Установка мобильная радиометрическая

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть преимущественно использована для измерения объемной активности радионуклида ¹³¹I на промплощадках, санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения атомных станций при аварийных выбросах. Установка измерения объемной активности радионуклида ¹³¹I содержит измерительный и компенсационный блоки детектирования, вихревой расходомер, сорбционную ловушку, аналого-цифровой преобразователь, процессорный модуль и жидкокристаллический индикатор, соединенные линиями передачи данных. Кроме того, установка дополнительно снабжена аккумуляторным блоком, побудителем расхода, системой контроля и управления температурой поступающего воздуха, жидкокристаллический индикатор выполнен в виде мобильного блока индикации, а линии передачи данных выполнены в виде беспроводных каналов. Техническим результатом настоящей полезной модели является возможность автономной работы установки, в т.ч. при температурах до -40°С, и ее мобильность. 1 нез. п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть преимущественно использована для измерения объемной активности радионуклида ¹³¹I на промплощадках, санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения атомных станций при аварийных выбросах.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является установка УДИ-1Б (Беланов С.В., Мартынюк Ю.Н., Чернышев В.И., Рыбкин Н.И. «Контроль выбросов газов в вентсистему по объемной активности нуклидов радиойода с помощью установки УДИ-1Б»//АНРИ (ISSN 2075-1338). - 2003. - 4 (35). - С.57-62) для измерения объемной активности радионуклида ¹³¹I, а также ¹³²I, ¹³³I и ¹³⁵I в воздухе рабочих помещений, в вентиляционных системах, трубопроводах, камерах и т.п., на объектах радиохимического производства, атомной энергетики и промышленности. В состав УДИ-1Б входят измерительный и компенсационный блоки детектирования, вихревой расходомер, сорбционная ловушка, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), процессорный модуль и жидкокристаллический индикатор.

Недостатками данного технического решения, принятого за прототип, является отсутствие встроенной системы прокачки воздуха, отсутствие собственного источника питания, отсутствие защиты от внешних воздействующих факторов, работоспособность при температурах не ниже -10°С, что позволяет эксплуатировать установку только в закрытых помещениях с регулируемым климатом. Кроме этого, необходимость использования проводных линий передачи данных требует предварительной подготовки рабочего места. Конструкция установки УДИ-1Б не позволяет использовать ее в составе передвижных лабораторий. Установка УДИ-1Б обладает закрытой архитектурой и не может быть оперативно модернизирована.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание измерительной установки автоматизированного контроля объемной активности радионуклида ¹³¹I в приземном воздухе, пригодной для автономной работы без применения специальных мер, в том числе по обеспечению защитой от погодных воздействий, обеспечению энергопитанием и линиями связи, позволяющей эксплуатировать ее в составе подвижных измерительных лабораторий, оперативно модернизируемой под конкретные эксплуатационные требования, и способной работать при низких температурах окружающей среды (до -40°С).

Техническим результатом настоящей полезной модели является возможность автономной работы установки, в т.ч. при температурах до -40°С, и ее мобильность.

Технический результат полезной модели достигается тем, что установка измерения объемной активности радионуклида ¹³¹I, содержащая измерительный и компенсационный блоки детектирования, вихревой расходомер, сорбционную ловушку, аналого-цифровой преобразователь, процессорный модуль и жидкокристаллический индикатор, соединенные линиями передачи данных, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена аккумуляторным блоком, побудителем расхода, системой контроля и управления температурой поступающего воздуха, жидкокристаллический индикатор выполнен в виде мобильного блока индикации, а линии передачи данных выполнены в виде беспроводных каналов.

