RU128770U1

RU128770U1 - LIQUID GAMMA RADIATION DETECTION DEVICE AND SPECTROMETRIC INSTALLATION FOR MEASURING VOLUME ACTIVITY OF GAMMA RADIATING RADIONUCLIDES IN A LIQUID

Info

Publication number: RU128770U1
Application number: RU2012157105/07U
Authority: RU
Inventors: Ромиль Валеевич Ахметзянов; Дмитрий Игоревич Горшков; Артем Константинович Ламшин; Александр Андреевич Лисовенко; Александр Андреевич Поляков; Борис Алексеевич Степанов; Вадим Вадимович Чигир
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-05-27

Abstract

1. Устройство детектирования гамма-излучения жидких сред, включающее по меньшей мере один детектор гамма-излучения с чувствительным элементом на основе кристаллического сцинтиллятора и измерительную камеру, детектор гамма-излучения и измерительная камера размещены в свинцовом защитном блоке, который выполнен в виде наборной конструкции из уложенных друг на друга дисков и в котором предусмотрен технологический канал для установки измерительной камеры, отличающееся тем, что чувствительный элемент детектора гамма-излучения выполнен на основе кристалла бромида лантана, допированного церием LaBr:Се, детектор гамма-излучения размещен в свинцовом защитном блоке горизонтально и ориентирован чувствительным элементом по направлению к измерительной камере, измерительная камера выполнена в виде цилиндрической капсулы, в которой предусмотрены патрубки для подачи и отвода среды, и установлена в технологическом канале, ориентированном вертикально, а в защитном блоке предусмотрены отверстия для вывода патрубков для подачи и отвода среды.2. Устройство детектирования по п.1, отличающееся тем, что оно включает два горизонтально ориентированных детектора гамма-излучения.3. Устройство детектирования по п.2, отличающееся тем, что детекторы гамма-излучения размещены в центральной части свинцового защитного блока.4. Устройство детектирования по п.3, отличающееся тем, что детекторы гамма-излучения установлены на одной оси по разные стороны от измерительной камеры.5. Устройство детектирования по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что измерительная камера изготовлена из нержавеющей стали.6. Устройство детектирования по п.5, от1. A device for detecting gamma radiation in liquid media, including at least one gamma radiation detector with a sensitive element based on a crystal scintillator and a measuring chamber, a gamma radiation detector and a measuring chamber are placed in a lead protective block, which is made in the form of a composite structure made of disks stacked on top of each other and in which a technological channel is provided for installing a measuring chamber, characterized in that the sensitive element of the gamma radiation detector is made on the basis of a crystal of lanthanum bromide doped with cerium LaBr: Ce, the gamma radiation detector is placed horizontally in the lead protective block and is oriented by the sensing element towards the measuring chamber, the measuring chamber is made in the form of a cylindrical capsule, in which there are nozzles for supplying and removing the medium, and is installed in the process channel oriented vertically, and holes for the outlet are provided in the protective block nozzles for supply and discharge of medium. 2. The detection device according to claim 1, characterized in that it includes two horizontally oriented gamma-ray detectors. A detection device according to claim 2, characterized in that the gamma-ray detectors are located in the central part of the lead protective block. The detection device according to claim 3, characterized in that the gamma-radiation detectors are installed on the same axis on opposite sides of the measuring chamber. A detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring chamber is made of stainless steel. The detection device according to claim 5, from

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники в атомной энергетике и предназначена для детектирования и мониторинга гамма-излучения в жидких средах, в частности в теплоносителе первого контура реакторных установок атомных электростанций.The utility model relates to the field of measuring technology in nuclear energy and is intended for the detection and monitoring of gamma radiation in liquid media, in particular in the primary coolant of a reactor plant of nuclear power plants.

Известно устройство детектирования, применяемое в спектрометрическом мониторе МАРС-012-СУГ, предназначенном для автоматизированного измерения удельной активности гамма-излучающих радионуклидов, присутствующих в водных технологических средах (технологических контурах) атомных электростанций или других объектах атомной энергетики (Разработан ФГУП «НИТИ им. А.П.Александрова». Опубликовано на сайте ). Известное устройство детектирования выполнено на основе полупроводникового детектора из особо чистого германия, содержит две измерительные камеры, свинцовую защиту с коллиматором и электроохладитель. Спектрометрический монитор, включающий устройство детектирования, оснащен системой коллимации, системой подготовки контролируемой среды и электронными блоками управления. Диапазон регистрируемых энергий гамма-излучения от 50 до 2000 кэВ. Недостатками МАРС-012-СУГ являются относительно большие габариты, наличие электроохладителя, коллиматоров и дополнительных измерительных камер.A detection device is known that is used in the MARS-012-SUG spectrometric monitor designed to automatically measure the specific activity of gamma-emitting radionuclides present in aqueous technological media (process loops) of nuclear power plants or other nuclear power facilities (Developed by the Federal State Unitary Enterprise NITI named after A. P.Alexandrova. ”Published on the site). The known detection device is made on the basis of a semiconductor detector made of highly pure germanium, it contains two measuring chambers, a lead shield with a collimator and an electric cooler. The spectrometric monitor, including the detection device, is equipped with a collimation system, a system for preparing a controlled environment and electronic control units. The range of recorded gamma-ray energies is from 50 to 2000 keV. The disadvantages of MARS-012-SUG are relatively large dimensions, the presence of an electric cooler, collimators and additional measuring chambers.

