обнаруженных в измеренных образцах, в память компьютера внесены характеристики энергии излучения и интенсивности переходов для всех радиоактивных изотопов, которые могут загрязнять объекты природной среды. В рабочую библиотеку внесены естественные радиоактивные изотопы калий-40, продукты распада радия-226 и тория-228 (происходящих от распада урана-238 и тория-232, соответственно), долгоживущие продукты деления урана и плутония и продукты активации конструкционных материалов, которые могут попасть в окружающую среду при авариях ядерных энергетических установок или перерабатывающих заводов. Это изотопы цезий-137, рутений-103, сурьма-125, цирконий-95, цезий-134 и ряд других.
На основании данных, представленных в рабочей библиотеке, компьютерная программа анализирует набор энергий фотопиков и их соотношения, полученные в аппаратурном спектре исследуемого образца, и выдает активности опознанных радионуклидов.
4. Измерение фоновой активности
Измерения фоновой активности необходимо периодически проводить для каждой установки, т.к. фон системы оказывает важное влияние на нижний предел обнаружения и точность при измерениях образцов с низким уровнем радиоактивности. Фоновая активность должна измеряться в течение достаточно длительного времени, не менее часа, для получения уверенных результатов. Повторение этих измерений позволяет судить о стабильности радиационной обстановки в рабочем помещении, чистоте защитного контейнера и т.п.
Если значение измеренного фона отличается от записанного в памяти компьютере, на монитор выдается предупреждение о несоответствии измеренного спектра. Измерение фоновой активности проводится, как правило, один раз в день.
5. Проведение измерений
Измерительную кювету (сосуд Маринелли) с исследуемым образцом объемом 1 дм3 помещается на криостат с полупроводниковым детектором. Производится набор информации, включающий набор площадей фотопиков на определенных каналах анализатора. Время измерения не менее 1800 секунд. По окончании набора с помощью компьютера производится обработка аппаратурного спектра и сравнение с калибровочной кривой эталонного источника близкого по плотности к исследуемому образцу. После окончания обработки результат анализа выводится на дисплее в виде таблицы, включающей опознанные радионуклиды, и ошибку в определении активности за счет статистики и качества фотопиков. А также в виде графического изображения набранного спектра от счетного образца. На рисунке 6 приведен пример такого спектра.
Рис.6 Спектр гамма излучающих радионуклидов с характерными пиками для радионуклидов 137Cs, 134Cs и 40К
За результат измерений активности каждого радионуклида в счетном образце для принятия последующих решений принимают значение величины П, рассчитанное по формуле:
П = А + ΔА,
где:
А – активность радионуклида в счетном образце, Бк;
ΔА – абсолютная погрешность активности радионуклида, Бк.
6. Минимальная измеряемая активность
Минимальная измеряемая активность – термин, используемый для оценки способности измерительной системы зарегистрировать радионуклид при определенных условиях. Для оценки минимальной измеряемой активности существует несколько способов. Все они связаны с эффективностью установки при измерении данного нуклида, а также с выбранной точностью получения результата.
Минимальная измеряемая активность определяется для каждого типа блока детектирования при проведении метрологической поверки. Например, для спектрометра с блоком детектирования БДКГ-03П минимальная измеряемая активность составляет: для 137Cs 3 Бк, для 40K 40 Бк, для 226Ra 8 Бк, для 232Th 7 Бк.
7. Проведения спектрометрического измерения активности естественных радионуклидов в пробах строительных материалов
При проведении спектрометрического измерения радионуклидов в строительных материалах определяют удельную активность естественных радионуклидов 226Ra, 232Th и 40К. Рассчитывают удельную эффективную активность этих радионуклидов, с учетом их биологического воздействия на организм человека. Оценивают радиационную безопасность использования строительных материалов в соответствии с ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные».
7.1 Приготовление счетного образца
Представительную пробу получают путем измельчения изделий (кирпича, плит, околов природного камня и т.д.) до размера зерен менее 5 мм с помощью электродробилок, перемешивания и квартования не менее 10 точечных проб. Полученные представительные пробы высушивают до постоянной массы, затем заполняют пять кювет для измерения активности радионуклидов и взвешивают.
Насыпную плотность счетного образца определяют путем деления массы навески в каждой кювете на объем кюветы.
