Контроль радиоактивных газов

Измерение концентрации РБГ основано на счете отдельных -частиц или -квантов и на измерении ионизационного тока, создаваемого этими частицами (квантами).

Например, в комплекте аэрозольно-газового радиометра РВ4 "Дымка" при отборе проб и радиометрии -активных газов используется переносная цилиндрическая камера с торцовым счетчиком и складывающимися стенками из тонкого полиэтилена. Размеры камеры (радиус 15 см и высота 30см) выбраны так, чтобы испускаемые при радиоактивном распаде бета-частицы отдавали в этом объеме большую часть своей энергии. Контролируемый воздух засасывается в камеру через отверстие в дне (отверстие закрыто аэрозольным фильтром) при ее растягивании (действует подобно мехам гармони).

Объемная активность газа (A_V) в такой камере с торцовым счетчиком определяется по формуле:

,

где - коэффициент, зависящий от выбранных единиц измерения;

- скорость счета -частиц;

 - коэффициент, зависящий от граничной энергии -частиц, толщины входного окна торцового счетчика и размеров камеры с газом;

S - рабочая площадь входного окна счетчика;

V - объем камеры.

Чувствительность этой камеры зависит от граничной энергии -частиц измеряемого радионуклида и находится в пределах (3-4)10⁴ Бк/м³ для ⁴¹Ar, ^85mКr, ⁸⁸Кr, ¹³⁵Хе. Для ¹³³Хе, имеющего более низкую граничную энергию бета-частиц (Е_ = 0,346 МэВ), чувствительность составляет 1110⁴ Бк/м³.

Эта камера практически непригодна для измерения объемной активности ¹⁴С, ³Н, имеющих еще более низкую граничную энергию -частиц (менее 0,16 МэВ). Для контроля таких газов применяют жидкие сцинтилляторы, в которые вводят концентрированные пробы, содержащие ¹⁴СО₂ или ³ННО.

Поисковый радиометр газов ргб-02

Радиометр РГБ-02 (рис.50) предназначен для оперативного обнаружения протечек радиоактивных газов в технологическом оборудовании путем измерения объемной активности радионуклидов в забираемом воздухе. В комплект радиометра входит щуп-воздухозаборник переменной длины для отбора проб в труднодоступных местах.

Рис.52. Радиометр газов РГБ-02

Основная погрешность измерения объемной активности отдельных известных радионуклидов в воздухе составляет ± 30%, для смеси с неизвестным составом нуклидов ± 60 %.

Основные технические характеристики:

НАИМЕНОВАНИЕ	ЗНАЧЕНИЕ
Диапазон измерения, Бк/л (6 поддиапазонов) по нуклиду: -3H -14C -133Xe -85Кг	4*102...4*108 8*101...8*107 4*101...4*107 1*102...1*108
Объем отбираемой пробы, л	0,8
Габаритные размеры, мм: -пульт -щуп	325х125х265  50, L от 800 до 2400
Масса, кг: -пульт -щуп	6 0,47

Принцип действия радиометра основан на измерении тока проточной ионизационной камеры, который пропорционален объемной активности нуклидов в контролируемом воздухе.

Контроль радиоактивных аэрозолей

Значения ДОА для радиоактивных аэрозолей, как правило, на много порядков ниже, чем ДОА для радиоактивных газов, что объясняется их большей радиационной опасностью из-за накопления в организме человека. Это налагает очень высокие требования к чувствительности используемых для их регистрации методов и приборов, которые не могут быть удовлетворены перечисленными выше радиометрами газов.

Широкое распространение для контроля радиоактивных аэрозолей в воздухе рабочих помещений получил метод накопления их на тонковолокнистых фильтрах марки ФП с последующим измерением фильтров на лабораторной радиометрической установке.

Ткани ФПП из перхлорвинила имеют средний диаметр волокон 1,5 и 2,5 мкм, обладают стойкостью к кислотам и щелочам, не смачиваются водой и могут использоваться при температуре до 333 К.

Ткани ФПА из волокон ацетилцеллюлозы диаметром 1,5 мкм стойки к органическим растворителям (типа хлорированных углеводородов) и могут быть использованы до 423 К и влажности не более 80%.

Механизм фильтрации аэрозольных частиц на тканях марки ФП заключается в следующем:

- для частиц больших размеров - инерционное осаждение при большой скорости фильтрации;

- осаждение частицы вследствие касания волокна при его огибании;

- осаждение вследствие диффузии и оседания мелкодисперсных аэрозолей;

- электростатическое притяжение аэрозольных частиц, которое имеет большее значение для фильтров ФП, так как они имеют высокий электростатический заряд;

- осаждение в поверхностном слое материала тех частиц, размер которых больше расстояний между волокнами фильтра.

В результате перечисленных процессов на фильтрах ФП достигается практически одинаковое улавливание аэрозольных частиц любых размеров вплоть до свободных атомов с эффективностью почти 100%. В то же время радиоактивные благородные газы, не осаждаясь, проходят через материал ФП. Это позволяет использовать фильтры ФП и в качестве предосадителей аэрозолей на входе в ионизационные камеры и другие детекторы, используемые для контроля ИРГ.

Исследования показали, что максимальным проскоком сквозь материал ФП обладают аэрозольные частицы диаметром 0,1-0,2 мкм. Поэтому эффективность улавливания аэрозолей для фильтров ФП различных марок определяют именно для этих размеров аэрозолей при стандартной скорости прокачки воздуха 1 см/с. Значения максимального проскока аэрозолей при этих условиях у фильтров ФП, используемых для определения концентрации -, -активных аэрозолей и их дисперсности, находятся в пределах 0,1 - 1,0%. Динамическое сопротивление составляет от 15 до 40 Па при скорости 1 см/с и линейно возрастает с увеличением скорости воздуха. Фильтры разных марок имеют разную толшину фильтрующего слоя: 3,0 ±0,5 мг/см² (ФПП-15-1,5 и ФПА-15-2,0), 1,5 ± 0,15 мг/см² (НЭЛ) и 1,6 ± 0,2 мг/см² (ЛФС). Фильтры НЭЛ и ЛФС используются для улавливания -активных аэрозолей в тонком лобовом слое фильтра, чтобы -частицы не поглощались в объеме фильтра. В таблице приведены характеристики аналитических круглых фильтров типа АФА для отбора проб аэрозолей.

Аналитические круглые фильтры для удобства работы с ними закладываются в бумажную обойму, которая снижает вероятность переноса активности с фильтра на оборудование и руки дозиметриста и обратное загрязнение фильтров.

Для определения объемной активности А_v радиоактивных аэрозолей по активности, осажденной на фильтре, можно воспользоваться следующей формулой:

А_v = 0,27(n-n_ф)/(FV),

где А_v - объемная активность аэрозолей, Бк/м3;

n - скорость счета на радиометрической установке при измерении активности фильтра, имп/с;

n_ф - скорость счета фона;

 - поправка на самопоглощение детектируемого излучения в объеме фильтра, отн. ед.;

 - эффективность фильтра, отн. ед.;

F - эффективность радиометрической установки, отн. ед.;

V - объем прокачанного воздуха, м³.

Формула справедлива для расчета концентрации долгоживущих аэрозолей, у которых период полураспада много больше времени прокачки воздуха через фильтр.