4. Средства измерительной техники для измерения ионизирующего излучения

Классификация средств измерения ионизирующих излучений зависит от многих признаков, основные из которых :

• функциональное назначение средства измерительной техники;

• тип измеряемой физической величины;

• вид ионизирующего излучения;

• тип конструктивного исполнения;

• вид радиационного контроля;

Средства измерительной техники для измерения ионизирующего излучения подразделяют на четыре основные группы, что обусловлено физическими свойствами регистрируемого ионизирующего излучения.

1. Дозиметрические приборы (дозиметры), измеряющие величины, характеризующие перенос и передачу энергии.

2. Радиометрические приборы (радиометры), измеряющие величины, характеризующие источники ионизирующего излучения и количество испускаемых ими в пространство частиц и квантов.

3. Спектрометрические приборы (спектрометры), измеряющие распределение частиц и квантов по энергиям, зарядам, массам в пространстве и во времени.

4. Универсальные приборы, решающие совместно те или иные задачи вышеназванных приборов.

По виду ионизирующего излучения различают средства измерения: альфа-излучения; электронного (бета) излучения; фотонного излучения; нейтронного излучения и смешанного излучения.

По назначению при эксплуатации различают: средства измерения и индикаторы.

Классификация по временному характеру контроля предусматривает: непрерывный или оперативный контроль, эпизодический (инспекционный) контроль, периодический (текущий) контроль.

Классификация средств измерения по исполнению, связанному с местом размещения и способом применения при эксплуатации: стационарные (в том числе лабораторные); переносные; средства для индивидуального контроля; носимые, передвижные или подвижные (в т.ч. для аварийных ситуаций).

Средства измерительной техники классифицируются по методу и способу контроля параметров:

- непосредственного контроля (погружные, проточные, с измерением в заданной геометрии, «над зеркалом», измерения в радиационных полях протяженных объемных источников);

- контроля с отбором и подготовкой проб;

- контроля с накоплением радиационного воздействия.

Стационарные средства измерения и автоматизации для непрерывного контроля радиационной обстановки подразделяются на одноканальные и на многоканальные (от 2-х и до любого числа каналов).

Допускается проектирование и производство средств измерения как средств целевого назначения для обеспечения типовых объектов и проектирование приборов контроля на основе комплекса агрегатированных технических средств радиационного контроля (КАТСРК) для различных объектов.

Такие средства измерительной техники позволяют осуществлять компоновку малоканальных и многоканальных сигнальных и информационно-измерительных систем различной конфигурации.

Система радиационного контроля АЭС является автоматизированной и использует технические средства следующего назначения:

- для непрерывного (оперативного) контроля - стационарные автоматизированные технические средства;

- для эпизодического (инспекционного) и периодического (текущего) контроля - переносные и носимые, а также, при в аварийных ситуациях, - передвижные или подвижные технические средства;

- для лабораторного анализа - лабораторная аппаратура, средства отбора и подготовки проб для анализа.

Периодичность контроля определяется в зависимости от прогнозируемого или реально зафиксированного состояния радиационной обстановки.

По виду радиационного контроля средства измерения можно подразделить на дозиметрические приборы и средства радиационно-технологического контроля. Первые позволяют решать задачи обеспечения радиационной безопасности при выполнении работ в условиях воздействия ионизирующего излучения. Радиационно-технологический контроль решает задачи диагностирования основных систем и устройств паропроизводящей установки и других систем АЭС.

Автоматизированные системы обеспечивают контроль, регистрацию, отображение, сбор, обработку, анализ хранения получаемой информации и выдачу отчетной информации, а также сигнализацию о превышении заданных уровней параметров, характеризующих радиационную обстановку. Такие системы часто называют комплексом аппаратуры радиационной безопасности (АКРБ).

Средствам измерения ионизирующего излучения присваиваются буквенные обозначения.

