ГЛABA 8

ПРИБОРЫ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЦИОННЫХ ВЕЛИЧИН

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

Под приборами радиационного контроля следует понимать технические средства для измерения и регистрации количественных значений физических величин, характеризующих ионизирующее излучение. Приборы, как средства измерения, должны быть метрологически нормированными (метрология приборов радиационного контроля рассмотрена ниже). Технические средства измерения, метрологические характеристики которых не нормированы, называются индикаторами.

Классификация приборов радиационного контроля зависит от многих признаков, основные из которых следующие:

• вид радиационного контроля;

• функциональное назначение прибора;

• тип измеряемой физической величины;

• вид ионизирующего излучения;

• тип конструктивного исполнения.

По виду радиационного контроля приборы разделяются на два основных класса приборы дозиметрического контроля и приборы радиационного технологического контроля. Приборы дозиметрического контроля обеспечивают получение необходимой информации о состоянии радиационной обстановки на АЭС, в окружающей среде, а также о дозе облучения персонала и населения. Приборы радиационного технологического контроля обеспечивают измерение радиационных параметров технологических сред и состояния защитных барьеров на пути распространения радиоактивных загрязнений.

Классификацию приборов радиационного контроля в зависимости от функционального назначения, типа измеряемой физической величины и вида ионизирующего излучения определяет государственный стандарт, который нормирует общие технические требования и порядок присвоения обозначений средствам радиационного контроля. В соответствии со стандартом, буквенное обозначение средств измерений должно включать три элемента. Первый элемент обозначает функциональное назначение прибора.

Д — дозиметры (дозиметрические установки),

P — радиометры (радиометрические установки),

С — спектрометры (спектрометрические установки),

БД — блок детектирования,

УД — устройство детектирования.

Второй элемент буквенного обозначения прибора обозначает физическую величину измеряемую средством измерений:

Д — поглощенная доза облучения,

M— мощность поглощенной дозы,

Э — экспозиционная доза фотонного излучения,

P — мощность экспозиционной дозы фотонного излучения,

В— эквивалентная доза излучения,

Б — мощность эквивалентной дозы излучения,

Φ — поток энергии ионизирующего излучения,

H — плотность потока энергии ионизирующего излучения,

T — перенос энергии ионизирующего излучения,

И — активность радионуклида в источнике,

У— удельная активность радионуклида,

Г — объемная активность радионуклида в газе,

Ж — объемная активность радионуклида в жидкости,

А — объемная активность радиоактивного аэрозоля,

3 — поверхностная активность радионуклида Л — поток ионизирующих частиц,

Π — плотность потока ионизирующих частиц,

E — энергетическое распределение ионизирующего излучения,

С — перенос ионизирующих частиц,

Ч — временное распределение ионизирующего излучения, К — две и более физических величин

Третий элемент буквенного обозначения прибора обозначает вид ионизирующего излучения

А— альфа-излучение,

Б — бета-излучение,

Г — гамма-излучение,

H — нейтронное излучение,

Π— протонное излучение,

T — тяжелые заряжненные частицы,

С — смешанное излучение,

X — прочие излучения

Примеры буквенных обозначений средств измерений

ДДБ — дозиметр (дозиметрическая установка) погтощенной дозы бета-излучений,

РЗА — радиометр (радиометрическая установка) поверхностной активности альфа- активного радионуклида (радиометр загрязнения поверхностей),

СЕГ — спектрометр (спектрометрическая установка) энергетического распределения гамма-излучения,

УДДГ — устройство детектирования поглощенной дозы гамма-излучения,

БДТГ — блок детектирования переноса энергии гамма-излучения

Дозиметры (Д) предназначены для измерения и регистрации дозы ионизирующего излучения (экспозиционной, поглощенной, эквивалентной) и мощности дозы

Радиометры (P) предназначены для измерения и регистрации плотности потока ионизирующего излучения и активности радионуклидов

Спектрометры (С) предназначены для измерения распределения ионизирующих излучений по энергии частиц или фотонов или по каким-либо другим параметрам В зависимости от вида ионизирующего излучения бывают альфа-, бета-, гамма-спектрометры

Блок детектирования и устройство детектирования (БД и УД) предназначены для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации удобный для последующей обработки Как правило БД и УД входят в состав других измерительных средств

Необходимо отметить, что промышленностью выпускаются также универсальные (многофункциональные) приборы, совмещающие функции разных типов приборов Примером такого прибора может быть многофункциональный дозиметр-радиометр IMKC-OlPl, в состав которого входят блоки детектирования дозы и мощности дозы гамма- рдпучения—Б ДКГ и нейтронного излучения—Б ДКН, а также плотности потока и флюенса ψ,- и β-частиц (Б ДКА, БДКБ)

Приборы радиационного контроля в зависимости от типа конструктивного исполнения !разделяются на следующие группы

• стационарные системы (комплексы) радиационного контроля

• стационарные приборы (установки) радиационного контроля,

• переносные приборы радиационного контроля,

• приборы индивидуального дозиметрического контроля

Из всей совокупности приборов радиационного контроля АЭС необходимо также выделить группу приборов лабораторного радиационного контроля, которыми оснащены радиометрические и спектрометрические лаборатории АЭС Ниже будут рассмотрены Характеристики приборов радиационного контроля применяемые на АЭС Украины

