RO126503B1

RO126503B1 - Instalaţie tip stand portabil, şi procedeu pentru calibrarea unui monitor de tritiu-gaz

Info

Publication number: RO126503B1
Application number: ROA201001124A
Authority: RO
Inventors: Cristian Postolache
Original assignee: Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Fizică Şi Inginerie Nucleară "Horia Hulubei"
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2017-04-28
Also published as: RO125503A0; RO126503A8

Description

Invenția se referă la un stand portabil de calibrare a unui monitor de tritiu gaz cu detector cu cameră de ionizare, și la un procedeu de calibrare a acestuia, prin intermediul standului de calibrare.

în prezent sunt cunoscute pe plan mondial standuri de calibrare fixe, poziționate în spații ventilate special amenajate și autorizate pentru lucru cu surse deschise radioactive. Principiul general al metodei constă în realizarea unei contaminări radioactive controlate a aerului, ce pătrunde în detectorul monitorului utilizând surse etalon. Rezultatele afișate de monitor sunt intercomparate cu valorile convențional adevărate, raportate sursa etalon. Drept agenți de contaminare controlată sunt folosite etaloane de tritiu gaz sau de apă tritiată.

De exemplu, documentul JP 2007108120 (A) prezintă un sistem și o metodă de calibrare a unui monitor de tritiu, care utilizează un gaz purtător tip argon, amestecul de gaz și abur tritiat fiind trecut printr-un circuit cu tubulatură din oțel-inox separator de abur, care este trecut printr-o parte de măsurare a gradului de contaminare cu tritiu, după care gazul rămas este trecut printr-un sistem de deshidratare, pentru reutilizare.

De asemenea, documentul JP 2005091334 (A) prezintă un sistem de măsurare a tritiului, cuprinzând un circuit de colectare a tritiului și un circuit de măsurare, circuitul de colectare cuprinzând o intrare a probei de aer contaminat, un separator de vapori care separă vaporii conținând tritiu radioactiv de aer, și o intrare pentru un gaz purtător, care transportă vaporii separați la partea de măsurare a valorii contaminării, care cuprinde un detector cu scintilație.

Dezavantajul acestorstanduri și metode constă în necesitatea transportării, eventual, a demontării monitoarelor de tritiu gaz de la utilizator la unitatea sau laboratorul care efectuează calibrarea. în cazul stațiilor de monitorizare radiologică, precum cele de la centralele nuclearo-energetice, această procedură implică oprirea activităților pe perioada calibrării, cu efecte economice negative.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui stand de calibrare a unui monitor de tritiu-gaz și a unui procedeu de calibrare prin care să se elimine necesitatea demontării contorului de tritiu de calibrat din circuitul în care este utilizat.

Standul portabil pentru calibrarea unui monitor de tritiu-gaz, conform invenției, rezolvă această problemă tehnică prin aceea că include un circuit de calibrare pentru un gaz purtător cu vapori tritiați trecuți prin monitorul de tritiu de calibrat, și un circuit de deshidratare prevăzut cu minimum un cartuș de deshidratare, circuitul de calibrare fiind un circuit de contaminare controlată, ce include o parte conținând o fiolă de evaporare controlată, înseriată cu circuitul monitorului de gaz contaminat la care se cuplează, delimitată de niște robineți de separare, și conectată în paralel cu circuitul de deshidratare, prin niște robineți de separare. Procedeul de calibrare ce utilizează standul de calibrare, conform invenției, este realizat prin fazele de:

a) conectare a standului portabil la monitorul de tritiu, cu recircularea aerului pe circuitul de deshidratare/decontaminare;

b) efectuare a primei determinări, prin închiderea circuitului de deshidratare/decontaminare și deschiderea circuitului de contaminare a aerului cu vapori de apă tritiată proveniți dintr-o primă fiolă de evaporare controlată, inclusă în circuitul de calibrare, și având concentrația radioactivă cea mai mică, cu urmărirea valorii contaminării până la atingerea valorii de saturație;

c) efectuarea decontaminării aerului recirculat, înainte de a doua determinare, prin redeschiderea circuitului de deshidratare/decontaminare și închiderea circuitului de contaminare a aerului, cu urmărirea valorii contaminării până la atingerea nivelului de fond al monitorului de tritiu;

RO 126503 Β1

d) schimbarea fiolei de contaminare controlată și efectuarea următoarelor determi- 1 nări, conform fazelor b și c;

e) decontaminarea finală și decuplarea standului de la monitorul de tritiu-gaz; 3

f) analiza rezultatelor.

