CZ18001U1 - Zařízení pro stanovení součinitele difúze radonu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předkládané řešení se týká zařízení pro stanovení součinitele difúze radonu. Měřicí zařízení je určeno zejména ke stanovení součinitele difúze radonu vzorků izolačních materiálů a dílčích prvků stavebních konstrukcí.

Dosavadní stav techniky

Současná zařízení pro stanovení součinitele difúze radonu jsou všechna podobné konstrukce. Zařízení mají vždy jen jednu zdrojovou a jednu měrnou, obvykle horní, nádobu, mezi které je vložen měřený vzorek. Zdroj radonu většinou v podobě nějakého aktivního materiálu jako jsou horniny, beton a podobně, je vložen dovnitř zdrojové nádoby. Nádoby nejsou samy o sobě měřidlem, ale detektor radonu a jeho produktů přeměny je k nim připojen. Pro všechny známé případy jsou jako měřicí jednotky použity scintilační ne.bo polovodičové detektory. Existující zařízení neumožňují odvětrávání měrné nádoby. Součinitel difúze radonu lze získat pouze z měření nárůstu koncentrace radonu v měrné nádobě bezprostředně po připojení zdrojové nádoby, jedná se tedy o měření difúze v nestacionárním stavu.

Stávající zařízení a postupy stanovení součinitele difúze radonu mají četné nevýhody. Dochází zde ke zpoždění odezvy detektoru připojeného k měrné nádobě, protože radon do citlivého objemu detektoru proniká přes měrnou komoru. Tato řešení neumožňují řídit nárůst koncentrace radonu ve zdrojové komoře. Další nevýhodou je, že součinitel difúze radonu je stanoven pouze jednou z možných metod, a to z měření objemové aktivity radonu v nestacionárním stavu. Kromě toho technická uspořádání a parametry měřicích zařízení neumožňují současně měřit více jak jeden vzorek a použít tedy více než jednu měrnou komoru. Rovněž tak je obtížná dekontaminace zamořených detektorů kdy dochází ke zvýšení pozadí, což ovlivňuje přesnost měření objemové aktivity radonu zejména v počáteční oblasti nárůstové křivky. U stávajících zařízení a metod také není kontrolována tlaková diference mezi měmou a zdrojovou nádobou.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízeni pro měření součinitele difúze radonu podle předkládaného řešení mající zdrojovou část a měmou část, mezi které je vložen měřený vzorek a dále mající zdroj radonu. Podstatou nového řešení je, že zdroj radonu je tvořen umělým zdrojem ra30 donu, zdrojová část je tvořena zdrojovou ionizační komorou v průtokovém režimu a k ní přes ocelový nástavec (12) pro uchycení měřených vzorků je připojená měrná část. Tato měrná část je tvořena alespoň dvěma měřicími ionizačními komorami v proudovém režimu, které mají v části elektricky vodivého pláště vytvořenou elektricky vodivou mřížku uzavírající detekční objem. Měřicí ionizační komory jsou opatřeny uzavíracími ventily, a to první měřicí ionizační komora prvním a druhým uzavíracím ventilem a druhá měřicí ionizační komora třetím a čtvrtým uzavíracím ventilem. První a čtvrtý uzavírací ventil je připojen k prvnímu respektive k druhému membránovému čerpadlu. Zdrojová ionizační komora a měřicí ionizační komory mají každá vlastní elektronické zařízení pro kontinuální měření a záznam objemové aktivity radonu. Zdrojová ionizační komora je opatřena jednak prvním a druhým uzavíracím a regulačním ventilem, které jsou navzájem propojeny hadičkou přes třetí membránové čerpadlo a umělý zdroj radonu a jednak prvním ventilem pro připojení k jednomu vstupu elektronického čidla tlakové diference. První měřicí ionizační komora je opatřena druhým ventilem a druhá měřicí ionizační komora je opatřena třetím ventilem pro připojení ke druhému vstupu elektronického čidla tlakové diference. Obě měřicí ionizační komory jsou propojeny s vyhodnocovací a řídicí jednotkou.

V jednom možném provedení má uvedené zařízení jediné elektronické čidlo tlakové diference, jehož druhý vstup je upraven jako odpojitelný od druhého nebo od třetího ventilu. V jiném mož- 1 CZ 18001 Ul ném uspořádání může mít první i druhá měřicí ionizační komora své vlastní elektronické čidlo tlakové diference.