СТАЦИОНАРНЫЕ СИСТЕМЫ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

Система радиационного контроля (CPK) предназначена для непрерывного обеспечения служб АЭС информацией о радиационной обстановке на АЭС и в окружающей среде, дозах облучения персонала и населения, радиационных параметрах технологических сред, а также о состоянии защитных барьеров на пути распространения радиоактивных загрязнений ,В общей структуре CPK должны быть предусмотрены подсистемы, обеспечивающие измерение параметров радиационной обстановки по основным видам радиационного Контроля

• подсистема радиационного дозиметрического контроля (ПРДК),

• подсистема радиационного технологического контроля (ПРТК),

• подсистема радиационного контроля защитных барьеров (ПРКЗБ),

• подсистема радиационного контроля окружающей среды (ПРКОС),

• подсистема радиационного контроля за нераспространением радиоактивных загрязнений (ПРКНРЗ)

Все подсистемы должны быть объединены в CPK составляющую часть единой информационно-обеспечивающей системы АЭС

CPK включает в себя организационно-методическую и техническую части Техническая

часть CPK—это стационарная система радиационного контроля, которая объединяет в единый

' комплекс аппаратуру радиационного контроля (приборы) и другие технические средства

для сбора и представления информации радиационного контроля АЭС Стационарную CPK

, называют также комплексом аппаратуры радиационной безопасности (АКРБ) Из таких

I комплексов в настоящее время наибольшее распространение на аэс Украины получили

f "Сейвал" (АКРБ-03) "Горбач" (АКРБ-06), разработанные специально для АЭС с реакторами

ВВЭР и РБМК соответственно До их внедрения в качестве АКРБ широко использовалась

многоканальная установка "Система"

Перечень основных блоков и устройств детектирования стационарных комплексов АКРБ приведен в таблице 8 1

Таблица 8.1. Перечень основных блоков и устройств детектирования стационарных комплексов АКРБ
Обозначение прибора (блока, устройства)	Измеряемая величина	Диапазон измерения	Тип АКРБ	Применение в CPK
УДЖГ-04Р	Объемная активность теплоносит.	3,7.104 — 3,7.107 Бк/м3	АКРБ-03	Контроль герметичности ПГ Контроль CBO.
УЦЖГ-05Р	Тоже	3,7.105 — 3,7.108 Бк/м3	АКРБ-03	тоже
УДЖГ-0бР	Тоже	3,7.1 05 — 3,7.1 08 Бк/м3	АКРБ-03 АКРБ-06	тоже
УДЖГ-07Р	Объемная активность 87Kr в теплоносителе	3,7.108 — 3,7.1011 Бк/м3	АКРБ-03	1 контур. Контроль состоян оболочек ТВЭЛов
ХЦЖГ-08Р	Объемная активность 1321и 134I в теплоносителе	3,7.108 — 3,7.1011 Бк/м3	АКРБ-03	тоже
УДЖГ-14Р1	Объемная активн. жидкости	1,9.103 — 1,9-104 Бк/м3	АКРБ-03 АКРБ-06	Контроль сбросов в окружающую среду
УДЖГ-14Р1-01	Тоже	1,9.103 — 1,9.106 Бк/м3	АКРБ-03	тоже
УДЖГ-20Р	Объемная активн. теплоносителя	104 — 3.108 Бк/м3	АКРБ-08	Контроль герметичн. ПГ kohtdo ль CBO
УЦЖГ-22Р	Объемная активн. жидкости	1,9.103 — 3,7.106 Бк/м3	АКРБ-08	Контроль норм сбросов в окружающ. среду
УДГБ-02Р	Объемная активность инертных радиоактивных газов (ИРГ)	2,5.104 — 8.109 Бк/м3	АКРБ-08	Контроль радиационной обстановки АЭС
УДГБ-02Р1	То же	5.107— 1013 Бк/м3	АКРБ-08	Контроль СГО
УЦГБ-05-01	То же	3,7.1 08 — 3,7.1012 Бк/м3	АКРБ-03 АКРБ-06	тоже
УДГБ-08Р	То же	7,4.104 — 5,2.109 Бк/м3	АКРБ-03 АКРБ-06	Контроль радиационной обстановки АЭС
УДГБ-10Р	Тоже	7,4.104 — 5,3.109 Бк/м3	АКРБ-08	тоже
БДАБ-05	Объемная активн. аэрозолей	3,7— 3,7.1 04 Бк/м3	АКРБ-03 АКРБ-06	тоже
БДАБ-0б	Объемная активность паров йода	3,7.1 02 — 3,7.107 Бк/м3	АКРБ-03 АКРБ-06	тоже
БДАС-0ЗП	Объемная активн. аэрозолей	1,9 — 1,9.105 Бк/м3	АКРБ-08	тоже
УДАС-02П	Объемная активность паров 131I	8 — 8.106 Бк/м3	АКРБ-08	тоже
УДАБ-0ЗП	Объемная активн. аэрозолей: -джн -КЖН	5. 10'2 — 107 Бк/м3 10- 107 Бк/м3	АКРБ-08	Контроль выбросов в окружающую среду
УДБН-02Р	Мощность эквивалентной дозы нейтронов	3.10-9 — З-10-6 Зв/с	АКРБ-03	Контроль радиационной обстановки АЭС
БДМГ-02Р	МЭД γ-излучения	7,2. 10-13 — 7,2.10-10 А/Kг	АКРБ-03 АКРБ-06	то же

