Методы и средства радиационно-технологического контроля при сортировке твердых радиоактивных отходов

Примечание: Запись «>1; ≤100» следует понимать как «мощность поглощенной дозы в воздухе – более 1 мкГр . час», но меньше или равна 100 мкГр . час».

Допускается построение классификаций твердых и жидких отходов, основанных на разделении РАО по видам производства с РАО-образующими технологиями или по видам РАО-образующих источников, возникших в результате незапланированных (например, аварийных) событий .

              РАО классифицируются по критериям величины периода полураспада радионуклидов, которые входят в эти отходы:

короткоживущие, в составе которых нет радионуклидов с периодами полураспада, превышающими 10 лет;

среднеживущие, содержащие радионуклиды с периодом полураспада свыше 10 лет, но не более 100 лет;

долгоживущие, в которых содержатся радионуклиды с периодами полураспада превышающими 100 лет.

В свою очередь короткоживущие РАО подразделяются на:

«суточники», с периодами полураспада входящих в них радионуклидов не превышающими 18 суток; к ним, в частности, относятся Na-24, К-42,1-123,1-131, Te-132+I-132, Cs-136;

«месячники», период полураспада которых не превышает трех месяцев: Sr-85, Sr-89, Y-91, Nb-95, Zr-95,1-125, Ba-140;

«годовики», к которым принадлежат радионуклиды с периодом полураспада свыше трех месяцев: Са-45, Ru-106, Ва-133, Cs-134, Ce-144, T1-204.

Это деление определяет требования, которые следует предъявлять к методам переработки, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов различной категории, исходя из возможного радиационного воздействия на человека и объекты окружающей среды. Так, низкоактивные отходы представляют опасность только при попадании внутрь организма. Поэтому их достаточно локализовать таким образом, чтобы радионуклиды, содержащиеся в этих отходах, не могли попасть внутрь организма в результате миграции по биологическим цепочкам. Среднеактивные отходы представляют опасность как источник не только внутреннего, но и внешнего облучения, а следовательно, при их переработке и захоронении необходимо предусматривать соответствующие защитные барьеры для ослабления потоков излучения (в основном фотонного) до регламентированных уровней. Отходы третьей категории из-за крайне высокой удельной активности, а следовательно, и большого энерговыделения, требуют дополнительного создания систем охлаждения емкостей, в которых они содержатся.

Для классификации ТРО необходимо соответствующее аппаратное обеспечение радиационного контроля

3.2 Аппаратное обеспечение

Система радиационного контроля представляет собой комплекс программно-технических средств и организационных мероприятий, позволяющих выполнить контроль радиационной обстановки и направленных на обеспечение и соблюдение норм радиационной безопасности и определение параметров, характеризующих радиационную безопасность.

Система радиационного контроля отслеживает и учитывает изменение значений контролируемых параметров при всех режимах работы.

Контроль активности ТРО в процессе сортировки производится переносными приборами типа МКС-01Р.

3.2.1 Радиометр-дозиметр МКС-01Р

Радиометр-дозиметр МКС-01Р предназначен для измерения степени загрязненности поверхности альфа- и бета-активными веществами (плотности потока и флюенса альфа- и бета-частиц), эквивалентной дозы и мощности эквивалентной дозы рентгеновского, гамма-излучений. Кроме этого радиометр-дозиметр позволяет измерить плотность потока и флюенс тепловых, быстрых и промежуточных нейтронов, эквивалентную дозу и мощность эквивалентной дозы нейтронного излучения.

Радиометр-дозиметр МКС-01Р состоит из пульта регистрации и четырех сменных блоков детектирования. В зависимости от применяемого БД дозиметр измеряет ионизирующее излучение, вид, энергетический диапазон и измеряемая величина, которого указаны в Таблице 11.

Таблица 11 – Вид, энергетический диапазон и измеряемая величина ионизирующего излучения

Примечания:

1.                  БД БДКБ-01Р используется как для измерения загрязненности поверхности бета-активными веществами, так и для измерения эквивалентной дозы и мощности эквивалентной дозы гамма-излучения.

2.                  Для измерения плотности потока и флюенса промежуточных и быстрых нейтронов используется БД БДКН-ОЗР, вставленный в замедлитель нейтронов диаметром 155 мм, который имеет наименование «Защита». Такой составной БД имеет обозначение БДКН-01Р.

3.                  Для измерения мощности эквивалентной дозы и эквивалентной дозы нейтронного излучения используется БД БДКН-01Р, вставленный в замедлитель нейтронов из полиэтилена, диаметром 250 мм, который имеет наименование «Замедлитель нейтронов». Такой составной БД имеет обозначение БДКН-ОЗР-01.