Ve výhodném uspořádání je první uzavírací ventil umístěn proti druhému uzavíracímu ventilu a/nebo třetí uzavírací ventil je umístěn proti čtvrtému uzavíracímu ventilu.

Při výhodném upevnění měřeného vzorkuje ocelový nástavec opatřen tolika spodními přírubami, kolik je měřicích ionizačních komor a každá měřicí ionizační komora je pak opatřena ve své spodní části vrchní přírubou pro připojení k příslušné spodní přírubě.

Výhodné také je, když jsou propojovací hadičky mezi ventily z materiálu o minimálním prostupu radonu.

Výhodou uvedeného řešení jsou zejména následující skutečnosti. Zařízení umožňuje kontinuální záznam objemové aktivity radonu ve všech měřicích ionizačních komorách v intervalu 0,5 až 60 minut. Je zde potlačena konvektivní složka transportu radonu a je umožněna kontrola tlakové diference mezi měrnými a zdrojovou komorou. Lze měřit dva a více vzorků současně při stejných podmínkách měření, zejména při stejné koncentraci radonu ve zdrojové ionizační komoře.

Zařízení umožňuje řídit rychlost nárůstu koncentrace radonu ve zdrojové ionizační komoře i samu výši výsledné koncentrace radonu v této komoře. Velkou výhodou je, že zařízení umožňuje stanovení součinitele difúze radonu všemi známými, níže v popisu uvedenými metodami v nestacionárním stavu i ve stavu stacionárním

Skutečnost, že řešení umožňuje ventilovat měrné komory a tyto komory jsou současně také de20 tektory radonu, zvyšuje významnou měrou rychlost a přesnost výsledného měření součinitele difúze.

Přehled obrázku na výkrese

Příklad zařízení podle předkládaného řešení je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese.

Příklad provedení technického řešení

Zařízení podle uvedeného příkladu se skládá ze tří ionizačních komor, a to ze zdrojové ionizační komory 2 pracující v průtokovém režimu, první měřicí ionizační komory 1.1 a druhé měřicí ionizační komory 1,2, které pracují v proudovém režimu a kde každá z nich má v části elektricky vodivého pláště vytvořenou elektricky vodivou mřížku 11, která uzavírá detekční objem. Zařízení lze vytvořit i s více než dvěma měřicími ionizačními komorami. Zdrojová část tvořená zdrojovou ionizační komorou 2 a měřicí část, tvořená první měřicí ionizační komorou 1.1 a druhou měřicí ionizační komorou 1.2 jsou navzájem propojeny pomocí ocelového nástavce 12, který je zde opatřen první spodní přírubou 14.1 a druhou spodní přírubou 14.2 pro uchycení dvou měřených vzorků 8 izolačního materiálu. První měřicí ionizační komora Lije pak opatřena ve své spodní části první vrchní přírubou 15.1 a druhá ionizační komora 1.2 je analogicky opatřena ve své spodní části druhou vrchní přírubou 15.2, které se upevní na odpovídající první spodní přírubu 14.1 respektive druhou spodní přírubu 14.2. Před vložením vzorků 8 se například na spodní příruby 14.1 a 14.2 nanese silikonový neutrální tmel. Po nanesení tmelu se vrchní příruby 15.1 a

15.2 první a druhé měřicí ionizační komory 1.1 a 1.2 přiklopí na vzorky 8 a jejich poloha se následně stabilizuje stahovacími šrouby, v daném příkladě po čtyřech na každou měřicí ionizační komoru.