Обозначение прибора (блока, устройства)	Измеряемая величина	Диапазон измерения	Тип АКРБ	Применение в CPK
БДМГ-41	МЭД γ-излучения	7.2.10-12— 7,2.10-9А/кг	АКРБ-03, АКРБ-0б	то же
БДМГ-41-01	МЭД γ-излучения	7,2· 10-11 — 7,2.10-8А/кг	АКРБ-03, АКРБ-0б	то же
БДМГ-41-02	МЭД γ-из лучения	7,2.10-8 — 7,2.10-5 А/кг	АКРБ-03	то же
БДМГ-08Р-01	МЭД γ-излучения	3,6.10-11 — 7,2.10-8А/кг	АКРБ-08	то же
БДМГ-08Р-02	МЭД γ-излучения	3,6.10-8 — 7,2. 10-5 А/кг	АКРБ-08	тоже
ХЦИН-02Р	Плотность потока запаздывающих нейтронов	104 — 1071/с.м2	АКРБ-03	Контроль состояния оболочек ТВЭЛов
УДИН-06Р	то же	104— 1071/с.м2	АКРБ-08	тоже
хцпг-озр	Объемная активность острого пара	3,7.1 04 — 3,7.1 07 Бк/м3	АКРБ-03	Контроль состояния оболочек ТВЭЛов, (1 контур, КМПЦ) герметичности ПГ (2 контур)
УДПГ-04Р	тоже	3,7.104 — 3,7.107 Бк/м3	АКРБ-08	1 контур. Контроль состояния оболочек ТВЭЛов

Кроме того, в состав АКРБ входят агрегатированные комплекты устройств сбора и обработки информации. К данным устройствам относятся: устройства накопления и обработки информации УНО 100М-01, УНО-06Р, УНО-17Р, устройства обмена информацией УИ-28, устройства передачи УВА-09 и т.д.. В соответствии с современными требованиями обработка информации в CPK должна осуществляться на базе локальных вычислительных сетей (ЛВС), автоматизированных рабочих мест (АРМ) и персональных компьютеров типа IBM. Примером построения современных систем радиационного контроля является автоматизированная система контроля радиационной обстановки окружающей среды (ACKPO) Запорожской АЭС. Следует отметить, что первой ACKPO АЭС на Украине была ACKPO 30-км Зоны отчуждения Чернобыльской АЭС, созданная в экстремальных условиях ликвидации последствий аварии на базе комплекса технических средств "Тунец" в 1986 году.

В настоящее время на Чернобыльской АЭС ведутся работы по разработке новой CPK ЧАЭС, которая должна обеспечить контроль параметров радиационной обстановки, ее прогноз и возможность контроля радиационных параметров во всех режимах эксплуатации ЧАЭС, в том числе в режимах аварии, ликвидации последствий аварии, а также в режиме преобразования объекта "Укрытие" в экологически безопасную систему.

Стационарные приборы (установки) — это функционально и конструктивно объединенный комплекс измерительных и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте и выполняющих измерение одной или нескольких величин, а также первичную обработку результатов измерения и выдачу информации потребителю. Данные приборы (установки) в зависимости от количества измеряемых параметров могут быть одно- или многоканальными. В таблице 8.2 приведен перечень основных стационарных приборов и установок радиационного контроля, применяемых на АЭС Украины.

Таблица 8.2. Перечень основных стационарных установок радиационного контроля АЭС
Наименование прибора (установки)	Функциональное назначение и измеряемая величина	Диапазон измерения
Установки: РКС2-02, РКС2-03, "Калина"	Измерение объемной активности аэрозолей: джн Паров 131I ИРГ	1 — 104 Бк/м? 10 — 104 Бк/м3 3,7.1 06 — 3,7.1010 Бк/м
Установка РКС 3-01	Измерение объемной активности аэрозолей: ДЖН КЖН Паров 131I ИРГ	1 — 104 Бк/м3 5.102 — 5.10б Бк/м3 10— 104Бк/м3 3.106 — 3.109 Бк/м3
Установка РЗБ-04-04	Контроль и сигнализация о загрязненности одежды и участков тела человека β-активными веществами	1 0 — 2000 β-част/мин.см2
Установка РЗБ-05-01	Контроль и сигнализация о загрязненности рук β-активными веществами	10 — 2000 β-част/мин.см2
Установка РЗГ-04-01	Контроль γ-излучения персонала на проходной	0,5 — 5,0 мкЗв/ч
Установка РЗГ-05	Контроль γ-излучения транспорта на проходной	0,5 — 5,0 мк3в/ч
Сигнализаторы- радиометры СЗБ-03 и СЗБ-04	Контроль установленного порога загрязнения поверхности рук β-активными веществами и сигнализация о его превышении	30 — 600 β-част/мин.см2
Установка РУСИ-1	Контроль и автоматическая сигнализация о наличии поверхностного загрязнения β-активными веществами кожных покровов и одежды персонала	20—2000 β-част/мин.см2
Прибор РЖГ2-02 "Берест 1"	Контроль активности 132I в теплоносителе первого контура	3,7.105 — 3,7.108 B к/кг
Прибор РЖГ2-03 "Берест 2"	Контроль суммарной γ-активности воды второго контура	3,7.101-3,7.104 Бк/кг
Прибор РГБ-б	Автоматическое измерение объемной активности β-излучающих газов в воздухе рабочих помещений и выбросах предприятий атомной промышленности	Динамический диапазон одного варианта исполнения — 105