Известен спектрометрический комплекс СТПК-01 (СТПК-01 - Спектрометрический комплекс контроля активности теплоносителя первого контура. НИН «АтомКомплексПрилад». Украина, Киев. Опубликовано на сайте в 2006 г.). СТПК-01 предназначен для дискретно-непрерывного контроля удельной активности радионуклидов в теплоносителе основного (первого) контура ядерного реактора с помощью гамма-спектрометрии высокого разрешения. Устройство детектирования спектрометрического комплекса СТПК-01 выполнено на основе полупроводникового детектора из особо чистого германия и размещено в свинцовом защитном устройстве с управляемым коллиматором. В устройстве детектирования предусмотрен электроохладитель. В спектрометрическом комплексе СТПК-01 предусмотрена станция сбора данных и удаленного управления режимами измерений, а также амплитудный многоканальный анализатор спектров с цифровым спектрометрическим процессором. К недостаткам описанных устройства детектирования и монитора относятся громоздкость конструкции, наличие коллиматоров в защитном устройстве, перегруженность дополнительными механическими узлами.Known spectrometric complex STPK-01 (STPK-01 - Spectrometric complex for controlling the activity of the primary coolant. NIN AtomKompleksPrilad. Ukraine, Kiev. Published on the site in 2006). STPK-01 is designed for discrete-continuous monitoring of the specific activity of radionuclides in the coolant of the main (first) circuit of a nuclear reactor using high-resolution gamma spectrometry. The detection device for the STPK-01 spectrometric complex is based on a semiconductor detector made of highly pure germanium and is placed in a lead protective device with a controlled collimator. An electric cooler is provided in the detection device. The STPK-01 spectrometric complex provides a data collection and remote control station for measurement modes, as well as an amplitude multi-channel spectrum analyzer with a digital spectrometric processor. The disadvantages of the described detection device and monitor include the bulkiness of the structure, the presence of collimators in the protective device, overload with additional mechanical components.

Известен радиометр-спектрометр РСКВ-01 гамма-излучения для непрерывного контроля содержания гамма-излучающих радионуклидов в жидких проточных средах (Алексеев СВ. и др. Радиометр-спектрометр гамма-излучения для мониторинга жидких сред РСКВ-01 // Материалы V Международного совещания «Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии», 15-18 октября 2001 г. / г.Дубна, Московской обл. Опубликовано на сайте ). Известное устройство детектирования содержит измерительную камеру в защитном экране, сцинтилляционный детектор гамма-излучения на основе кристалла NaI(T1). Принцип работы РСКВ-01 заключается в том, что гамма-излучение от контролируемой среды (воды) регистрируется сцинтилляционным устройством детектирования и в виде спектра передается на пульт управления, где производится расчет суммарной активности контролируемой воды. Измерения проводятся в непрерывном автоматическом режиме. При работе в составе системы радиационного мониторинга результаты измерений передаются на компьютер для обработки гамма-спектров, которая включает идентификацию радионуклидов, расчет их удельной активности и формирование отчетов. Основным недостатком известного технического решения является использование сцинтилляционного детектора на основе кристалла NaI(T1), который имеет относительно низкие характеристики энергетического разрешения, что не позволяет достоверно определять радионуклидный состав измеряемой пробы.Known radiometer spectrometer RSKV-01 gamma radiation for continuous monitoring of the content of gamma-emitting radionuclides in liquid flowing media (Alekseev SV and others. Radiometer spectrometer gamma radiation for monitoring liquid media RSKV-01 // Materials of the V International meeting "Problems applied spectrometry and radiometry ”, October 15-18, 2001 / Dubna, Moscow region Published on the website). The known detection device comprises a measuring chamber in a protective screen, a gamma-ray scintillation detector based on a NaI crystal (T1). The principle of operation of the RSKV-01 is that gamma radiation from a controlled medium (water) is detected by a scintillation detection device and transmitted as a spectrum to a control panel, where the total activity of controlled water is calculated. Measurements are carried out in a continuous automatic mode. When working as part of a radiation monitoring system, the measurement results are transferred to a computer for processing gamma spectra, which includes the identification of radionuclides, the calculation of their specific activity and reporting. The main disadvantage of the known technical solution is the use of a scintillation detector based on a NaI (T1) crystal, which has relatively low energy resolution characteristics, which does not allow reliable determination of the radionuclide composition of the measured sample.