1-я буква обозначает группу прибора: Д - дозиметр, Р - радиометр, С - спектрометр. 2-я буква обозначает измеряемую величину: Д - поглощенная доза облучения, М - мощность поглощенной дозы, Э - экспозиционная доза фотонного излучения, Р - мощность экспозиционной дозы, В - эквивалентная доза облучения, Б - мощность эквивалентной дозы излучения, Г - объемная активность радионуклида в газе, Ж - объемная активность радионуклида в жидкости, А - объемная активность радиоактивного аэрозоля, Л - поток ионизирующих частиц, П - плотность потока ионизирующих частиц. Если прибором измеряются две и более величины то устанавливается наименование - К. 3-я буква обозначает вид ионизирующего излучения: А - альфа-излучение, Б - бета-излучение, Г - гамма-излучение, Р - рентгеновское излучение, Н - нейтронное излучение и С - смешанное излучение.

Отсюда, прибор ДРГ-1 - дозиметр мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, а РГБ-1 - радиометр объемной активности бета-активных газов.

В большинстве средств измерения ионизирующего излучения для первичного преобразования энергии ионизирующего излучения и подготовки сигнала с детектора к дальнейшей передаче применяется конструктивно самостоятельный элемент средства измерения, который называется устройство или блок детектирования (БД).

Последующие устройства служат для преобразования, хранения, передачи сигналов и представления информации об измеряемой величине.

К дозиметрическим приборам относят средства измерения ионизирующего излучения, предназначенные для измерения энергии, переносимой ионизирующим излучением или передаваемой объекту, находящемуся в поле излучения, т.е. приборы, измеряющие поглощенную дозу и мощность поглощенной дозы излучения, экспозиционную дозу и мощность экспозиционной дозы гамма-излучения и другие дозиметрические величины.

Общим для всех дозиметрических приборов является необходимость измерения тех или иных энергетических величин, описывающих не отдельные частицы или кванты, а их некоторую совокупность, находящуюся в пространстве в течение какого-либо времени.

Поэтому, построение дозиметрических приборов основано на измерении тока или электрического заряда на выходе детектора, несущего информацию об энергии, переданной ионизирующим излучением в чувствительном объеме детектора. Интегрирование "элементарных" зарядов, создаваемых в объеме детектора при воздействии отдельных частиц или квантов, производится как в самом детекторе или в его нагрузочной цепи, так и в измерительном устройстве.

При этом по величине суммарного заряда (эффекта), накопленного за определенный промежуток времени, можно судить о величине дозы, а по величине тока - о соответствующем значении мощности дозы. Необходимо лишь обеспечить такие условия регистрации излучения, чтобы измеряемая величина в необходимом диапазоне была пропорциональна или известным способом связана с энергией, потерянной частицами в объеме детектора.

К радиометрам относят приборы, предназначенные для измерения активности источников или плотности потока частиц или квантов ионизирующего излучения.

Основной особенностью радиометрических приборов является то, что они измеряют удельную активность образца или пробы воды, газа, аэрозолей и т.п. Поэтому радиометры, как правило, имеют то или иное устройство пробоотбора. В других случаях, когда нет таких устройств, проба для измерения готовится по специальной, метрологически аттестованной, методике.

В настоящее время большое распространение получили унифицированные средства измерительной техники для измерения ионизирующих излучений, измеряющие несколько физических величин и часто одновременно являющиеся дозиметрами и радиометрами или спектрометрами.

Для измерения необходимой величины к унифицированному пульту средства измерения подключается тот или иной блок детектирования, или такое переключение осуществляется автоматически, применяя соответствующее программное обеспечение.

Средства измерительной техники для измерения ионизирующих излучений осуществляют контроль состояния защитных барьеров, радиационно-технологический контроль, радиационный дозиметрический контроль, радиационный контроль окружающей среды, радиационный контроль за нераспространением радиоактивных веществ и осуществляют измерение различных дозиметрических величин в соответствии с решаемыми задачами (см. табл. 4.1 - 4.3).

Таблица 4.1