Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может Сыть использовано на АЭС и радиохи- . мических производствах для контроля концентрации радиоактивных изотопов в жидкости. .5
Известно устройство для непрерывного контроля концентрации радиоактивных изотопов в жидкости, протекающей по трубопроводам и непрерывно отбираемой из них в измерительную О кювету, содержащее свинцовую защиту от внешнего гамма-излучения, регистрирующую схему, блок детектирования, размещенный в камере, через которую по винтовой трубке прокачивается 15 контролируемая жидкость, и измеряющий контролируемое излучение,излучение внешнего фона, собственный фон и излучение радиоактивных изотопов, адсорбированных на стенках винтовой П трубки. Блок детектирования размещен по оси намотки винтовой трубки.
Кроме того, известно устройство для непрерывного контроля концентрации радиоактивных изотопов в жид- 25 кости, содержащее измерительную кювету, в которую по пробоотборной трубке непрерывно отбирается жидкость, основной блок детектирования, измеряющий контролируемое излучение 0 жидкости, и-злучение внешнего фона, собственного фона и излучение радиоактивных изотопов, адсорбированных на стенках измерительной .кюветы, размещенные в свинцовой защите, с компенсаиионный блок детектирЪвания, измеряющий излучение внешнего фона и собственного фона-и размещенный в отдельной свинцовой защите, схему компенсации и регистрирующую схему.
Такие устройства характеризуются. 40 недостаточной точностью при изменении концентрации радиоактивных изотопов в контролируемой жидкости в широких пределах за счет влияния ад.сорбированных на стенках измерительной 45 кюветы радиоактивных изотопов.
В ряде случаев,.когда после высокоактивных растворов бывает необходима измерять растворы с низкой удельной активностью, результат та- 50 кого.измерения недостоверен.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для непрерывного контроля концентра- ее ции радиоактивных изотопов в жидкости, протекающей по трубопроводу и непрерывно отбираемой из него.
Это устройство состоит из секционированной измерительной кюветы, Q стенки которой параллельны, а глубина различна, двух блоков детектироания, двух коллиматоров, через коорые блоки детектирования просмативают объемы жидкости V и V и
ближайшие к детекторам площади 5 и S
поверхности стенок секционированной измерительной кюветы, причем отноV Я
тл
шения -г--- Р и постоянны и не 2 2
завны друг другу, из схемы вычитания и сложения и свинцовой защиты, окружающей блоки детектирования и кювету Основной и компенсационный блоки детектирования размещены в свинцовых коллиматорах ирегистрируют излучение от контролируемой жидкости, излучение от адсорбированных на стенках измерительной кюветы радиоактивных изотопов, излучение.внешнего и собственного фона.
Однако известное устройство в случае большого меняющегося во времени внешнего гамма-фона (до 0,8 мкр/с в обслуживаемых помещениях по НРБ-69 ) не позволяет с достаточной точностью измерять концентрацию радиоактивных изотопов в жидкости, так как скорости счета N и Nj содержат вклады скоростей счета не только от объемной и поверхностно-адсорбированной активностей, но также и вклады внешнего гам а-фона и собственного фона. Поэтому после обработки сигналов в схемах вычитания и сложения полученная разность 2N - Mj содержит вклады от внешнего и собственного фона, которые вносят систематическую ошибку в измерения.
Кроме того, так как детекторами просматривается не весь объем измерительной кюветы, а только его неколлимированная часть и в силу той же причины используется не весь чувствительный объем самих детекторов, резко снижается чувствительность известного устройства.
Целью изобретения является увеличение точности и повышение чувствительности измерения.