ПЕРЕНОСНЫЕ ПРИБОРЫ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

Переносные приборы радиационного контроля предназначены для измерения различных параметров радиационной обстановки непосредственно на рабочих местах при проведении радиационно-опасных работ, при исследованиях и т.п.

Перечень переносных приборов радиационного контроля приведен в таблице 8.3.

Таблица 8.3. Переносные приборы радиационного контроля.

Наименование прибора	Измеряемая величина	Диапазон	Погрешность	Ход с жесткостью
Дозиметр ДРГ 3-01	Измерение мощности поглощенной дозы непрерывного и импульсивногс фотонного излучения	0 — 1 мкГр/с	± 12%	±20%
Дозиметр ДРГ 3-02	Измерение мощности поглощенной дозы фотонного излучения	0 — 1 мкГр/с	±10-15%	±20%
Дозиметр ДРГ 3-03	Измерение мощности поглощенной дозы фотонного излучения	0 — 10 мкГр/с	±10-15%	±10-15%
Дозиметр ДРГ 3-04	Измерение мощности поглощенной дозы (или ее средней мощности) непрерывн. или импульсивного фотонного излучения максимальной поглощенной дозы (или ее средней мощности) в ткани	0,1 — 30 мкГр/с 0,1 — 30 мкЗв	± 15%	±15%
Дозиметр ДРГ-05 ДРГ-05М	Измерение в жестких условиях эксплуатации мощности дозы фотонного излучения и качественной оценки наличия β-излучения в диапазоне энергий 0,2-3 МэВ	10-3— 10-2 мкГр/с 10-2— 102 мГр	±20%	±20%
Дозиметр ДРГ-01T	Измерение мощности поглощенной дозы фотонного излучения	28 нГр/с - 280 мГр/с	В режиме поиска: ±(30- 1D) В режиме измерения: ±(15+0,5/D)	±25%
Радиометр KPA-1	Контроль степени загрязненности поверхностей α-активными веществами	1—104 Расп./ (мин.см2)	±20%	—
Радиометр КРБ-1	Измерение β-загрязненности поверхностей.	10— 1.107 Расп./ (мин.см2)	±20%	—

Наименование прибора	Измеряемая величина	Диапазон	Погрешность	Ход с жесткостью
Универсальный дозиметр-радиометр MKC-OlP	Измерение: — плотности потока α-частиц; — флюенса α-частиц — плотность потока β-частиц — флюенса β-частиц; — МЭД фотонного излучения; — эквивалентной дозы фотонного излучения; — плотности потока нейтронов; — флюенса потока нейтронов; — МЭД нейтронного излучения; — эквивалентной дозы нейтронного излучения	1— 3.104 част/ (мин.см2) 1 — 105 (част.см2) 2 1 — 10 част/(мин.см ) 10 — 105 част/см2 10-2 — 104 мкЗв/ч 0,1 — 105 мкЗв 1 — 3· 104 част/(.-м2) 102 — 105 част/см2 1 — 105 мкЗв/ч 1— 105 МкЗв	±20% ±20% ±20% ±20% ±20% ±20% ±20% ±20% ±20% ±20%	—
Поисковый радиометр РГБ-03-01 "Ломонос"	Измерение объемной активности радиоактивных газов.	3,7.1 05 — 3,7.1 011 'Бк/м3	±30%	—
Дозиметры ДБГ-01Н; ДБГ-06Т	Измерение МЭД и дозы фотонного излучения.	0,01 — 9,999 мР/ч Поиск: 0,1 — 99,99мР/ч	±20% ±30%	—
Дозиметр ДКС-04	Измерение МЭД и ЭД фотонного и жесткого β-излучения	0,1— 999,9мР/ч 1 — 4096 мР	±20%	—

ПРИБОРЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Приборы индивидуального дозиметрического контроля предназначены для измерения индивидуальных доз внешнего ионизирующего излучения, получаемых работником в процессе выполнения радиационно-опасных работ.

Перечень переносных приборов радиационного контроля приведен в таблице 8.4.