Кюветы герметично закрывают, маркируют и выдерживают в комнатных условиях в течение времени, установленного методикой выполнения измерений для получения радиоактивного равновесия естественных радионуклидов.
7.2 Обработка результатов измерения
Обработку результатов и оценку погрешности измерения проводят отдельно для каждого счетного образца и для каждого из естественных радионуклидов. В качестве результатов измерений удельных активностей радионуклидов в представительной пробе принимают средние арифметические значения удельных активностей каждого радионуклида по пяти счетным образцам.
Значение удельной эффективной активности естественных радионуклидов (Аэфф) для представительной пробы вычисляют по формуле:
Аэфф = АRa + 1,31 ATh + 0,085AK,
где:
АRa , ATh , AK – удельные активности радия, тория, калия соответственно, Бк/кг.
Абсолютную погрешность определения значений Аэфф вычисляют по формуле:
ΔАэфф =
|
√
|
Δ2Ra + 1,7 · Δ2Th + 0,007 · Δ2K,
|
где:
ΔRa , ΔTh , ΔK – абсолютная погрешность определения величины активности радия, тория, калия соответственно, Бк/кг
За результат определения удельной эффективной активности естественных радионуклидов в контролируемом материале и установления класса материала принимают значение, определяемое по формуле:
Аэфф. м = Аэфф + ΔАэфф,
Критерии для принятия решения об использовании строительных материалов установлены НРБ-99. Значение удельной эффективной активности и соответствующий класс строительных материалов приведены в таблице 18.
Таблица 18.
УДЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ И КЛАСС СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Удельная эффективная активность (Аэфф), Бк/кг
|
Класс материала
|
Область применения
|
до 370
|
I
|
Все виды строительства
|
от 370 до 740
|
II
|
Дорожное строительство в пределах населенных пунктов и зон перспективной застройки, строительство производственных сооружений
|
от 740 до 1500
|
III
|
Дорожное строительство вне населенных пунктов
|
от 1500 до 4000
|
IV
|
Вопрос об использовании материала решается в каждом случае отдельно по согласованию с федеральным органом Госсанэпиднадзора
|
более 4000
|
|
Материалы не должны использоваться в строительстве
|
Определение удельной активности строительных материалов относительным методом
1. Изучить по инструкции и подготовить к работе радиометрическую установку РПС-2-ОЗА.
2. Для измерения активности исследуемого материала необходимо знать фон и эффективность счета установки.
При измерении скорости счета от препарата счетчик регистрирует излучения и от других источников:
а) космическое излучение
б) гамма-излучение естественных изотопов, находящихся в окружающих предметах, конструкционных материалах счетчика и т.п. Эти излучения создают т.н. фон счетчика, под которым понимается скорость счета без препарата. Фон установки обычно считается 20-30 мин, но в целях сокращения времени на занятии допускается время подсчета 5-10 мин. Фон измеряют несколько раз – до начала измерений препарата и после каждых 5-6 измерений. При измерении фона установки под счетчик устанавливают пустую чашку Петри.
3. Определить эффективность счета, как описано в данном руководстве (предыдущая тема, с. 107).
Для определения эффективности счета установки провести расчет активности эталона из хлористого калия, находящегося на рабочем месте, с указанием его веса.
4. Определить удельную активность различных строительных материалов и оформить сертификат.
На чашку Петри насыпать строительный материал (предварительно измельченный) того же веса, что и КСl, ровным слоем и подсчитать число импульсов на радиометрической установке.
Примечание: подсчет фона, эталона и препарата проводится одинаковое время (5-10 мин.), в формулы подставляется число импульсов в 1 секунду. Удельную активность препарата вычисляют по формуле:
где:
А – активность препарата в Бк;
Nnp–число импульсов от препарата в секунду (имп/сек);
N ф - число импульсов от фона (имп/сек);
Кэфф - коэффициент эффективности:
Зная вес препарата можно подсчитать удельную активность материала в Бк/кг.
СЕРТИФИКАТ
радиационного качества строительного материала ....................... при исследовании средне эффективной удельной активности на установке РПС-2-О3А:
Удельная активность составила ……………………………... Бк/кг.
Заключение: Данный строительный материал относится к ... классу и можно использовать для ………………………………......
Допустимые величины (критерии для принятия решений): см. табл. 18.
|
Скачать 7.3 Mb.