В качестве наиболее близких технических решений для заявляемой полезной модели выбраны устройство детектирования гамма-излучения жидких сред и спектрометрический жидкостной монитор гамма-излучения СГЖ-01, предназначенные для дискретно-непрерывного контроля удельной активности радионуклидов в теплоносителе основного (первого) контура ядерного реактора с помощью гамма-спектрометрии высокого разрешения (Патент РФ на ПМ №90923. МПК G21С 17/032 (2006.01). Устройство детектирования гамма-излучения жидких сред и спектрометрический жидкостной монитор гамма-излучения. Опубликовано 20.01.2010, Бюл. №2). Известное устройство детектирования выполнено на основе полупроводникового детектора из особо чистого германия и размещено в свинцовом защитном экране. В устройстве детектирования предусмотрен электроохладитель. В жидкостном спектрометрическом мониторе СГЖ-01 предусмотрена станция сбора данных и удаленного управления режимами измерений, а также амплитудный многоканальный анализатор спектров с цифровым спектрометрическим процессором. К недостаткам описанного устройства детектирования и монитора относятся использование дорогостоящего детектора на основе особо чистого германия, требующего электроохлаждения, что снижает его надежность при эксплуатации. Кроме того, детекторы на основе особо чистого германия с электроохладителями способны работать при внешних температурах до 28°С, тогда как в помещениях АЭС, где обычно устанавливаются такие приборы, температура может достигать ~50°С. В результате СГЖ-01 функционирует в помещениях АЭС только в том случае, если специальными средствами создаются необходимые климатические условия.As the closest technical solutions for the claimed utility model, a device for detecting gamma radiation of liquid media and a spectrometric liquid gamma radiation monitor SGZh-01 were selected for discrete-continuous monitoring of the specific activity of radionuclides in the coolant of the main (first) circuit of a nuclear reactor using gamma high-resolution spectrometry (RF Patent ПМ №90923. IPC G21С 17/032 (2006.01). Device for detecting gamma radiation of liquid media and spectrometric liquid monitor p gamma radiation. Published on January 20, 2010, Bull. No. 2). The known detection device is made on the basis of a semiconductor detector of highly pure germanium and is placed in a lead protective shield. An electric cooler is provided in the detection device. The SGZh-01 liquid spectrometric monitor provides a data acquisition and remote control station for measurement modes, as well as an amplitude multi-channel spectrum analyzer with a digital spectrometric processor. The disadvantages of the described detection device and monitor include the use of an expensive detector based on highly pure germanium, which requires electric cooling, which reduces its reliability during operation. In addition, detectors based on highly pure germanium with electric coolers are able to operate at external temperatures up to 28 ° C, whereas in the premises of nuclear power plants where such devices are usually installed, the temperature can reach ~ 50 ° C. As a result, SGZh-01 operates in the premises of a nuclear power plant only if the necessary climatic conditions are created by special means.

Перед авторами стояла задача устранить указанные недостатки и разработать спектрометрическую установку для измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости, содержащую устройство детектирования гамма-излучения жидких сред, для преимущественного применения в качестве измерительной системы, контролирующей состояние теплоносителя первого контура реакторных установок. Предлагаемое устройство детектирования характеризуется небольшими габаритами, простотой конструкции, монтажа и эксплуатации, а также надежностью и точностью измерений в энергетическом диапазоне гамма-излучения от 50 до 3000 кэВ. Спектрометрическая установка позволяет эффективно проводить измерения активности контролируемой среды и оперативно реагировать на ее изменения и/или возникновение внештатных ситуаций.The authors were faced with the task of eliminating these shortcomings and developing a spectrometric installation for measuring the volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid, containing a device for detecting gamma radiation of liquid media, for primary use as a measuring system that monitors the state of the primary coolant of reactor plants. The proposed detection device is characterized by small dimensions, simplicity of design, installation and operation, as well as the reliability and accuracy of measurements in the energy range of gamma radiation from 50 to 3000 keV. The spectrometric setup allows you to effectively measure the activity of the controlled environment and to respond quickly to its changes and / or the occurrence of emergency situations.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство детектирования гамма-излучения жидких сред на основе кристалла бромида лантана, допированного церием LaBr₃:Ce, и установка спектрометрическая для измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости, включающая такое устройство.To solve this problem, a device is proposed for detecting gamma radiation of liquid media based on a crystal of lanthanum bromide doped with LaBr ₃ : Ce cerium, and a spectrometric setup for measuring the volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid, including such a device.