První měřicí ionizační komora Lije opatřena prvním uzavíracím ventilem 9.1 a druhým uzavíracím ventilem 9.2 a druhá měřicí ionizační komora 1.2 je analogicky opatřena třetím uzavíracím ventilem 9.3 a čtvrtým uzavíracím ventilem 9.4. První uzavírací ventil 9.1 je pak připojen k prvnímu membránovému čerpadlu 13.1 a čtvrtý uzavírací ventil 9.4 k druhému membránovému čerpadlu 13.2. První až čtvrtý uzavírací ventil 9.1, 9.2, 9.3 a 9.4 slouží k ventilaci první a druhé měřicí ionizační komory 1.1 a 1.2 pomocí prvního a druhého membránového čerpadla 13.1 a

13.2 a odběru vzorků vzduchu. První a druhé membránové čerpadlo 13.1 a 13.2 mohou být při-2CZ 18001 Ul pojena buď pevně nebo odnimatelně, což je na obrázku vyznačeno čárkovaně. Zdrojová ionizační komora 2 a první a druhá měřicí ionizační komora 1,1 a 1.2 mají každá vlastní, běžně používané, elektronické zařízení pro kontinuální měření a záznam objemové aktivity radonu. Zdrojová ionizační komora 2 je dále opatřena jednak prvním uzavíracím a regulačním ventilem

7.1 a druhým uzavíracím a regulačním ventilem 7.2 propojenými navzájem hadičkou přes třetí membránové čerpadlo 4 a vně umístěný umělý zdroj 6 radonu a jednak prvním ventilem 10.1 pro připojení k jednomu vstupu elektronického čidla 3 tlakové diference. První a druhý uzavírací a regulační ventil 7.1 a 7.2 řídí rychlost nárůstu koncentrace radonu ve zdrojové ionizační komoře

2. Současně je první měřicí ionizační komora 1.1 opatřena druhým ventilem 10,2 a druhá měřicí ío ionizační komora 1.2 třetím ventilem 10.3 pro připojení ke druhém vstupu elektronického čidla 3 tlakové diference, například k diferenčnímu manometru, který měří tlakovou diferenci mezi měřicími ionizačními komorami 1.1 a 1.2 a zdrojovou ionizační komorou 2. Toto elektronické čidlo 3 tlakové diference může být realizováno jako odpojitelné a tedy společné pro všechny ionizační komory nebo má první a druhá měřicí ionizační komora 1.1, 1.2 své vlastní elektronické čidlo 3 tlakové diference. Obě měřicí ionizační komory 1.1, 1.2 jsou propojeny s vyhodnocovací a řídicí jednotkou 5, která zpracovává a ukládá získaná data a zajišťuje zdroj stabilizovaného pracovního napětí zdrojové ionizační komory 2 a první a druhé měřicí ionizační komory 1,1 a 1,2.

Je výhodné z důvodu rychlého účinného vyvětrání měřicích ionizačních komor, je-li první uzavírací ventil 9.1 umístěn proti druhému uzavíracímu ventilu 9,2 a/nebo třetí uzavírací ventil 9.3 je umístěn proti čtvrtému uzavíracímu ventilu 9.4. Všechny propojovací hadičky jsou z materiálu, který vykazuje minimální prostup radonu, například ze silikonu nebo polyethylenu. Celé zařízení spočívá na ocelovém rámu, což není na výkrese uvedeno.

Zařízení umožňuje stanovení součinitele difúze radonu pro následující režimy měření.

Ve stacionárním stavu ustaveném při uzavřené, neodvětrané první a/nebo druhé měřici ionizační komoře 1.1 a/nebo 1.2, která je zpočátku uzavřena, a po dosažení rovnovážného stavu, to je konstantní úrovně objemové aktivity radonu, je rychle intenzivně vyvětrána. Po jejím opětovném uzavření probíhá měření nárůstové křivky objemové aktivity radonu.

Ve stacionárním stavu ustaveném při ventilované měřicí ionizační komoře 1,1 a/nebo 1,2, která je zpočátku intenzivně ventilována a tímto způsobem je v ní udržována objemová aktivita radonu na nulové úrovni. Po dosažení rovnovážného stavu, to je konstantní úrovně objemové aktivity radonu v měřeném vzorku 8, je daná měřicí ionizační komora uzavřena a probíhá měření nárůstové křivky objemové aktivity radonu.

V nestacionárním stavu, kdy je nárůstová křivka měřena bezprostředně po vpuštění radonu do zdrojové ionizační komory 2.