На фигуре приведена структурно-функциональная схема установки мобильной радиометрической, включающей аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 1, фильтр 2, блок детектирования 3, блок индикации 4, блок контроля питания 5, блок насосный 6 (который в свою очередь включает в себя измеритель расхода 10, насосные модули 13, плату насосного блока 15), блоки фильтрации и защиты 7, индикаторы давления 8, индикаторы температуры 9, клапан предохраниетльный 11, мотор-вентилятор 12, плату защиты и гальваноразвязки 14, плату термоконтроля 16, модуль процессора 17, нагреватель 18, теплообменник 19, сорбционную ловушку 20, преобразователи напряжения 21 и 22, концевой выключатель 23, приемник GPS 24, модем GSM/GPRS 25.

При прокачке воздуха через сорбционную ловушку 20 встроенным побудителем расхода (блок насосный 6) гамма-излучающие радионуклиды йода ¹³¹ I поглощаются сорбентом ловушки 20. Под сорбционной ловушкой 20 располагается сцинтилляционный детектор 3. Осевшие на сорбент радионуклиды йода испускают гамма-кванты, которые при взаимодействии со сцинтилляционным детектором измерительного канала (ИК) вызывают излучение световых импульсов, причем излучаемое количество фотонов приблизительно пропорционально энергии, поглощенной сцинтиллятором. Импульсы света преобразуются в электрические импульсы, которые поступают на один из входов двухвходового 1024 канального АЦП 1 и далее в модуль процессора 17, формирующий спектральную характеристику гамма-излучения, испускаемого радионуклидом ¹³¹I.

Для уменьшения погрешности измерений, обусловленной влиянием внешнего гамма-излучения, дополнительно используется компенсационный канал (КК), причем детекторы 3 измерительного и компенсационного каналов аналогичны, располагаются в одинаковых свинцовых экранах с той лишь разницей, что прокачка воздуха ведется только через измерительный канал. Внешний гамма-фон воздействует как на ИК, так и на КК, который подключен ко второму входу АЦП 1. При расчетах показания компенсационного детектора вычитаются из показаний ИК.

Вычисление объемной активности радионуклида ¹³¹I в диапазоне от 3,7 до 3,7×106 Бк/м³ характеризуется малыми временными промежутками измерений. Интервал времени накопления спектров, измерения, расчета и смены индикации на панели блока индикации составляет от 20 с до 60 мин.

При работе установки сорбент постепенно отравляется, главным образом стабильными изотопами йода, поэтому его необходимо своевременно заменять. Ресурс сорбента определяется сорбционной емкостью и концентрацией йода в анализируемом воздухе.

Другим фактором, влияющим на ресурс встроенных фильтров, является концентрация аэрозолей в анализируемом воздухе. При загрязнении аэрозольных фильтров 2 и фильтра сорбционной ловушки 20 система контроля, использующая встроенные индикаторы давления воздуха 8, регистрирует разность давлений после соответствующих фильтров и атмосферным давлением, формируя таким образом признак необходимости замены фильтров.

Объемный расход воздуха измеряется с помощью встроенного вихревого расходомера 10.

Полученный спектр и данные о расходе и объеме воздуха обрабатываются процессором 17 для определения объемной активности йода. Далее проводится сравнение полученных данных с пороговыми уставками, определяемыми пользователем при настройке установки.

Вывод измерительной и сопутствующей информации осуществляется посредством ЖКИ, расположенного на верхней панеле блока индикации 4, включающей цветовую сигнализацию состояния измеряемого параметра относительно заданных уставок, звуковой излучатель и кнопку «УПРАВЛЕНИЕ» для управления режимами просмотра данных на ЖКИ и отключения, при необходимости, звукового сигнала превышения аварийной уставки. Блок индикации, при необходимости, закрепляется на крышке измерительного блока с помощью кронштейна.

Перечень отображаемых на панели блока индикации 4 и передаваемых параметров настраивается посредством программного обеспечения (ПО) с ПЭВМ перед началом работы.

Форматы выдачи параметров на станции удаленного доступа представляюся согласуемыми протоколами обмена с этими станциями.