Предлагается устройство детектирования гамма-излучения жидких сред, включающее по меньшей мере один детектор гамма-излучения с чувствительным элементом на основе кристаллического сцинтиллятора и измерительную камеру, детектор гамма-излучения и измерительная камера размещены в свинцовом защитном блоке, который выполнен в виде наборной конструкции из уложенных друг на друга дисков и в котором предусмотрен технологический канал для установки измерительной камеры, отличающееся тем, что чувствительный элемент детектора гамма-излучения выполнен на основе кристалла бромида лантана, допированного церием LaBr₃:Ce, детектор гамма-излучения размещен в свинцовом защитном блоке горизонтально и ориентирован чувствительным элементом по направлению к измерительной камере, измерительная камера выполнена в виде цилиндрической капсулы, в которой предусмотрены патрубки для подачи и отвода среды, и установлена в технологическом канале, ориентированном вертикально, а в защитном блоке предусмотрены отверстия для вывода патрубков для подачи и отвода среды.A device is proposed for detecting gamma radiation of liquid media, including at least one gamma radiation detector with a sensing element based on a crystalline scintillator and a measuring chamber, a gamma radiation detector and a measuring chamber are placed in a lead protective unit, which is made in the form of a stacked structure of stacked each other disks and in which a technological channel is provided for installing a measuring chamber, characterized in that the sensitive element of the gamma radiation detector made on the basis of a lanthanum bromide crystal doped with LaBr ₃ cerium: Ce, the gamma radiation detector is placed horizontally in the lead protective block and is oriented by the sensitive element towards the measuring chamber, the measuring chamber is made in the form of a cylindrical capsule in which there are nozzles for supply and discharge medium, and is installed in a technological channel oriented vertically, and in the protective block there are openings for the outlet of nozzles for supplying and discharging the medium.

Устройство предпочтительно включает два горизонтально ориентированных детектора гамма-излучения.The device preferably includes two horizontally oriented gamma radiation detectors.

Детекторы гамма-излучения предпочтительно размещены в центральной части свинцового защитного блока.Gamma-ray detectors are preferably located in the central part of the lead shield unit.

Детекторы гамма-излучения предпочтительно установлены на одной оси по разные стороны от измерительной камеры.Gamma-ray detectors are preferably mounted on the same axis on opposite sides of the measuring chamber.

Измерительная камера предпочтительно изготовлена из нержавеющей стали.The measuring chamber is preferably made of stainless steel.

Внутреннюю поверхность измерительной камеры целесообразно выполнить с покрытием из политетрафторэтилена (PTFE).It is advisable to carry out the inner surface of the measuring chamber with a coating of polytetrafluoroethylene (PTFE).

Защитный блок предпочтительно снабжен легкосъемной свинцовой крышкой.The protective unit is preferably provided with an easily removable lead cover.

Предлагается установка спектрометрическая для измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости, включающая устройство детектирования гамма-излучения, соединенное трубопроводами подачи и отвода контролируемой среды с пробоотборной системой, и контроллер управления, при этом в устройстве детектирования гамма-излучения предусмотрены по меньшей мере один детектор гамма-излучения с чувствительным элементом на основе кристаллического сцинтиллятора и измерительная камера, которые размещены в свинцовом защитном блоке, в котором предусмотрен технологический канал для установки измерительной камеры, на трубопроводе подачи среды установлен расходомер, отличающаяся тем, что чувствительный элемент детектора гамма-излучения выполнен на основе кристалла бромида лантана, допированного церием LaBr₃:Се, детектор гамма-излучения размещен в свинцовом защитном блоке горизонтально и ориентирован чувствительным элементом по направлению к измерительной камере, измерительная камера выполнена в виде цилиндрической капсулы с патрубками для подачи и отвода среды, и установлена в технологическом канале, ориентированном вертикально, в защитном блоке предусмотрены отверстия для вывода патрубков для подачи и отвода среды, а в качестве контроллера управления выбрано устройство с функциями накопления и обработки информации.A spectrometric installation for measuring the volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid is proposed, including a gamma-ray detection device connected by pipelines for supplying and removing a controlled medium with a sampling system, and a control controller, while at least one detector is provided in the gamma-radiation detection device gamma radiation with a sensing element based on a crystalline scintillator and a measuring chamber, which are placed in a lead protective Loka, wherein is provided the process channel for the installation of the measuring chamber, the piping medium feeding set flowmeter, characterized in that the sensor element gamma-ray detector is made on the basis of the crystal bromide lanthanum doped cerium LaBr _3: Ce, gamma-ray detector is placed in the lead the protective block is horizontally and oriented by the sensitive element towards the measuring chamber, the measuring chamber is made in the form of a cylindrical capsule with nozzles for supply and discharge food, and installed in a technological channel oriented vertically, in the protective unit there are openings for the outlet of pipes for supplying and discharging the medium, and a device with the functions of accumulating and processing information is selected as the control controller.

Устройство детектирования спектрометрической установки предпочтительно включает два горизонтально ориентированных детектора гамма-излучения, установленных на одной оси по разные стороны от измерительной камеры.The detection device of the spectrometric installation preferably includes two horizontally oriented gamma-ray detectors mounted on the same axis on opposite sides of the measuring chamber.

Защитный блок предпочтительно выполнен в виде наборной конструкции из уложенных друг на друга дисков.The protective unit is preferably made in the form of a stacked design of stacked disks.

