Системи за радиационен мониторинг

Cистемите за радиационен мониторинг се класифицират в няколко категории - за следене на радиацията в околната среда, за персонално измерване на дозата, за мониторинг на повърхности, за радиоактивни материали и за мониторинг на зони. Измервателната технология, прилагана в индустриални условия се основава предимно на способността на радиационните лъчения да проникват в материалите.

Оборудване за радиационен мониторинг се използва в съоръжения, работещи с радиоизотопи, като ядрени електроцентрали, изследователски организации и университети, болници и фармацевтични компании. С изграждането на първите ядрени централи търсенето на оборудване за радиационен мониторинг се увеличава и постепенно пазарът за такива устройства се превръща във водещ в сектора.

Решенията, предназначени за околната среда, измерват мощността на дозата гама-лъчение, концентрацията на газообразните радиоактивни материали и съдържанието на пренасяните по въздуха радиоактивни вещества. Измерването на мощността на дозата се осъществява чрез уреди с малък обхват (мощност на фоновата доза до

10 mSv/h) и такива с голям обхват (10 mSv/h до 10 mSv/h). За засичане на радиацията се използват сцинтилационни детектори с кристал NaI(Tl) и сферични йонизационни камери под налягане.

Напоследък уредите с малък обхват разполагат и с възможност за измерване на спектралната енергия, а приборите за мощността на дозата гама-лъчение все по-често се използват за идентифициране на източника на радиация в случаи, при които има неочаквани изменения в отчитането при нормални измервателни условия. В комбинация с тази функция се внедрява и компенсация на енергийните характеристики посредством цифров метод за корекция на енергийния товар с добро ниво на точност на броене.

При дозиметричните системи за околната среда за непрекъснат мониторинг на гама-лъчението на място и дистанционно се наблюдава преминаване от пасивни дозиметри като термолуминесцентните например, при които се изисква подгряване на някои от елементите, към електронни дозиметри, способни да записват измененията на дозата в рамките на определен период.

За персонален мониторинг на дозата, измерване на външната експозиция на радиация и записване на дозите се използват електронни дозиметри, измерващи гама- и бета-лъчението и неутроните. Комуникацията между дозиметъра и четеца постепенно преминава от инфрачервена към безжична, а технологиите за комуникация на къси разстояния позволяват предаването на данни да се осъществява от дозиметър, носен например в джоба на работното облекло.

Системите за мониторинг на повърхността на физически обект включват монитори за цялото тяло, за предмети и др. За отчитане на бета-лъчението се използват пластмасови сцинтилационни детектори, защото те могат да извършват измервания на голяма площ за малък интервал от време.

За мониторинга на зони се използват радиационни детектори, отчитащи едновременно и индивидуално както бета-, така и алфа-лъчението, което позволява намаляване на влиянието на радиацията от естествени изотопи, например дъщерни изотопи на радон. В съоръжения, работещи с ядрено гориво, се инсталират полупроводникови детектори за голяма площ, способни да разграничават енергията на алфа-лъчите и монитори за следене на прах, измерващи деленето на плутоний.

Технологични тенденции

Оборудването за радиационен мониторинг трябва да е изключително надеждно. Техническото развитие за бъдещето се стреми към по-малки размери, по-ниско тегло, по-дълъг полезен живот, по-ниска цена и още по-висока надеждност.

Пасивните радиационни детектори и тези с ограничен полезен живот, например газонапълнените броячи, се заменят с по-малки и леки полупроводникови детектори. Тъй като силициевият полупроводников материал в елемента е стабилен при стайна температура, той е много подходящ за дозиметрия и използването му за радиационни детектори ще продължи и в бъдеще.

Изграждането на съоръжения за обработка на ядрено гориво и ускорители напредва все повече, а дозиметрията на неутрони е от ключово значение при тях. Тъй като особено в ускорителите измерената неутронна енергия надвишава 10 MeV, голяма част от развойната дейност е съсредоточена върху разработването на нов вид неутронни детектори, при които, за разлика от конвенционалните уреди, чувствителността не се понижава при високи енергийни нива.

Електронни дозиметри

Електронните дозиметри, носени в работното облекло на персонала, показват в реално време получената от работника радиация. Често те разполагат с функция за задействане на аларма при превишаване на предварително зададена стойност на дозата на експозиция. За датчика се използва силициев полупроводников детектор с компактни размери и ниска консумация на енергия.

През последните години електронните дозиметри търпят развитие - устойчивостта им на шум и механичен удар е повишена, надеждността им е по-добра, и те вече могат да измерват не само рентгенови и гама-лъчи, но и бета- и неутронно лъчение. В допълнение, способността на устройствата да предават данни към външна система за обработка дава възможност за бързо управление на процеса на архивиране на информацията, проследяване на тенденции и др.