Таблица 8.4. Перечень приборов индивидуального дозиметрического контроля

Наименование прибора	Назначение прибора	Диапазон измерения	Погрешность измерения	Ход с жесткостью
Комплект дозиметров КИД2, КИД6	Измерение дозы фотонного излучения (0,005-500 P)	5.10-5— 5Гр	± 10%	± 20%
Комплект дозиметров: ДК-02	Измерение дозы фотонного излучения	10-4— 2.10-3 Гp (0,01 — 0,2P)	±15%	-

Наименование прибора	Назначение прибора	Диапазон измерения	Погрешность измерения	Ход с жесткостью
Комплект дозиметров: ДКП-50	Измерение дозы фотонного излучения	до 0,5 Гр (50P)	±15%	—
Комплект термолюминесцентных дозиметров КДТ-1 "Пахра"	Измерение дозы фотонного излучения при хроническом и аварийном облучениях.	0,001 — 100 Гр (0,1— 104 P)	±25%
Комплект термолюминесцентных дозиметров КДТ-02М	Измерение дозы фотонного излучения в полях рентгеновского и гамма-излучения	5·10-5-10 Γρ (5 .10-3— 103 P)	±(15- 45)%	±30%
Комплект аварийных дозиметров ИКС-А	Измерение дозы фотонного излучения в аварийных условиях.	5·10-3-80 Γρ (0,5 — 8.103 P)	±15%	±20%
Универсальный комплект индивидуального фотоконтроля ИФКУ-1	Контроль эквивалентных доз фотонного, β-излучений и тепловых нейтронов.	5.10-4 2·10-2 ЗΒ	±20% для фотонов и β-частиц
Дозиметрический комплект TELDE	Измерение поглощенных доз фотонного излучения	10-4 — 10 Гр	± 20- 40% в зависимости	±40% (без фильтров) от поддиапазон
Индивидуальный дозиметр-сигнализатор ДКС-04 "Стриж"	Измерение мощности поглощенной дозы и дозы фотонного излучения в воздухе, обнаружение плотности потока тепловых нейтронов, фотон, и жестк. β-излучения с энергией более 0,5 МэВ.	0,3— 400 Гр/с	±25%	±25%
Индикатор ионизирующего излучения ДРС-01	Тоже.	0,03 — 0,33 мГр/ч (3 — 33 мР/ч)	± 25%	±25% I
Индикатор ионизирующего излучения	То же и измерение поглощенной дозы.	10-5 — 10-2 Гp	±25%	±25%
Дозиметр- сигнализатор ДЭГ-07	Измерение дозы фотонного излучения.	10-3 — 5.10- Гр (0,1 — 5 P)	±20%	±25%

Таблица 8.5. Перечень приборов для лабораторного радиационного контроля

Наименование прибора, тип	Назначение	Диапазон измерения	Другие характеристики
Измерители скорости счета: УИМ2-2, УИМ2-3, "Актиния"	Измерение средней скорости счета импульсов блоков детектирования α-, β-, γ- и нейтронного излучения	3.10-1 — 3.104 с-1	Автоматическое переключение 8 поддиапазонов скорости счета и сигнализация о превышении ее заданных пороговых значений
Приборы счетные одноканальные: ПСО2-4, ПСО2-5	Измерение числа импульсов, частоты следования импульсов, временного интервала	Объем регистрации 1 —106 имп; максимальная частота — 5.106 имп/сек	Автоматическая экспозиция по времени и набору импульсов
Радиометры KPK-1 KPK-1-0l	Измерение концентрации а- и β-активных изотопов в твердых, жидких и газообразных средах.	7,4. 101 — 7,4. 104 Бк/м2 1,4.102 - 3,7.104 Бк/м2 7,4 . 10-5 — 3,7. 101 Бк/м3
γ-спектрометр "Лангур"	Изучение энергетических спектров γ-излучения	60 — 3000 КэВ	Может использовать все виды детекторов полупроводников (германиев.),сцинтилляцион., пропорциональные счетчики; ионизационные камеры. Чувствительн. предусилителя не менее 0,5в/МэВ.
γ-спектрометр "Nokia"	Измерение активности газов, аэрозолей, жидкости	от 1 — 3 Бк до 10-15 кБк	—
Спектрометр излучен, человека (СИЧ) "Канберра"	Измерен, содержан. радионуклидов в организме человека	12 — 105 нКи по137Сs	—
"Скриннер-3М"	Измерение содержания инкорпорированных радионуклид, и "горячих частиц" в организме чел.	12— 105нКи по 137Сs	—
Универсальные спектрометри- ческие комплексы на базе спектро- метрических процессоров EVT-SP в составе ПЭВМ типа IBM PC	Спектрометрия α-, β-, γ-излучения
Бета-радиометр РКБ4 -1ем	Измерение удельной и объемной активности β-излучающих радионуклидов проб объектов внешней среды	Для воды: 1,9 — 3,7.103 Бк/л Для сыпучих веществ: 1,8. 101 — 3,7.103 Бк/кг	—

ПРИБОРЫ ЛАБОРАТОРНОГО ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

На АЭС обычно имеется несколько лабораторий, выполняющих дозиметрические, радиометрические и спектрометрические измерения источников (проб) ионизирующего излучения. Конкретные наименования лабораторий зависят от задач управления радиационной безопасностью. Для успешного решения своих задач лаборатории радиационного контроля должны быть оснащены наиболее современной измерительной аппаратурой и укомплектованы высокопрофессиональными кадрами.

Большинство радиометрических измерений выполняется с помощью приборов счета числа импульсов и скорости импульсов УИМ2-2, УИМ2-3, ПСО2-4, ПСО2-5 и т.д.