На трубопроводе подачи среды перед расходомером предпочтительно установлен компенсатор избыточного давления.Preferably, an overpressure compensator is installed on the medium supply pipe in front of the flowmeter.

В пробоотборной системе предпочтительно предусмотрены трубопровод подачи контролируемой среды, трубопровод подачи химически обессоленной воды, и трубопровод сжатого воздуха, выходящие в трубопровод подачи среды.In the sampling system, a controlled medium supply pipe, a chemically desalinated water supply pipe, and a compressed air pipe leading to the medium supply pipe are preferably provided.

Трубопровод подачи контролируемой среды, трубопровод подачи химически обессоленной воды, и трубопровод сжатого воздуха предпочтительно снабжены запорной арматурой.The controlled medium supply pipe, chemically desalinated water supply pipe, and compressed air pipe are preferably provided with shutoff valves.

В качестве запорной арматуры предпочтительно установлены шаровые клапаны с электроприводом.Electrically actuated ball valves are preferably installed as stop valves.

Устройство детектирования предпочтительно установлено на основании.The detection device is preferably mounted on the base.

Устройство детектирования предпочтительно снабжено приспособлением для съемного прикрепления устройства детектирования к основанию.The detection device is preferably provided with a device for removably attaching the detection device to the base.

Техническим результатом полезной модели является создание спектрометрической установки для контроля состояния среды, преимущественно теплоносителя первого контура реакторных установок, в широком энергетическом диапазоне гамма-излучения. Использование кристалла бромида лантана, допированного церием LaBr₃:Ce, в чувствительном элементе детектора гамма-излучения, позволяет быстро и точно проводить измерения в диапазоне от 50 до 3000 кэВ при температуре от +5°С до +50°С (кратковременно до +55°С) и относительной влажности воздуха до 80%; при температуре 35°С и более низких температурах - без конденсации влаги. Кроме того, заявляемые устройство детектирования и спектрометрическая установка устойчивы к воздействию атмосферного давления от 84 до 107 кПа. Отсутствие в спектрометрической установке электроохладителя позволяет повысить надежность контроля состояния среды (теплоносителя первого контура), уменьшить габариты установки и исключить операции по обслуживанию и ремонту электроохладителя. Включение двух детекторов на основе LaBr₃:Ce в устройство детектирования обеспечивает функциональную надежность спектрометрической установки в указанных выше диапазонах измерений, повышает скорость измерений. Наборная конструкция защитного блока из свинцовых дисков, диаметр которых можно варьировать в зависимости от геометрии детектора/детекторов и размеров измерительной камеры, позволяет обеспечить максимальную защиту устройства детектирования от фонового излучения. Модульная конструкция защитного блока и легкосъемность всех элементов защиты обеспечивает простой доступ к детекторам и измерительной камере и облегчает монтаж, эксплуатацию и обслуживание спектрометрической установки. Геометрия измерительной камеры исключает образование застойных зон, обеспечивает эффективную зону измерения и позволяет легко коммутировать измерительную камеру с трубопроводами подачи и отвода среды. Нержавеющая сталь, из которой предпочтительно изготавливают измерительную камеру, обладает минимальной сорбирующей способностью и позволяет осуществлять промывку камеры дезактивирующими растворами. Для усиления указанного эффекта внутреннюю поверхность измерительной камеры целесообразно полировать или выполнять с покрытием из политетрафторэтилена (PTFE). Крепление устройства детектирования позволяет оптимально позиционировать устройство относительно остальных модулей установки при проведении измерений, обработки информации и управлении измерительным процессом. Контроллер управления, которым оснащена спектрометрическая установка, исключает необходимость подключения установки к цифровому спектроанализатору и, фактически, не только управляет пробоотборной подсистемой, но и обрабатывает спектры, вычисляет активности, контролирует состояние системы, регистрирует архивы измерений и событий, а также обеспечивает передачу информации на верхний уровень автоматизированной системы.The technical result of the utility model is the creation of a spectrometric installation for monitoring the state of the medium, mainly the primary coolant of the reactor installations, in a wide energy range of gamma radiation. The use of a lanthanum bromide crystal doped with LaBr ₃ : Ce cerium in the sensitive element of the gamma-ray detector allows quick and accurate measurements in the range from 50 to 3000 keV at temperatures from + 5 ° С to + 50 ° С (short-term up to +55 ° C) and relative humidity up to 80%; at a temperature of 35 ° C and lower temperatures - without moisture condensation. In addition, the inventive detection device and spectrometric installation are resistant to atmospheric pressure from 84 to 107 kPa. The absence of an electric cooler in the spectrometric installation allows one to increase the reliability of monitoring the state of the medium (primary coolant), reduce the dimensions of the installation and exclude operations for maintenance and repair of the electric cooler. The inclusion of two LaBr ₃ : Ce based detectors in the detection device ensures the functional reliability of the spectrometric setup in the above measurement ranges and increases the measurement speed. The type-setting design of the protective block made of lead disks, the diameter of which can be varied depending on the geometry of the detector / detectors and the dimensions of the measuring chamber, allows for maximum protection of the detection device from background radiation. The modular design of the protective unit and the easy removability of all protection elements provides easy access to the detectors and the measuring chamber and facilitates the installation, operation and maintenance of the spectrometric installation. The geometry of the measuring chamber eliminates the formation of stagnant zones, provides an effective measuring zone and makes it easy to switch the measuring chamber with pipelines for supplying and discharging the medium. Stainless steel, from which the measuring chamber is preferably made, has a minimum sorbing capacity and allows the chamber to be flushed with decontamination solutions. To enhance this effect, it is advisable to polish or carry out the inner surface of the measuring chamber with a coating of polytetrafluoroethylene (PTFE). Mounting the detection device allows you to optimally position the device relative to the rest of the installation modules during measurements, information processing and measurement process control. The control controller, which is equipped with the spectrometric setup, eliminates the need to connect the setup to a digital spectrum analyzer and, in fact, not only controls the sampling subsystem, but also processes the spectra, calculates the activity, monitors the state of the system, records the archives of measurements and events, and also provides information transfer to the upper automated system level.