Invenția prezintă avantajul că permite calibrarea unui monitor de tritiu-gaz fără a fi 5 necesară demontarea contorului de tritiu de calibrat din circuitul în care este utilizat.

Invenția este prezentată pe larg în continuare, în legătură și cu fig. 1...6, ce 7 reprezintă:

- fig. 1, prezentare schematică a standului portabil de calibrare, conform invenției; 9

- fig. 2, vedere în secțiune a unui niplu de conectare între standuri;

- fig. 3, vedere în secțiune a garniturii unui niplu de conectare între standuri; 11

- fig. 4a, b, vedere din profil și din lateral a unei cleme de fixare a unui niplu;

- fig. 5, vedere în secțiune a unui cartuș de deshidratare/decontaminare; 13

- fig. 6, secțiune printr-o fiolă de evaporare controlată.

Conform invenției, standul portabil de calibrare a unui monitor de tritiu gaz se 15 atașează la gurile de admisie și, respectiv, de evacuare ale unui monitor de tritiu gaz. Calibrarea se realizează prin contaminarea controlată a aerului recirculat prin detector, utili- 17 zând hidrogeluri ce conțin soluții de apă tritiată cu concentrație radioactivă certificată. Drept agent de solidificare, se folosește acid poliacrilic cu un gradul de gonflare mai mare de 400, 19 obținut conform brevetului RO 110034/1995. Deoarece concentrația acidului poliacrilic în masa de hidrogel este mai mică de 0,25%, componenta polimerică poate fi neglijată în 21 calculul concentrației radioactive. De asemenea, prezența componentei polimerice nu afectează valorile presiunilor vaporilor saturați de apă, și raportul presiunilor de vapori saturați 23 de apă tritiată/apă, parametri necesari în determinarea contaminării radioactive convențional adevărate, raportate la o sursă etalon. Hidrogelul prezintă o bună stabilitate în câmpul de 25 radiații emis de tritiu.

Conform invenției, standul portabil de calibrare este astfel constituit ca, împreună cu 27 monitorul de tritiu, să creeze un sistem etanș ce nu permite contaminarea radioactivă a aerului și a personalului ce operează în zonă. Schema de realizare a standului portabil este 29 prezentată în fig. 1.

Standul portabil de calibrare, conform invenției, conține două circuite: 31

- circuitul în care se realizează contaminarea controlată a aerului, în vederea calibrării; 33

- circuitul ce asigură decontaminarea radioactivă a aerului între două măsurători succesive și, respectiv, la sfârșitul operațiunilor de calibrare. 35

Standul de calibrare, conform invenției, este realizat modular din:

- tubulatură din oțel inoxidabil, cu conexiuni între modulele standului, realizate prin 37 nipluri TS (fig. 2) prevăzute cu garnituri O-ring din Viton (fig. 3) și cleme de fixare (fig. 4);

- robineți R de legătură, cu bilă, fixați pe tubulatură prin piese înfiletate; 39

- fiola de evaporare controlată FE interschimbabilă (fig. 6), realizată din oțel inoxidabil, prevăzută cu capac detașabil, etanșat cu garnituri O-ring din Viton (fig. 3) și cleme 41 de fixare C2, C3 (fig. 4);

- 2 robineți R3 și R4, ce asigură izolarea sursei radioactive, și nipluri pentru conectare 43 la stand;

- cartuș de deshidratare/decontaminare CD (fig. 5), constituit dintr-un corp cilindric 45 ce conține o masă de material cu proprietatea de absorție a vaporilor de apă (tritiată), prevăzut cu 2 tuburi de admisie aer contaminat și, respectiv, de evacuare aer decontaminat; 47

RO 126503 Β1

- panou din aluminiu P (fig. 1), prevăzut cu mâner pentru transport și manipulare, pe care este fixată tubulatura, robineții, folia de evaporare controlată și cartușul de deshidratare/decontaminare.