Диапазон измерения и предельные значения основной погрешности радиометра-дозиметра для каждого вида ионизирующего излучения и измеряемой величины указаны в табл. 12. Предельные значения основной погрешности измерений даны при доверительной вероятности 0,95 для любой точки, начиная со значения равного половине самой низшей декады рабочего диапазона (значения указаны без скобок). В скобках указана основная погрешность для первой значащей цифры самого низшего разряда рабочего диапазона измерений. Основная погрешность в любой точке первой половины низшей декады рабочего диапазона измерений изменяется по линейному закону между значениями, соответствующими первой значащей цифре и половине самой низшей декады рабочего диапазона измерений.

Таблица 12 – Значения основной погрешности измерений

При измерении плотности потока или мощности эквивалентной дозы время установления показаний для всех используемых БД (кроме БДКГ-02Р), соответственно равно:

поддиапазон "100с" — (100,0 ±0,2)с;

"10с" — (10,0 ± 0,2)с;

"2с" — (2,0 ± 0,2)с.

В случае использования БДКГ-02Р радиометр-дозиметр имеет один диапазон от 1 до 104мк3в/ч"' (от 100мкР/ч до 1Р/ч), причем время установления показаний на этом диапазоне равно 2с.

Время установления рабочего режима радиометра-дозиметра не более пяти минут.

Радиометр-дозиметр МКС-01Р включает в себя отдельное устройство ("счетчик оператора"), предназначенное для выдачи сигнала (светового и акустического) при достижении заданной величины эквивалентной дозы рентгеновского и γ-излучений с момента включения прибора.

Величина эквивалентной дозы, при достижении которой выдается сигнал (порог сигнализации), равна (1,3±0,2) мЗв (130 мбэр). Величина порога сигнализации обеспечивается при мощности эквивалентной дозы до 103 мкЗв/ч (100 мР/ч).

Состав радиометра-дозиметра:

                   пульт регистрации

                   БДКА-01Р

                   БДКБ-01

                   БДКГ-02Р

                   Защита

                   БДКН-ОЗР

                   замедлитель нейтронов

                   выдвижная штанга

                   устройство заряда аккумуляторов УХ-2IP

                   контрольные источники ионизирующего излучения.

Радиометр-дозиметр включает в себя логарифмический интенсиметр, предназначенный для измерения средней частоты импульсов, поступающих с БД в диапазоне от 10 до 10 1Р/с, а также для измерения мощности эквивалентной дозы рентгеновского, гамма-излучений, измеряемого детектором «Счетчик оператора» типа СБМ-21 в диапазоне от 10 до 104 мкЗв/ч (1 мР/ч до 1 Р/ч).

Время установления показаний логарифмического интенсиметра не превышает двадцать секунд.

МКС-01Р включает в себя также вольтметр для измерения высоковольтного напряжения питания БД в диапазоне 0,4-1,0 кВ и индикации напряжения питания радиометра-дозиметра в диапазоне 7,3-10,6 В.

Уровень собственного фона радиометра-дозиметра в зависимости от используемого блока детектирования не превышает значений, указанных в табл. 13.

Таблица 13 – Уровень собственного фона МКС-01Р

Измерение различных видов ИИ и различных величин (мощность эквивалентной дозы, плотность потока и т.д.) осуществляется с помощью набора сменных БД, которые преобразуют энергию излучения в последовательность импульсов, число которых пропорционально величине излучения.

Работа БД основана на сцинтилляционном методе регистрации (фотоумножитель типа ФЭУ-85 А).

Конструкция БДКБ-01Р обеспечивает измерение бета- излучения при наличии сопутствующего фонового гамма-излучения. Для этого в узле детектора предусмотрен съемный экран из алюминиевого сплава.БДКБ-01Р является одновременно и средством измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения с высокой чувствительностью, позволяющей проводить измерения на фоновых уровнях.

БДКГ-01Р в отличие от других БД имеет световой затвор. Для обнаружения бета- излучения при измерении гамма-излучения в узле детектирования крепится съемный фильтр из полистирола, полностью поглощающий бета-излучение с максимальной энергией 3 МэВ. Измерения проводят с фильтром и без него, и по разнице показаний судят о наличии бета- излучения.

Управление радиометром-дозиметром осуществляется с помощью трех переключателей: «Измеряемая величина», «Вид измерения», «Диапазон измерения», установленных на лицевой панели пульта регистрации. Индикация показаний осуществляется с помощью пятиразрядного цифрового табло, а также с помощью интенсиметра. Измерение с помощью логарифмического интенсиметра не производится, если частота импульсов, поступающих с дискриминатора менее 10 Гц. В этом случае радиометр-дозиметр позволяет обнаружить очень малые уровни излучения с помощью устройства звуковой и световой сигнализации (светодиод с маркировкой «Интенс. доза опер») на лицевой панели пульта.

Режим работы радиометра-дозиметра определяется положением переключателей: «Измеряемая величина», «Вид измерения», «Диапазон измерения» (табл. 14).

Таблица 14 – Режим работы радиометра-дозиметра МКС-01Р