Ниже сущность полезной модели поясняется более подробно со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи и блок-схему:Below the essence of the utility model is explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings and block diagram:

фиг.1 представляет вертикальный разрез устройства детектирования гамма-излучения жидких сред;figure 1 is a vertical section of a device for detecting gamma radiation of liquid media;

фиг.2 представляет блок-схему установки спектрометрической для измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости;figure 2 is a block diagram of a spectrometric setup for measuring volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid;

фиг.3 представляет схематический чертеж установки спектрометрической для измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости.figure 3 is a schematic drawing of a spectrometric apparatus for measuring the volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid.

Позиции на чертежах обозначают: 1 - измерительная камера; 2 - детектор гамма-излучения; 3 - патрубки для подачи и отвода среды; 4 - свинцовый защитный блок; 5 - соединение типа фланец для подключения патрубков измерительной камеры к трубопроводам подачи и отвода среды; 6 - запорная арматура (шаровые клапаны с электроприводом); 7 - патрубок для подключения пробоотборной системы к внешнему трубопроводу подачи контролируемой среды; 8 - патрубок для подключения пробоотборной системы к внешнему трубопроводу подачи химически обессоленной воды (ХОВ); 9 - патрубок для подключения пробоотборной системы к внешнему трубопроводу подачи сжатого воздуха; 10 - пробоотборная система; 11 - устройство детектирования; 12 - шкаф управления; 13 - расходомер; 14 - блок индикации расходомера; 15 - компенсатор избыточного давления; 16 - патрубок для подключения к трубопроводу спецканализации (системе дренирования).The positions in the drawings indicate: 1 - measuring chamber; 2 - gamma radiation detector; 3 - nozzles for supplying and discharging the medium; 4 - lead protective block; 5 - connection type flange for connecting the nozzles of the measuring chamber to the pipelines of the supply and discharge of the medium; 6 - shutoff valves (ball valves with electric drive); 7 - pipe for connecting the sampling system to an external pipeline for supplying a controlled environment; 8 - pipe for connecting the sampling system to an external pipeline for supplying chemically demineralized water (HOV); 9 - pipe for connecting the sampling system to an external compressed air supply pipe; 10 - sampling system; 11 - detection device; 12 - control cabinet; 13 - flow meter; 14 - flowmeter indication unit; 15 - overpressure compensator; 16 - pipe for connecting to the pipeline special drainage system (drainage system).

Устройство детектирования гамма-излучения жидких сред, показанное на фиг.1, представляет собой частный случай выполнения заявляемой полезной модели и включает два горизонтально ориентированных сцинтилляционных детектора 2 на основе кристалла LaBr₃:Ce и измерительную камеру 1, выполненную в виде цилиндрической капсулы и снабженную патрубками 3 для подачи и отвода среды. Детекторы 2 и измерительная камера 1, ориентированная вертикально, размещены в свинцовом защитном блоке 4, выполненном в виде наборной конструкции с отверстиями для вывода патрубков 3. На концах патрубков 3 предусмотрены соединения 5 типа фланец для подключения патрубков 3 измерительной камеры 1 к трубопроводам подачи и отвода среды.The device for detecting gamma radiation of liquid media, shown in figure 1, is a special case of the claimed utility model and includes two horizontally oriented scintillation detectors 2 based on a LaBr ₃ crystal: Ce and a measuring chamber 1 made in the form of a cylindrical capsule and equipped with nozzles 3 for supply and discharge of the medium. The detectors 2 and the measuring chamber 1, oriented vertically, are placed in a lead protective block 4, made in the form of a set-up design with holes for the outlet of the nozzles 3. At the ends of the nozzles 3 there are 5 type connections for connecting the nozzles 3 of the measuring chamber 1 to the supply and exhaust pipelines Wednesday.