Traseul aerului recirculat prin detector este stabilit cu ajutorul robineților R2, R3, R4 și R5, conform schemei prezentate în fig. 1. Aerul este recirculat prin cele două circuite cu ajutorul pompei din dotarea monitorului de tritiu gaz, debitul fiind cel utilizat în măsurătorile curente ale echipamentului, conform specificației producătorului.

Circuitul de contaminare controlată se realizează când robineții R2 și R5 sunt închiși, iar robineții R3 și R4 sunt deschiși. Aerul recirculat cu ajutorul pompei monitorului este introdus în fiola de evaporare controlată.

Circuitul de decontaminare este realizat când robineții R2 și R5 sunt deschiși, iar robineții R3 și R4 suntînchiși. Decontaminarea se realizează prin recircularea aerului cu ajutorul pompei monitorului, prin cartușul de deshidratare. Drept agenți de deshidratare pot fi utilizate site moleculare sau clorură de calciu sicativă.

Conform invenției, concentrația vaporilor de apă tritiată este controlată de concentrația radioactivă a hidrogelului acid poliacrilic: etalon de apă tritiată, și temperatura de lucru măsurată cu ajutorul unui termometru electronic.

Principiul procedeului de calibrare, conform invenției, estedescris în continuare, într-un sistem închis, ce conține apă tritiată și vapori saturați de apă tritiată, concentrația radioactivă în aer, c (MBq/m³), este corelată cu activitatea specifică a hidrogelului acid poliacrilic: apă tritiată, prin relația:

c = C · p · f unde: - C este concentrația radioactivă (MBq/g) a masei de hidrogel, practic echivalentă cu concentrația radioactivă a etalonului de apă tritiată utilizată;

- p este umiditatea absolută în aer (g/-m³); aceasta este dependentă de temperatură (tabelul 1), iar

- f este raportul presiunilor de vapori saturați apă tritiată/apă. De asemenea și acest parametru este dependent de temperatura ambientală, conform tabelului 1.

Tabelul 1

Valorile p și f în funcție de temperatura ambientală

Nr. crt.	T°C	P (g/m³)	f	Nr. crt.	T°C	p (g/m³)	f
1	15	12,8	0,880	9	23	20,6	0,902
2	16	13,7	0,881	10	24	21,7	0,904
3	17	14,5	0,884	11	25	23,0	0,907
4	18	15,4	0,886	12	26	24,3	0,912
5	19	16,3	0,889	13	27	25,8	0,913
6	20	17,4	0,893	14	28	27,3	0,915
7	21	18,4	0,896	15	29	28,9	0,917
8	22	19,3	0,898	16	30	30,4	0,919

Procedeul conform invenției constă din 7 etape:

- E1, umplerea fiolelor de evaporare controlată cu hidrogel ce conține apă tritiată cu concentrație radioactivă certificată;

- E2, legarea standului portabil la monitorul de tritiu;

- E3, efectuarea primei determinări;

- E4, efectuarea decontaminărilor între două măsurători;

- E5, schimbarea fiolei de contaminare controlată și efectuarea următoarelor determinări;

RO 126503 Β1

- E6, decontaminarea finală și decuplarea standului de la monitorul de tritiu gaz; 1

- E7, analiza rezultatelor.

E1. Umplerea fiolelor de evaporare controlată cu hidrogel ce conține apă tritiată cu 3 concentrație radioactivă certificată

Se achiziționează de la un laborator de metrologia radionuclizilor 5 soluții cu concen- 5 trație radioactivă certificată. Concentrațiile radioactive vor fi alese în funcție de domeniul de măsură al monitorului ce urmează a fi calibrat. Fiolele FE de evaporare controlată sunt mar- 7 cate pentru a putea fi identificate în etapa de măsurare/calibrare. Se desfac capacele celor 5 fiole de evaporare controlată. în fiecare fiolă de evaporare controlată sunt introduse câte 9 50 mg agent de solidificare și câte 20 ml din cele 5 soluții standard achiziționate. Fiola nr. 1 va conține hidrogelul cu concentrația radioactivă cea mai mică. Concentrația radioactivă va 11 fi crescătoare de la fiola 1 la fiola 5. După fiecare operațiune de umplere, fiola se etanșează cu ajutorul capacului, O-ringului și clemei de fixare. Fiolele cu hidrogelurile astfel obținute 13 sunt stocate minimum 24 h, robineții R3 și R4 fiind pe poziția “închis”.