Измеренные значения записываются в энергонезависимую память, формируя архив измерений, который при необходимости можно считать с использованием ПО переносной ЭВМ. Общий объем памяти рассчитан более чем на 3000 измерений.

Привязка результатов измерений к географическим координатам осуществляется встроенным ПО с использованием приемника GPS 24. Сопряжение с внешними каналами связи осуществляется через плату защиты и гальваноразвязки 14, обеспечивающую электромагнитную совместимость с используемыми линиями связи и защиту установки.

Полученная информация может выводиться на блок индикации (4) по каналу связи на базе средств интерфейса RS-485 (протокол обмена DiBus) и станции удаленного доступа в трех вариантах работы:

1) Основной: канал связи на базе технологий стандарта GSM/GPRS;

2) Резервный: проводной канал связи, организованный на базе интерфейса RS-485 по протоколу обмена ModBus;

3) Дополнительный: канал связи со станциями удаленного доступа на базе технологий блока «имитатора» - типа RD-02, ИРТ-М («Атлант-М»), поддерживающим согласуемый протокол обмена станции с установкой.

Предусматривается настройка, проверка работоспособности, введение калибровочных коэффициентов при поверке с помощью ПЭВМ с установленным программным обеспечением посредством интерфейса RS-232.

Проработана возможность мобильной транспортировки и установки аппаратуры на местности с учетом жестких климатических условий и условий развития аварийной ситуации при выбросе на АЭС.

Работа установки в диапазоне температур воздуха от -40 до +50°С обеспечивается использованием системы контроля и управления температурой поступающего воздуха, обеспечивающей требуемый температурный режим во внутреннем объеме установки, необходимый для нормального функционирования узлов и агрегатов. Поддержание температуры обеспечивается нагревателем 18, совмещенным с теплообменником 19 и вентилятором 12, управляемыми микроконтроллером 16. Микроконтроллер 16, управляя нагревательным элементом и вентилятором обеспечивает поддержание в рабочем объеме установки температуру от +5 до +50°С. Контроль температурного режима осуществляется индикаторами температуры 9, размещенными на блоках детектирования 3.

Предельное значение относительной влажности окружающего воздуха при работе установки - до 100% при температуре +30°С и ниже.

Общая защита пробоотборной линии от возможных разрушений проводится с помощью предохранительного клапана 11, отключающего пробоотборное устройство при перепаде давлений между атмосферным и давлением в линии более 50 кПа.

Аккумуляторный блок обеспечивает автономную работу установки в течение не менее 6 часов. Химическим источником тока является сборка щелочных аккумуляторов типа FNC60M 1, адаптированных к работе в диапазоне температур от -50 до +60°С. Выбор источника питания осуществляется автоматически. Приоритетным является источник 220 Вольт 50 Гц.

Защита от внешних воздействующих факторов осуществляется размещением измерительного и аккумуляторного блоков в контейнерах, применением специализированных разъемов и каплеотбойных устройств на проотборном тракте, что обеспечивает степень защиты IP65.

Установка может быть модифицирована для размещения на подвижном объекте (в составе передвижной лаборатории) с использованием крепежного комплекта.

Защита от несанкционированного доступа к блокам установки проводится двумя путями. Измерительный блок закрывается на замок. Дополнительный контроль вскрытия ведется путем подачи тревожной сигнализации от концевых выключателей крышки БИ на устройство сигнализации установки и стации удаленного доступа.

Установка радиометрическая для измерения объемной активности радионуклида йода, содержащая измерительный и компенсационный блоки детектирования, вихревой расходомер, сорбционную ловушку, аналого-цифровой преобразователь, процессорный модуль и жидкокристаллический индикатор, соединенные линиями передачи данных, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена аккумуляторным блоком, побудителем расхода, системой контроля и управления температурой поступающего воздуха, жидкокристаллический индикатор выполнен в виде мобильного блока индикации, а линии передачи данных выполнены в виде беспроводных каналов.