Установка спектрометрическая для измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости, схематически представленная на фиг.2 и 3, представляет собой частный случай выполнения заявляемой полезной модели и включает устройство 11 детектирования гамма-излучения, описанное в предыдущем абзаце, пробоотборную систему 10 и контроллер управления, размещенный в шкафу 12 управления. Устройство 11 детектирования соединено с пробоотборной системой 10 посредством патрубков 3 для подачи и отвода среды. Пробоотборная система 10 снабжена патрубком 7 для подключения к внешнему трубопроводу подачи контролируемой среды, патрубком 8 для подключения к внешнему трубопроводу подачи ХОВ, патрубком 9 для подключения к внешнему трубопроводу подачи сжатого воздуха, а также патрубком 16 для подключения к трубопроводу спецканализации (системе дренирования). Патрубки 7, 8, 9, 16 снабжены шаровыми клапанами 6 с электроприводами. На трубопроводе подачи среды перед входом в устройство И детектирования установлены компенсатор 15 избыточного давления и расходомер 13 с блоком 14 индикации расхода.The spectrometric installation for measuring the volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid, schematically represented in FIGS. 2 and 3, is a special case of the claimed utility model and includes a gamma radiation detection device 11 described in the previous paragraph, a sampling system 10 and a control controller located in the cabinet 12 control. The detection device 11 is connected to the sampling system 10 by means of nozzles 3 for supplying and discharging the medium. The sampling system 10 is equipped with a pipe 7 for connecting to an external pipeline for supplying a controlled medium, a pipe 8 for connecting to an external pipe for supplying HOV, a pipe 9 for connecting to an external pipe for supplying compressed air, and a pipe 16 for connecting to a pipe for special sewage (drainage system). The nozzles 7, 8, 9, 16 are equipped with ball valves 6 with electric actuators. An overpressure compensator 15 and a flow meter 13 with a flow indication unit 14 are installed on the medium supply pipe before entering the device And detection.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Шкаф управления 12 подает команду на открытие/закрытие клапанов 6 пробоотборной системы 10 и обеспечивает подачу контролируемой среды (теплоносителя) в измерительную камеру 1, контролируя ее заполнение с помощью расходомера 13. После заполнения измерительной камеры 1 устройство 11 детектирования регистрирует гамма-спектры с помощью детекторов 2 и автоматически передает информацию о гамма-спектрах на контроллер управления в шкаф 12 управления. Контроллер управления выполняет обработку аппаратурных гамма-спектров: определение радионуклидного состава теплоносителя, расчет значений активности, оценку погрешности определения активностей, расчет нижнего допустимого предела измерения и другие заданные операции. После обработки гамма-спектров в измерительную камеру 1 последовательно подается сжатый воздух для ее осушения и ХОВ для промывки и дезактивации. Слив контролируемой среды и ХОВ производят в трубопровод спецканализации (систему дренирования) через патрубок 16.The control cabinet 12 gives a command to open / close the valves 6 of the sampling system 10 and provides a controlled medium (coolant) to the measuring chamber 1, controlling its filling with the flow meter 13. After filling the measuring chamber 1, the detection device 11 registers gamma spectra using detectors 2 and automatically transmits information about gamma spectra to the control controller in the control cabinet 12. The control controller performs processing of hardware gamma spectra: determination of the radionuclide composition of the coolant, calculation of activity values, assessment of the error in determining the activities, calculation of the lower permissible measurement limit and other specified operations. After processing the gamma-ray spectra, compressed air is sequentially supplied to the measuring chamber 1 for draining it and HOV for washing and decontamination. The controlled environment and CWD are drained into a special sewage pipeline (drainage system) through pipe 16.

Описанные и иллюстрируемые устройство детектирования гамма-излучения жидких сред и установка спектрометрическая для измерения объемной активности гамма-излучающих радионуклидов в жидкости являются только примерами выполнения полезной модели, практические детали могут широко варьироваться в пределах заявляемого объема правовой охраны предлагаемого технического решения. Контроллер управления, трубопроводы, запорная арматура, патрубки, фланцевые соединения и другие приспособления могут быть общеизвестными для специалистов.The described and illustrated device for detecting gamma radiation of liquid media and a spectrometric device for measuring the volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid are only examples of the utility model, practical details can vary widely within the scope of the claimed legal protection of the proposed technical solution. The control controller, pipelines, valves, nozzles, flange connections and other devices may be well known to specialists.