Однако во многих случаях необходима более полная информация об излучении ИИИ и, следовательно, более полная характеристика измеряемых импульсов. Измерение амплитуды, геометрической формы и времени появления импульсов от детекторов позволяет установить такие параметры ионизирующего излучения, как энергия, вид частиц, временные и пространственные характеристики частиц. Данные измерения выполняются с помощью устройств, составляющих самостоятельный класс приборов — спектрометры (спектрометрические анализаторы, анализаторы импульсов одноканальные и многоканальные).

Рекомендуемый перечень приборов для лабораторного радиационного контроля приведен в таблице 8.5.

МЕТРОЛОГИЯ ПРИБОРОВ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ Основные термины и понятия метрологии

Метрология приборов радиационного контроля (то же метрология ионизирующих излучений) есть область метрологии, которая занимается созданием методов и средств обеспечения единства измерений потоков излучений, дозиметрических величин и характеристик радионуклидов.

Метрология ионизирующих излучений в зависимости от типа измеряемых физических величин решает прикладные задачи в следующих направлениях:

• метрология радионуклидов — создает методы измерения активности нуклидов в различных формах и средах их существования, решает проблемы обеспечения единства измерения (эталоны, поверочные схемы, образцовые источники, растворы и стандартные образцы), исследует особенности измерения активности объектов внешней среды;

• метрология α-, β-, γ-излучений — исследует и создает спектрометрические методы измерения ИИИ, решает задачи создания и использования образцовых источников и схем для поверки и градуировки спектрометров;

• метрология дозиметрических величин — исследует и создает методы измерения экспозиционной дозы и ее мощности, поглощенной и эквивалентной дозы и производных от них величин, методы измерения доз при лучевой терапии, технологические методы дозиметрии, а также эталоны, поверочные и градуировочные схемы дозиметрических величин,

• метрология нейтронного излучения — исследует и создает методы измерения характеристик нейтронного поля на ядерно-физических установках, методы нейтронно- активационных измерений, принципы и методы применения образцовых источников нейтронов и т.д.

Метрология ионизирующих излучений тесно взаимосвязана с развитием ядерного приборостроения и имеет с ним общую теорию измерений.

Необходимо различать понятия метрологии, метрологического обеспечения и приборного обеспечения.

Метрология — научная основа метрологического обеспечения.

Метрологическое обеспечение — совокупность научных, технических и организационных мер (норм, правил, средств), необходимых для достижения единства измерений.

Приборное обеспечение — совокупность мер по обеспечению какого-либо технологического процесса измерительными средствами.

Приборостроение — отрасль промьппленности, целью которой является приборное обеспечение других отраслей. Например, ядерное приборостроение обеспечивает атомную промышленность приборами измерения и контроля ионизирующего излучения.

Средством измерений называют техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. К средствам измерений относятся меры и измерительные приборы.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Например, источник ионизирующего излучения из ⁶⁰Co, аттестованный по активности, есть мера активности нуклида ⁶⁰Co.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. В области радиационной защиты измерительными приборами являются дозиметрические приборы (дозиметры), радиометрические приборы (радиометры) и спектрометры ионизирующих излучений.

Метрологические характеристики (MX) средств измерений — это характеристики средств измерений, которые оказывают влияние на результаты измерения.

Основные понятия, связанные с характеристикой преобразования средства измерения следующие:

• чувствительность — отношение изменения сигнала на выходе средства измерения к вызывающему его изменению измеряемой величины, например, 0,5 В/МэВ;

• диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы погрешности средства измерений;

• предел измерений — наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.

• ход с жесткостью — отклонение номинальной чувствительности средства измерения от действительной чувствительности, зависящее от энергии ионизирующего излучения.

Все средства измерений по метрологической принадлежности подразделяют на рабочие и образцовые.

Образцовыми мерами и измерительными приборами называют меры и измерительные приборы, утвержденные в качестве образцовых и служащие для поверки по ним других средств измерений. Например, в области измерения ионизирующих излучений в качестве образцовых мер применяют образцовые α-, β-, γ- и нейтронные источники.

Для воспроизведения и хранения единицы измерения в общегосударственном или Международном масштабе служит средство измерений, называемое эталоном. Порядок передачи размера единицы от эталона образцовым и рабочим средствам измерений регламентируется специальным документом — поверочной схемой.

Рабочее средство измерений — средство измерений, применяемое для измерений, не связанных с передачей размера единиц. Рабочие средства измерений используют в практике ровсе дневных измерений.

Измерение называется прямым, если измеряемую величину непосредственно сравнивают & мерой этой величины или ее значение отсчитывают по показаниям приборов.

Наблюдение — экспериментальная операция, выполняемая в процессе измерения, в Итоге которой получают одно из значений, подлежащих обработке для получения результатов !измерения. Различают измерения с однократными и многократными наблюдениями. При измерении с однократным наблюдением термином "наблюдение" пользоваться не следует.

Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. На практике имеют дело лишь с приближенной оценкой погрешности измерения, которую получают путем применения метода и средств измерения.

Абсолютной называют погрешность, выраженную в единицах измеряемой величины, а относительной — погрешность, выраженную в долях или процентах истинного значения жзмеряемойвеличины.

Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерения, которая при повторных измерениях одной и той же величины, выполняемых при неизменных условиях, остается постоянной или закономерно изменяется. Источником систематической погрешности могут быть: погрешность метода измерения, допущенные упрощения при проведении измерений, индивидуальные особенности наблюдателя.

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Источником случайных погрешностей могут быть неконтролируемые изменения параметров внешней среды (температуры, влажности, давления), статистический характер измеряемой величины, психологические особенности человека и т.п.

Грубая погрешность измерения— погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую погрешность при данных условиях.

Промах — вид грубой погрешности, зависящий от наблюдателя и связанный с Неправильным обращением со средствами измерения, неверным отсчетом показаний, ошибками при записи результатов и т.п.

Точность измерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Чем меньше систематическая и случайная погрешности, тем выше точность измерений.

Результат измерения — среднее арифметическое результатов наблюдений, из которых исключены систематические погрешности.

Внешние факторы, влияющие на погрешность средств измерения, определяют нормальные и рабочие условия применения средств измерения.

Нормальные условия применения средств измерения — условия, при которых все влияющие на показания средства измерения величины внешних факторов находятся в пределах значений, установленных НТД на данное средство измерения и принятых в качестве нормальных. Для нормальных условий применения нормируются основные погрешности средств измерения.

Рабочие условия применения средств измерения — условия, при которых значения величин внешних факторов, влияющих на погрешность средства измерения, превышают пределы нормальной области значений. Для рабочих условий нормируются дополнительные погрешности средств измерения.

Поверка средств измерений — это определение погрешности данного средства измерения с целью установления его пригодности к применению в соответствии с требованиями НТД на него.

В основу всех методов поверки положен принцип, который заключается в том, что находят разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины, т.е. определяют погрешность прибора. Истинное значение измеряемой величины определяют с помощью образцовых средств измерения.

Для приборов, измеряющих γ- и нейтронное излучение, применяют cледующие методы поверки:

• метод замещения;

• метод одновременных измерений;

• метод образцового источника.

Метод замещения основан на измерении поглощенной дозы или мощности поглощенной дозы в одной и той же точке поля излучения последовательно образцовым и поверяемым приборами. При замещении образцового и поверяемого приборов необходимо обеспечить фиксацию центров чувствительных объемов их детекторов с погрешностью, не превышающей установленную нормативно-техническим документом на поверку.

Метод одновременных измерений заключается в том, что детекторы образцового и поверяемого приборов помещают одновременно в одно и то же сечение однородного поля.

Метод образцового источника (расчетный метод) заключается в том, что для определения (расчета) параметров поля, создаваемого образцовым источником излучения используют закон обратных квадратов:

I = I₀(R₀/R)², (8.1)

где: I₀ — параметр поля, создаваемого образцовым источником на расстоянии R₀;

I — расчетный параметр поля в любой точке от образцового источника на расстоянии R.

Для расчета I используют данные, указанные в свидетельстве на образцовый источник.

Прибор считается выдержавшим поверку, если полученное значение погрешности не превышает значения, указанного в технических условиях на прибор (значения погрешности, приводимого в паспорте завода-изготовителя).

Метрологическая деятельность предприятия должна регламентироваться комплексом взаимоувязанных правил, требований и норм, определяющих методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерения. Эти правила и нормы устанавливаются НТД, входящими в. государственную систему стандартов Украины (ДСТУ). К наиболее важным объектам стандартизации в области метрологического обеспечения средств измерения относятся:

• единицы физических величин и их обозначение — ГОСТ 8.417-81 и ДСТУ РД 50-454-84;

• метрологические характеристики средств измерения — ГОСТ 8.009-84;

• государственные эталоны — ДСТУ 3231-95;

• поверочные схемы — ГОСТ 8.061-80;

• образцовые средства измерений — МИ 1318-86;

• стандартные образцы — ДСТУ 3231-95;

• метрологическая экспертиза технических заданий на разработку средств измерений — МИ 1314-86;

• метрологическая аттестация средств измерений — ДСТУ 3215-95;

• поверка средств измерений — ГОСТ 8.042-83;

• метрологическая аттестация методик выполнения измерений — ГОСТ 8.467-82;

• государственный и ведомственный метрологический надзор — ГОСТ 8.002-86;

• государственные испытания средств измерений — ДСТУ 3400-96;

• поверка средств измерений — ГОСТ 8.513-84, ГОСТ 8.375-80;

• обеспечение качества средств измерения—ДСТУ ISO 10012-1.

Обработка результатов измерений

Методы обработки результатов, например, прямых измерений с многократными наблюдениями, регламентированы ГОСТ 8.207-76. В соответствии с этим стандартом при статистической обработке группы результатов наблюдений следует выполнить следующие операции:

• исправить результаты, исключить известные систематические погрешности из результатов наблюдений;

• вычислить среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения;

• вычислить оценку среднего квадратического отклонения результата наблюдения;

• проверить гипотезу о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению;

•вычислить доверительные границы случайной погрешности (случайной составляющей погрешности) результата измерений;

• вычислить доверительные границы погрешности результата измерения. Рассмотрим некоторые этапы статистической обработки.