Цель достигается тем, что в известном устройстве для непрерывного контроля концентрации радиоактивных избтопов в жидкости технологических контуров, содержащем измерительную кювету, выполненную в виде основной и компенсационной секций, окруженных свинцовой защитой, и два идентичных блока детектирования, выходы которых через схему вычитания подключены к схеме регистрации, секции выполнены в виде цилиндров с колодцем по их оси, в котором расположены блоки детектирования, а компенсационная секция окружена фильтром толщиной RO - к причем Ro R ;Ro-ro t;H L а высота основной секции выбрана из соотношения
RP I и R , Н, - радиус и высота основ .ной и компенсационной секций соответственно;Гд - радиус колодца, в котором размещены бл ки детектирования; L - длина чувствительной части блока детектир вания; - длина свободного про бега гамма-квантов с энергией, усреднен ной по спектру. Кроме того, фильтр выполнен из ве щества, близкого по плотности к KOHT ролируемой жидкости. На фиг.1 изображено предложенное устройство, вариант; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1/ на фиг.З - график зависимости средней скорости счета в относительных единицах )(зависимост средней скорости света рассчитана с учетом экспоненциального ослабления гамма-квантов в жидкости и в стенках кюветы и блока детектирования для энергии гамма-квантов 0,66 МэВ ) от поверхностно-адсорбированной активности для различных высот Н и радиусов R секций с колодцем радиуса г 3 см; на фиг 4 - график зависимости средней скорости сче та от объемной активности для различ ных высот и радиусов секций с колодцем радиуса Гд 3. см. Устройство для непрерывного контроля концентрации радиоактивных изотопов в жидкости содержит измерительную кювету, состоящую из основно 1 и компенсационной 2 секций с расположенными по их оси колодцами 3, в которых размещены идентичные блоки 4 детектирования, имеющие свинцовую защиту 5 и просматривающие объемы секций 1 и 2, схему 6 вычитания, входы которой соединены с выходами детекторов, а выход - с регистрирующей схемой 7, и фильтр 8, выполненный из материала, близкого по плотности к контролируемой жидкости, окружающей секцию 2. Секции 1 и 2 могут быть расположены соосно одна над другой (фиг.1 или рядом. Устройство работает следукяиим образом. Ламинарный поток контролируемой жидкости прокачивается через секции 1 и 2 измерительной кюветы, где она обмеряется блоками 4. Средние скорос ти счета с блоков детектирования, расположенных в секции 1 п„ ив сек ции 2п , обусловлены объемной актив ностью жидкости поверх-ноетно-адсорбированными радиоактивными изотопами п 05 KS внешним гамма-фоном оФ собственным фоном п д. и г с-1 Защита 5 уменьшает вклад внешнего фона Прф и , но полностью его не исключает, так как в ней всегда имеются, конструкционные неплотности (места сочленений-отдельных частей защиты, отверстия под кабель и т.д.), через которые возможен прострел гамг/1а-квантов и попадание их в блок детектирования. Кроме того, сам свинец защиты содержит небольшое количество радиоактивного свинца. Поэтому прострел увеличения толщины свинцовой защиты может снизить фон на два-три порядка, дальнейшее же ее увеличение,,не давая заметного уменьшения фона, приводит к неоправданному увеличению веса блока детектирования. Для исключения влияния на результат измерения внешнегф фона, собственного фона и фона от поверхностноадсорбированных радиоактивных изотопов сигналы с блоков детектирования подаются на схему 6, с которой разность g-rij поступает далее на схему 7, где полученная разность обрабатывается и представляется в единицах объемной активности. Равенство п. п с обеспечивается выбором идентичных блоков 4. Разница в толщинах слоев жидкости, окружающей эти блоки в секциях . 1 и приводит к различию между и Пцф , Для ее устранения секция 2 окружена фильтром 8 из материала, близкого по плотности к контролируемой жидкости, и толщиной, равной разнице в толщинах слоев жидкости. В этом случае равенство Достигается определенным выбором размеров секций измерительной кюветы. Из фиг.2 видно, что если высота рекции 1 HO выбрана из условия I Н - ° Н R то телесные углы Я , , под которыми видны боковые стенки секций 1 и 2 из элемента поверхности детектора dS , равны и, следовательно, вклады в среднюю скорость счета от адсорбированных на боковых стенках секций радиоактивных изотопов равны. В действительности из-за того, что ослабление