Полезная модель рекомендуется для применения в качестве измерительной системы, контролирующей состояние теплоносителя первого контура реакторных установок, с выполнением следующих функций:The utility model is recommended for use as a measuring system that monitors the state of the coolant of the primary circuit of reactor plants, with the following functions:

- проведение автоматических (циклических) измерений;- conducting automatic (cyclic) measurements;

- обработка аппаратурных спектров, полученных от измерительных узлов, в соответствии с заданными математическими алгоритмами;- processing of hardware spectra obtained from measuring nodes in accordance with predetermined mathematical algorithms;

- обработка полученных спектров с целью расчета объемной (удельной) активности контролируемых радионуклидов;- processing of the obtained spectra in order to calculate the volume (specific) activity of controlled radionuclides;

- вычисление активностей обнаруженных радионуклидов, а также сопутствующих величин;- calculation of the activities of detected radionuclides, as well as related values;

- сравнение рассчитанных активностей с установленными контрольными уровнями (предупредительным и аварийным);- Comparison of calculated activities with established reference levels (warning and emergency);

- определение загрязненности измерительного узла;- determination of contamination of the measuring unit;

- выполнение дополнительных промывок, в случае загрязненности измерительного узла;- performing additional flushing, in case of contamination of the measuring unit;

- хранение аппаратурных спектров (например, за последний месяц) и результатов обработки;- storage of instrument spectra (for example, for the last month) and processing results;

- формирование признаков неисправности;- the formation of signs of malfunction;

- оперативное отображение на экране результатов последнего измерения;- prompt display on the screen of the results of the last measurement;

- построение графиков изменения контролируемых параметров.- construction of graphs of changes in controlled parameters.

Claims

1. A device for detecting gamma radiation of liquid media, comprising at least one gamma radiation detector with a sensing element based on a crystalline scintillator and a measuring chamber, a gamma radiation detector and a measuring chamber are placed in a lead protective unit, which is made in the form of a set-up of stacked on top of each other disks and in which a technological channel is provided for installing a measuring chamber, characterized in that the sensitive element of the gamma radiation detector is made on based on a lanthanum bromide crystal doped with LaBr ₃ cerium: Ce, the gamma-ray detector is placed in a lead protective block horizontally and oriented by a sensitive element towards the measuring chamber, the measuring chamber is made in the form of a cylindrical capsule in which there are tubes for supplying and discharging the medium, and is installed in a technological channel oriented vertically, and in the protective block there are openings for the outlet of the nozzles for supplying and discharging the medium.

2. The detection device according to claim 1, characterized in that it includes two horizontally oriented gamma radiation detectors.

3. The detection device according to claim 2, characterized in that the gamma radiation detectors are located in the central part of the lead protective unit.

4. The detection device according to claim 3, characterized in that the gamma-ray detectors are mounted on the same axis on opposite sides of the measuring chamber.

5. The detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring chamber is made of stainless steel.

6. The detection device according to claim 5, characterized in that the inner surface of the measuring chamber is coated with a layer of polytetrafluoroethylene (PTFE).

7. The device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the protective unit is equipped with an easily removable lead cover.

8. Spectrometric installation for measuring the volumetric activity of gamma-emitting radionuclides in a liquid, including a gamma-ray detection device connected by medium supply and removal pipes to a sampling system, and a control controller, while at least one detector is provided in the gamma-radiation detection device gamma radiation with a sensing element based on a crystalline scintillator and a measuring chamber, which are placed in a lead protective unit, in which a technological channel for installing a measuring chamber, a flow meter is installed on the medium supply pipe, characterized in that the sensitive element of the gamma radiation detector is made on the basis of a lanthanum bromide crystal doped with LaBr ₃ cerium: Ce, the gamma radiation detector is placed horizontally in the lead protective block and oriented with a sensitive element towards the measuring chamber, the measuring chamber is made in the form of a cylindrical capsule with nozzles for supplying and discharging the medium and is installed in matic channel oriented vertically in the guard has holes for withdrawal pipes for supplying and removing the medium, and as the selected controller device with information processing and storage features.

9. The spectrometric installation of claim 8, characterized in that the detection device includes two horizontally oriented gamma radiation detectors mounted on the same axis on different sides of the measuring chamber.

10. The spectrometric installation according to claim 8 or 9, characterized in that the protective unit is made in the form of a stacked structure of stacked disks.

11. Spectrometric installation according to claim 8 or 9, characterized in that an overpressure compensator is installed in front of the flowmeter on the medium supply pipe.

12. The spectrometric installation according to claim 8 or 9, characterized in that the sampling system includes a piping for supplying a controlled medium, a piping for supplying chemically desalinated water and a piping for compressed air that exit into the piping for feeding the medium.

13. The spectrometric installation according to claim 12, characterized in that the supply pipe for the controlled medium, the supply pipe for chemically desalinated water and the compressed air pipe are preferably provided with shutoff valves.

14. The spectrometric installation according to claim 13, characterized in that the ball valves with electric actuator are used as stop valves.

15. The spectrometric installation according to claim 8 or 9, characterized in that the detection device is mounted on the base.

16. The spectrometric installation according to clause 15, wherein the detection device is equipped with a device for removably attaching the detection device to the base.