E2: Legarea standului portabil la monitorul de tritiu 15

Standul de calibrare ce conține fiola de evaporare controlată nr. 1, cu concentrația radioactivă cea mai mică, este legat la gurile de admisie și, respectiv, de evacuare ale moni- 17 torului de tritiu ce urmează a fi calibrat. în momentul legării standului la monitorul de tritiu, robineții R1, R2, R5 și R6 sunt deschiși, iar robineții R3 și R4 sunt închiși. Gura de admisie 19 a monitorului se leagă la tubulatura din dreptul robinetului 6, iar gura de evacuare se leagă la tubulatura din dreptul robinetului R1. Cu montajul astfel realizat, aerul este recirculat pe 21 traseul de deshidratare/decontaminare.

E3: Efectuarea primei determinări 23

Se deschid robineții R3 și R4 și apoi se închid robineții R2 și R5. Cu montajul astfel realizat, aerul este recirculat pe traseul de contaminare controlată. Se urmărește valoarea 25 contaminării radioactive afișate de monitorul de tritiu, și valoarea temperaturii ambientale, citită la termometrul electronic plasat în imediata vecinătate a fiolei de evaporare. Valoarea 27 contaminării crește până la atingerea unui palier, când se atinge valoarea de saturație.

Timpul de atingere a palierului este de 10...15 min, în funcție de debitul pompei monitorului 29 și de temperatura ambientală. Valoarea contaminării radioactive finale este înregistrată. în paralel se determină valoarea convențional adevărată a contaminării radioactive, calculată 31 cu ajutorul ecuației prezentate anterior. în ecuație se introduc valoarea concentrației radioactive a soluției etalon utilizată la obținerea hidrogelului exprimată, valorile p, respectiv, f, din 33 tabelul 1, corespunzătoare temperaturii citite la termometrul electronic.

E4. Efectuarea decontaminărilor între două măsurători 35

Se deschid robineții R2 și R5, după care se închid robineții R3 și R4. Cu montajul astfel realizat, aerul este recirculat pe traseul de deshidratare/decontaminare. Se urmărește 37 valoarea contaminării radioactive afișate de monitorul de tritiu MTG. Când valoarea contaminării radioactive scade până la nivelul fondului aparatului, se consideră finalizată etapa de 39 decontaminare. Timpul necesar operațiunii este de 15...30 min, în funcție de debitul pompei monitorului și de temperatura ambientală. 41

E5. Schimbarea fiolei de contaminare controlată și efectuarea următoarelor determinări 43

Se desfac clemele de fixare (fig. 4) C2, C3 de la conectorii fiolei de evaporare controlată, și se înlocuiește fiola utilizată cu fiola următoare, în ordine crescătoare. Se fixează fiola 45 de evaporare controlată cu clemele de fixare. în etapa de schimbare a fiolelor de contaminare controlată, aerul este recirculat pe traseul de decontaminare, robineții R2 și R5 fiind 47 deschiși, iar R3 și R4 fiind închiși.

RO 126503 Β1

Se deschid robineții R3 și R4 și apoi se închid robineții R2 și R5. Cu montajul astfel realizat, aerul este recirculat pe traseul de contaminare controlată. în continuare se respectă protocolul descris la etapa E3.

E6: Decontaminarea finală și decuplarea standului de la monitorul de tritiu gaz

După efectuarea ultimei măsurători, se decontaminează traseul conform protocolului prezentat la paragraful E4. Când valoarea contaminării radioactive scade până la nivelul fondului aparatului, se consideră finalizată etapa de decontaminare. Standul de calibrare este desfăcut de la gurile de admisie și, respectiv, de evacuare ale monitorului de tritiu. După desprinderea standului de calibrare, se închid și robineții de siguranță R1 și R6.

E7. Analiza rezultatelor

După finalizarea măsurătorilor, se compară valorile experimentale obținute cu valorile convențional adevărate calculate, și se determină abaterea relativă. Dacă abaterile relative se încadrează în domeniul ±10%, se consideră că monitorul de tritiu gaz funcționează în parametri. în caz contrar, echipamentul este considerat neconform.