потока гамма-квантов в жидкости в секции 1 несколько больше, чем в секции 2 (больше слой жидкости ), вклад в среднкио скорость счета от боковых стенок секции 2 больше, чем от 1. В то же время вклад от радиоактивных изотопов, адсорбированных стен кой колодца 3, будет больше для блока детектирования, размещеннб гр в секции 1. Причем отдаленные по высоте участки боковой поверхности колодцев 3 дают существенно меньший вклад, чем участки боковой поверхности колодцев 3, расположенные непосредственно перед элементом поверхности счетчика с15 , так как при небольших радиусах колодца 3 отдаленные участки поверхности видны из dS под острыми углами, кроме того, сказывается ослабление гамма-квантов слоем жидкости. Например, если г 30 мм; Н 100 ю а HQ 180 мм, то средние скорости Счета, обусловленные радиоактивными нзотопамя, адсорбированньми боковыми стенками колодцев 3 указанных размеров, отличаются не более чем на 10%. Поэтому несколько больший вклад в среднюю скорость счета блока детектирования, расположенного в секции 2, от боковых стенок буде компенсироваться большим вкладом в среднюю скорость счета блока детектирования, расположенного в сек ции 1, от поверхности колодца 3. Если выбрать высоту секции 1 по фор муле I, то, как показали теоретиче кие расчеты и их экспериментальная проверка (см.график на фиг.3/, мож но обеспечить равенство (,9 с точностью S не менее чем 5%. Таким образом, с достаточной ст пенью точности полученная в схеме 6 разность 0- На фиг,4 видно, что средняя скорость счета наиболее быстро увеличивается на участке кривой, где K- t. При значениях R t-«-ro сказывается самопоглощение жидкости, и кривые становятся более пологими. Поскольку измеряемая объемная активность пропорциональна то выгодно брать радиусы секций измерительной кюветы на участке. где кривая имеет наиболее быстрый рост, что позволяет получить одну и ту же разность при меньших размерах секций. Высота секции 2 Н выбрана так, чтобы вся чувствительная часть блока 4 разместилась в колодце. 3 и использовалась наиболее эффективно. Таким образом, в предложенном устройстве наряду с фоном от поверхностно-адсорбированных веществ компенсируются фон от внешнего гаммаизлучения и собственный фон блока детектирования, что существенно повьшает точность измерений на нижнем пределе измеряемых концентраций. Кроме того, из-за более эффективного использования объема измерительной кюветы и полезного объема детектора существенно повышается чувствительность устройства, что в свою очередь позволяет повысить точность измерений или при заданной точности понизить нижний предел минимально регистрируемых концентраций радиоактивных изотопов. Так, например, г 3 см; RO 9 см,- Rjf6 см; Нц 12 см и HQ | 12 I8civV точностью сГЗ% (см.график на фиг.З). jipH этом чувствительность устройства равна 2-10 / дляМаЛ(те)25х25, Кроме того предложенное устройство более просто по конструкции и технологическому изготовлению ,так как измерительная кювета может быть изготовлена из стандартных труб, а используя набор сменных блоков детектирования с различной чувствительностью, можно с одной и той же измерительной кюветой проводить измерения концентрации радиоактивных изотопов в жидкости в широких пределах.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ. ИЗОТОПОВ В ЖИДКОСТИ, содержащее измерительную кювету, вьтолнен- ную в виде основной и компенсационной секций, окруженных свинцовой защитой, и два идентичных блока Детектирования, выходы которых через схему вычитания подключены к схеме регистрации, отличающееся тем, что, с целью-увеличения точности и повыиения чувствительности измерения, секции выполнены в виде цилиндров с колодцем по их оси, в котором. расположены блоки детектирования,а компенсационная секция окружена фильтром толщиной Rg - RK » причемRO'«K ; RO-'^O<«: "k't-.а высота основной секции выбрана из соотношенияН„=-НК I^Де^о^оиМкV^ шрадиус и высота основной и компенсационной секций соотве;..'ст-, венно;радиус колодца, в ко- . тором размещены блоки детектирования; L, - длина чувствительной части блока детекти- ' рования;р. ? - длина свободного про-] бега гамма-квантов с энергией, усреднен-] ной по спектру. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что фильтр вы- ^полнен из вещества, Ьлизкого по плот-5 ности к контролируемой жидкости.СП»
///(
/fo
Л,
Jff.omH.eff.
S Ю n Щ .fd. .
L-Д A/Jfff
ffif 12cfi Kg Wf/r KelBcn
.J H 20cff Нз Ken Ht lOcn H,-5cn
