Блок детектирования бдас-03п

Блок детектирования БДАС-03П предназначен для измерения в режиме реального времени объемной активности аэрозолей, которые содержат - и -активные радионуклиды (далее - и -активные аэрозоли) в составе стационарной многоканальной системы радиационного контроля. Фотография блока приведена на рисунке 13. Блок детектирования может применяться на предприятиях, связанных с применением или получением - и -активных радионуклидов, для непрерывного автоматического контроля аэрозолей в воздухе производственных помещений и в выбросах вентсистем зданий. Блок детектирования, в соответствии с функциями преобразования, обеспечивает преобразование информации о среднем значении объемной активности - и -активных аэрозолей в рабочих помещениях за выбранный интервал времени, а также объемной активности выбросов (время отбора пробы 24, 12, 6 часов) в частоту электрических сигналов. Измерения объемной активности обычно производятся при значениях объемного расхода воздуха через систему пробоотбора W = 20 л/мин, при продолжительности отбора проб Т = 24 часа.

Диапазон измерения средней частоты следования импульсов на выходе блока детектирования от 2.010^-2 с до 10⁴ с.

Диапазоны измерения объемной активности:

• от 8.010^-2 до 3.010⁴ Бк/мдля -активных аэрозолей (по радионуклиду ²³⁹Pu);

• от 25 до 1.010⁵ Бк/мдля -активных аэрозолей (по радионуклидам ⁹⁰Sr - ⁹⁰Y).

Предел допускаемой основной погрешности при измерении указанных значений с доверительной вероятностью 0,95 составляет не более 60 % .

Блок детектирования обеспечивает возможность автоматического внешнего асинхронного управления: смена кадра фильтрующей и защитной лент, переключение режимов измерения -активных или -активных аэрозолей; ручной установки необходимых фиксированных режимов работы: измерение -активных или -активных аэрозолей, а также контроля работоспособности радиометрического тракта по реперному излучению светодиода и лентопротяжного механизма, контроля установки заданного режима измерения. В блоке детектирования использован полупроводниковый детектор (ППД) ДКД-Пс-2,5Р.

В блоке детектирования БДАС-03П реализован режим непрерывного отбора дисперсной фазы аэрозоля на фильтрующую ленту типа ЛФС-2-25 с одновременной регистрацией активности пробы (режим совмещенного отбора и измерения) В этом режиме с началом рабочей смены в производственном помещении начинается отбор аэрозоля через фильтрующую ленту. Активность аспирационного пятна со временем возрастает, соответственно увеличивается и импульсный поток, поступающий с полупроводникового детектора, расположенного над аспирационным пятном.

Принцип измерения -активных аэрозолей.

На практике необходимо регистрировать весьма низкие значения объемной активности аэрозолей -активных техногенных радионуклидов на фоне сравнительно высоких значений ОА естественных радиоактивных аэрозолей. Поэтому для компенсации фона естественных радиоактивных аэрозолей при измерении -активных аэрозолей в блоке детектирования использован метод фильтрации импульсного потока, поступающего с детектора. Метод основан на том, что энергия -излучения аэрозолей техногенных радионуклидов меньше, чем естественных (см. табл. 5 и 6).

Таблица 5 - Характеристики техногенных радионуклидов

Радионуклид	Энергия -излучения, (МэВ)	Период полураспада
210Po	5,3	138,3 дня
235U	4,6 - 20% 4,4 - 80%	7,13108 лет
238U	4,19	4,5109 лет
238Pu	5,49	86,4 года
239Pu	5,15	2,44104 лет
240Pu	5,16	6,58103 лет

Таблица 6 - Характеристики естественных радионуклидов

Радионуклид	Энергия -излучения, (МэВ)	Период полураспада
RaA	5,998	3,05 мин
RaC	7,68	1,610-4 с
ThC	6,055	1,09 ч
ThA	6,774	0,158 с
ThC’	8,476	2,910-7 с

Из данных, приведенных в таблицах 5 и 6 видно, что при хорошем энергетическом разрешении детектора можно добиться полной селекции -излучения естественных радионуклидов естественного фона от -излучения техногенных аэрозолей. На практике же достичь этого не удается, так как даже при очень хорошем энергетическом разрешении детектора (единицы процентов) энергетический спектр -излучения аэрозольной пробы имеет относительную полуширину порядка 10% и более. Столь резкое ухудшение спектрометрических характеристик обусловлено частичным поглощением -излучения в веществе самих аэрозольных частиц, фильтре, слое неактивной пыли, а также воздухе, находящемся между пробой и детектором. Поэтому в энергетическую область -излучения долгоживущих радионуклидов всегда попадает часть спектра -излучения короткоживущих радионуклидов естественного фона. Для компенсации этого вклада весь энергетический диапазон (см. рис. 14) разбивается на два смежных участка: основной канал (ОК) с границами Е_1 и Е_2 и компенсационный канал (КК) с границами Е_2 и Е_3. Границы Е_1, Е_2 и Е_3 выбирают таким образом, чтобы весь спектр излучения от регистрируемого долгоживущего радионуклида попадал в область Е_1 - Е_2, а вклады спектра фона - в области Е_1 - Е_2 и Е_2 - Е_3 (заштрихованы на рис.14) были равны между собой. При этом, вычитая из числа импульсов N_ОK, зарегистрированных в основном канале, число импульсов N_KK, зарегистрированных в компенсационном канале, можно получить величину, пропорциональную лишь активности долгоживущего радионуклида, накопленного к этому моменту на фильтре.

Рис. 14. Выбор порогов дискриминации при измерениях -активных аэрозолей.

N_KKФ, N_OKФ - вклад -излучения естественных радиоактивных аэрозолей в КК и ОК

соответственно;

N_OKД - вклад -излучения долгоживущего радионуклида в ОК, N_KKФ = N_OKФ.

Принцип измерения -активных аэрозолей.

Объемная активность -активных аэрозолей, как правило, значительно выше, чем для аэрозолей -активных долгоживущих радионуклидов. Приборный амплитудный спектр импульсов с ППД при измерении активности -излучающего радионуклида имеет вид, показанный на рисунке 15. Как видно, спектр монотонно убывает с ростом амплитуды импульсов и не имеет ярко выраженных пиков. На практике в большинстве случаев по энергетическому составу -излучение смеси -активных долгоживущих радионуклидов близко к излучению ⁹⁰Sr - ⁹⁰Y с максимальной энергией -излучения 2,2 МэВ.

В силу перечисленных обстоятельств для измерения искусственных -активных аэрозолей в блоке детектирования реализован метод регистрации импульсного потока, поступающего с детектора, в одном канале с границами на энергетической шкале E_1 и E_2 , оптимальные значения для которых равны 0,22 и 2,2 МэВ соответственно.

Рис. 15. Форма амплитудного спектра импульсов, поступающих с детектора,

при измерении -активных аэрозолей.

Питание блока детектирования осуществляется от стабилизированных источников питания 12 В и источника питания переменного тока ~220 В.