Standul portabil și procedeul conform invenției oferă avantajul calibrării monitoarelor de tritiu pe poziția de funcționare, eliminându-se astfel dezavantajele legate de demontarea și transportul de la utilizator la unitatea sau laboratorul care efectuează calibrarea. Utilizarea drept agent de contaminare controlată a hidrogelurilor cu apă tritiată elimină riscul migrării totale sau parțiale a materialului radioactiv din fiola de evaporare, și permite manipularea facilă a standului de calibrare. Utilizarea drept sursă de contaminare controlată a apei tritiate permite decontaminarea facilă, prin recircularea aerului din incinta standului pe un cartuș de deshidratare. De asemenea, utilizarea fiolelor de evaporare controlată interșanjabile permite efectuarea tuturor testelor de calibrare într-o singură etapă.

Se prezintă mai jos un exemplu de aplicare a standului portabil și a procedeului conform invenției, de calibrare a monitorului de tritiu gaz CMS-H35L Lab Impex Systems.

Au fost preparate, de către un laborator de metrologia radionuclizilor, 5 soluții etalon de apă tritiată codificate S1, S2, S3, S4 și S5, concentrațiile radioactive fiind determinate prin metoda TDCR (Triple and Double Counts Rate).

în 5 fiole de evaporare controlată au fost introduse câte 50 mg acid poliacrilic și 20 ml din soluțiile etalon S1-S5. Fiolele au fost stocate 24 h la temperatura camerei. Standul de calibrare a fost legat la monitorul de tritiu transportabil CMS-H35L Lab Impex Systems. Temperatura ambientală pe perioada de efectuare a testelor a fost de 22°C. Rezultatele obținute în etapa de calibrare sunt prezentate în tabelul 2.

Conform rezultatelor obținute, monitorul de tritiu gaz CMS-H35L funcționează în parametri, abaterile relative fiind situate în domeniul ±5%.

Claims

Revendicări 1

1. Stand portabil pentru calibrarea unui monitor de tritiu-gaz, care include un circuit 3 de calibrare pentru un gaz purtător cu vapori tritiați trecuți prin monitorul de tritiu de calibrat, și un circuit de deshidratare, prevăzut cu minimum un cartuș de deshidratare (CD), caracte- 5 rizat prin aceea că circuitul de calibrare este un circuit de contaminare controlată, ce include o parte conținând o fiolă de evaporare controlată (FE), înseriată cu circuitul monitorului de 7 gaz contaminat (MTG) la care se cuplează, delimitată de niște robineți de separare (R3, R4), și conectată în paralel cu circuitul de deshidratare, prin niște robineți de separare (R2, R5). 9
2. Procedeu pentru calibrarea unui monitor de tritiu-gaz, realizat printr-o fază de trimitere a gazului purtător cu vapori tritiați pe un circuit ce include monitorul de tritiu de calibrat, 11 și o fază de trimitere ulterioară a gazului contaminat pe un circuit de deshidratare/decontaminare, prevăzut cu minimum un cartuș de deshidratare, caracterizat prin aceea că este 13 realizat prin fazele de:

a) conectare a standului portabil la monitorul de tritiu, cu recircularea aerului pe 15 circuitul de deshidratare/decontaminare;

b) efectuarea primei determinări, prin închiderea circuitului de deshidratare/deconta- 17 minare și deschiderea circuitului de contaminare a aerului cu vapori de apă tritiată proveniți dintr-o primă fiolă de evaporare controlată, inclusă în circuitul de calibrare, și având con- 19 centrația radioactivă cea mai mică, cu urmărirea valorii contaminării până la atingerea valorii de saturație; 21

c) efectuarea decontaminării aerului recirculat, înainte de a doua determinare, prin redeschiderea circuitului de deshidratare/decontaminare și închiderea circuitului de conta- 23 minare a aerului, cu urmărirea valorii contaminării până la atingerea nivelului de fond al monitorului de tritiu; 25

d) schimbarea fiolei de contaminare controlată și efectuarea următoarelor determinări, conform fazelor b și c; 27

e) decontaminarea finală și decuplarea standului de la monitorul de tritiu-gaz;

f) analiza rezultatelor. 29