Для вычисления результата измерения следует из каждого результата наблюдения u_i исключить систематическую погрешность λ_i.

В итоге получим исправленный результат i-ro наблюдения:

x_i = u_i -λ_i. (8.2)

Затем вычисляют среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений:

(8.3) где n—число наблюдений.

Среднее квадратическое отклонение группы наблюдений является характеристикой рассеивания результатов наблюдений, вызванного наличием случайных погрешностей при проведении измерений с многократными наблюдениями. Оно выражается в тех же единицах, что и сами результаты наблюдений. Ограниченное число наблюдений позволяет получить лишь оценку этой характеристики.

Оценку среднего квадратического отклонения S группы наблюдений вычисляют по формуле.

(8.4)

При 4 — 10 наблюдениях их рассеивание можно также характеризовать размахом:

R_n = x_макс- x_мин (8.5)

гдес х_макс, х_мин— соответственно максимальное и минимальное значение из группы наблюдений.

Среднее квадратическое отклонение результата измерения является характеристикой рассеяния результата измерения, вычисленного как среднее арифметическое данных наблюдения. Ограниченное число наблюдений позволяет получить лишь оценку этой характеристики S(X_n). (Такое обозначение означает, что S относится к среднему арифметическому переменной X_n, определенной изn наблюдений.)

Оценку среднего квадратического отклонения среднего арифметического вычисляют по формуле

(8.6)

Все числовые значения характеристик и параметров, которые определяются при статистической обработке результатов измерений, имеют вероятностный характер. Доверительная вероятность — это величина, которая определяет степень надежности полученных результатов. Доверительная вероятность P выражается числом от О до 1 (или от О до 100 процентов) и показывает вероятность того, что действительное значение исследуемой переменной будет лежать в принятом (указанном) диапазоне.

Так, например^ в интервал отХ+S до Х—S должно входить около 67% всех наблюдений, где X — среднее арифметическое группы наблюдений, распределенных по нормальному закону, a S — оценка среднего квадратического отклонения группы наблюдений, определенная по формуле (8.4).

Величиной, связанной с доверительной вероятностью, является уровень значимости отклонений (выхода) за принятые границы значений X_n (q = 1 - P).

Доверительная вероятность или уровень значимости отклонений должны задаваться лицом, выполняющим статистическую обработку результатов измерений, в соответствии с требуемым уровнем надежности результатов. Для технических и аналитических измерений обычно принимают P = 0,95. Доверительные границы погрешности в долях S(X) при этом равны ±1,65. Для ответственных измерений или измерений, которые нельзя повторить, принимают P = 0,99 с доверительными границами ±2,6 в долях S(X). Чем более ответственны результаты, тем более высокую доверительную вероятность необходимо принимать.

Методика математической обработки результатов измерений зависит от их распределения. Наиболее полно математические методы разработаны применительно к нормальному распределению. Законом нормального распределения (законом Гаусса) можно удовлетворительно аппроксимировать распределения наблюдений в большинстве случаев практических измерений.

Среднее арифметическое результатов наблюдений является эффективной оценкой измеряемой величины именно при нормальном распределении результатов наблюдений. Если распределение результатов наблюдений описывается другими законами и имеет несимметричную форму, то использование среднего арифметического может привести к неправильным заключениям. При некоторых других распределениях для этой цели известны более эффективные оценки: наиболее вероятное значение (мода), медиана и др. В связи с этим, в последовательность статистической обработки результатов наблюдений включается этап проверки гипотезы о том, что результаты наблюдений принадлежат к нормальному распределению.

Проверка того, описываются ли полученные результаты наблюдений нормальным законом, может не проводиться, если есть достаточные теоретические основания полагать, что этот закон справедлив, или если такая проверка уже выполнялась ранее для аналогичных наблюдений. В остальных случаях проверка нормальности распределения необходима.

Доверительные границы случайной погрешности результата измерения в соответствии с ГОСТ 8.207-76 устанавливаются для результатов наблюдений, принадлежащих нормальному распределению.

Если это условие не выполняется, методы вычисления доверительных границ случайной погрешности должны быть указаны в методике выполнения конкретных измерений.

Доверительные границы случайной погрешности результата измерения — это тот интервал, в который с заданной (принятой исследователем) вероятностью P должно попасть среднее арифметическое значение при бесконечном (теоретически) увеличении количества единичных наблюдений. Вероятность того, что это истинное значение все же будет находиться за пределами вычисленных доверительных границ, определяется значимостью этих отклонений q = 1 - P. Такая вероятность есть всегда, поскольку теоретически могут иметь место любые отклонения (колоколообразная кривая нормального распределения не имеет границ).

Ширина интервала доверительных границ для результата измерения определяется степенью разброса значений, измеряемого средним квадратическим отклонением, и степенью значимости допустимого выхода за эти пределы, которые устанавливает исследователь.

Доверительные границы случайной погрешности результата измерения находят по формулам:

Х-t^.S(Х_n), (8. 7)

X+t ^.S(X_n), (8.8)

где t — коэффициент Стьюдента, который, в зависимости от доверительной вероятности P и числа результатов наблюдений, находят по таблице 8.6.

Таблща 8.6