Vzorky 8 zkoumaného materiálu jsou plynotěsně umístěny mezi zdrojovou ionizační komoru 2 a dvě měřicí ionizační komory 1,1 a 1,2. Ve zdrojové ionizační komoře 2 je pomocí umělého zdroje 6 radonu udržována vysoká koncentrace radonu, řádově 1 až 100 MBq/m³. Radon difunduje izolací ze zdrojové ionizační komory 2 do první a druhé měřicí ionizační komory 1.1 a 1,2, kde je detekován. Ze známé rychlosti přísunu do první měřicí ionizační komory 1,1 a druhé mě40 řičí ionizační komory 1.2, plochy zkoumaného vzorku 8 a jeho tloušťky je pak možné vypočítat vlastní součinitel difúze radonu. Směrodatné měření nárůstu koncentrace radonu v dané měřicí ionizační komoře 1.1, 1.2 může být započato v různém časovém okamžiku.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle předkládaného řešení je určeno zejména pro zkušební laboratoře, které se zabý45 vají kvalitou protiradonových izolací a dílčích prvků stavebních konstrukcí.

-3 CZ 18001 Ul

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro stanovení součinitele difúze radonu mající zdrojovou část a měrnou část, mezi které je vložen měřený vzorek a dále mající zdroj radonu, vyznačující se tím, že zdroj radonu je tvořen umělým zdrojem (6) radonu, zdrojová část je tvořena zdrojovou ionizační

   5 komorou (2) v průtokovém režimu a k ní přes ocelový nástavec (12) pro uchycení měřených vzorků (8) je připojená měrná část, která je tvořena alespoň dvěma měřicími ionizačními komorami (1.1 a 1.2) v proudovém režimu, které mají v části elektricky vodivého pláště vytvořenou elektricky vodivou mřížku (11) uzavírající detekční objem a dále jsou opatřeny uzavíracími ventily, a to první měřicí ionizační komora (1.1) prvním uzavíracím ventilem (9.1) a druhým uzavíío račím ventilem (9.2) a druhá měřicí ionizační komora (1.2) třetím uzavíracím ventilem (9.3) a čtvrtým uzavíracím ventilem (9.4), kde první uzavírací ventil (9.1) je připojen k prvnímu membránovému čerpadlu (13.1) a čtvrtý uzavírací ventil (9.4) je připojen k druhému membránovému čerpadlu (13.2) a kde zdrojová ionizační komora (2) a měřicí ionizační komory (1.1, 1.2) mají každá vlastní elektronické zařízení pro kontinuální měření a záznam objemové aktivity radonu a

   15 zdrojová ionizační komora (2) je opatřena jednak prvním uzavíracím a regulačním ventilem (7.1) a druhým uzavíracím a regulačním ventilem (7.2) propojenými navzájem hadičkou přes třetí membránové čerpadlo (4) a umělý zdroj (6) radonu a jednak prvním ventilem (10.1) pro připojení k jednomu vstupu elektronického čidla (3) tlakové diference, přičemž první měřicí ionizační komora (1.1) je opatřena druhým ventilem (10.2) a druhá měřicí ionizační komora (1.2) je opat20 řena třetím ventilem (10.3) pro připojení ke druhému vstupu elektronického čidla (3) tlakové diference, a obě měřicí ionizační komory (1.1, 1.2) jsou propojeny s vyhodnocovací a řídicí jednotkou (5).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že má jediné elektronické čidlo (3) tlakové diference, jehož druhý vstup je upraven jako odpojitelný od druhého ventilu (10.2)

   25 nebo od třetího ventilu (10.3).
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že první měřicí ionizační komora (1.1) i druhá měřicí ionizační komora (1.2) má své vlastní elektronické čidlo (3) tlakové diference.
4. 4. Zařízení podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím,

   30 že první uzavírací ventil (9.1) je umístěn proti druhému uzavíracímu ventilu (9.2) a/nebo třetí uzavírací ventil (9.3) je umístěn proti čtvrtému uzavíracímu ventilu (9.4).
5. 5. Zařízení podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2až4, vyznačující se tím, že ocelový nástavec (12) je opatřen alespoň dvěma spodními přírubami (14.1, 14.2) pro uložení vzorků (8) a každá měřicí ionizační komora (1.1, 1.2) je opatřena ve své spodní části vrchní pří35 rubou (15.1, 15.2) pro připojení k příslušné spodní přírubě (14.1, 14.2).
6. 6. Zařízení podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2až5, vyznačující se tím, že propojovací hadičky mezi ventily jsou z materiálu o minimálním prostupu radonu.

   1 výkres