Радиационен мониторинг на околната среда

С цел определяне на условията близо до периметъра на наблюдавана зона около ядрена централа или друго съоръжение, работещо с радиоактивни материали, се използват системи за непрекъснато измерване на мощността на дозата гама-лъчение в околната среда. Обикновено те включват и функция за публично докладване на данните от измерванията и изпращането им към регулаторните органи.

В съответствие с изискванията за радиационен мониторинг на околната среда, дозата гама-лъчение се измерва в широк интервал - от фоново ниво (няколко десетки nGy/h) до 108 nGy/h. За целта се използва комбинация от NaI(Tl) сцинтилационен детектор за измерване на дозите с малка мощност и сферични йонизационни камери за дозите с висока мощност. Цифровизацията позволява измервателните устройства да бъдат реализирани с проста конфигурация, комбинираща детекторно и измервателно устройство.

Технологията за записване на отчетените данни се е изменила - от записване с регистратор се е преминало към метод, при който измерените стойности се цифровизират и след това съхраняват на оптичен диск. Това прави възможно определянето на флуктуации в измерените стойности, записване статуса на устройството, удължаване на периода за съхранение на данните и лесното провеждане на анализи на персонален компютър.

Мониторите за прах непрекъснато измерват концентрацията на радиоактивни прахови частици във въздуха. Уредите измерват бета-лъчението чрез пластмасов сцинтилационен детектор и включват още пробовземно устройство за прах и монитор за определяне концентрацията на прахови частици, събрани върху хартиен филтър. Обикновено е включена и функция за автоматично пробовземане на радиоактивен йод за случаите, когато мощността на дозата гама-лъчение в околната среда превишава зададения алармен праг.

Пробовземната помпа използва преобразувател за осигуряване на постоянно управление на дебита. Това позволява непрекъснато пробовземане с константен дебит от 250 l/min, дори когато се наблюдават флуктуации в дебита поради запушване на хартиения филтър.

Монитори за радиоактивно замърсяване

С цел предотвратяване разпространението на радиоактивно замърсяване извън наблюдаваната зона около ядрена централа, по периметъра й се инсталират монитори за повърхностно замърсяване, с които се проверява всичко, излизащо извън контролираната зона. Основните видове монитори са такива за цялото тяло, които измерват повърхностното замърсяване по тялото на работниците, и детектори за различни по големина предмети - от дъски за скеле до малки инструменти, пренасяни от персонала.

Предлагат се и броячи, измерващи нивата на вътрешна експозиция на работниците от наблюдаваната зона, както и монитори за ръце, крака и дрехи, които се използват предимно в изследователски лаборатории и болници. Тези монитори отчитат бета-лъчението от радиоактивните материали и ако измерената стойност надвиши определен праг, подават алармен сигнал и показват на дисплей точното местоположение на замърсяването.

Изисквания за радиационен мониторинг

В зоните с особен статут се провежда радиационен мониторинг на околната среда и селскостопанската продукция и се оценява облъчването на населението. Радиационният мониторинг в тези зони се организира така, че да осигурява информация за радиационната обстановка, позволяваща вземането на решения за радиационна защита на населението при нормална експлоатация и при авария.

Като минимум мониторингът трябва да включва мощност на дозата гама-лъчение, обща и специфична активност на течните и газоаерозолните изхвърляния в околната среда, специфична активност на газовете и аерозолите в приземния атмосферен въздух, специфична активност на атмосферните отлагания, повърхностния почвен слой и растителността.

Той следва да обхваща и специфична активност на повърхностни и подземни води, замърсяване на водоснабдителни мрежи и съоръжения, замърсяване на транспортни средства с радионуклиди, специфична активност на растителни и животински суровини и продукти, както и метеорологични параметри.

Обхватът и обемът на радиационния мониторинг се определят в зависимост от характера на дейностите и факторите на ядрена безопасност и радиационна защита на даденото ядрено съоръжение или обект с източници на йонизиращи лъчения и се съгласуват със съответните компетентни държавни органи.

В зоните с особен статут за ядрена централа или обект, включващ източници на йонизиращо лъчение, обхващащи територии извън площадката, трябва да бъдат изградени автоматизирани системи за радиационен мониторинг. Информацията от тези системи се предава в националната мрежа за радиационен мониторинг, като в зоните с особен статут на подходящи обществени места следва да се поставят стационарни прибори за визуализация на мощността на дозата.

Резултатите от радиационния мониторинг в тези зони се регистрират, анализират и съхраняват, като операторите са длъжни да ги предоставят при поискване. Контролът на радиационните параметри на компонентите на околната среда и оценката на облъчването на населението в зоните с особен статут се осъществяват от съответните органи на изпълнителната власт.