Про портальні радіаційні монітори на транспорті

ВСТУП

У цій статті містить корисна інформація по вибору контрольно-вимірювальних приладів для радіаційного і радіометричного контролю автомобільних і залізничних транспортних засобів на контрольно-пропускних пунктах. Дані системи називаються «Портальні Радіаційні Монітори» і експлуатуються на підприємствах де необхідно проводити радіаційний контроль вантажу на наявність в ньому радіоактивних матеріалів (джерел іонізуючого випромінювання). До таких підприємств належать:

Морські порти
Аеропорті
Полігони по захороненню твердих побутових відходів
Митниця
Виробничі підприємства
Заводи
Медичні заклади

ПРИЗНАЧЕННЯ та ПРИНЦИП РОБОТИ

Сучасні стаціонарно змонтовані радіаційні монітори призначені для автоматичного виявлення наявності радіоактивного матеріалу, що переноситься пішоходами або перевезеного в транспортних засобах. Системи радіаційного контролю забезпечують це за допомогою вимірювання рівня випромінювання (гамма-або нейтронного), виробленого в той час, коли людина або транспортний засіб знаходиться в зоні виявлення, і порівняння цього рівня з фоновим рівнем випромінювання, що вимірюється і коректованим в періоди часу, коли зона виявлення вільна. Безперервне вимірювання фонового рівня випромінювання і коригування порога спрацьовування тривожного сигналу дозволяють підтримувати постійний статистичний рівень помилкових тривожних сигналів. У зв'язку використовуються відповідні датчики присутності, з тим щоб прилад отримував інформацію про те, коли необхідно проводити радіаційний контроль пішоходів і транспортних засобів, а коли контролювати рівні фонового випромінювання.

Одним з основних технічних показників Портального Радіаційного Монітору є параметр Мінімальна Детектована Активність (МДА) радіоактивного джерела. Чим менше абсолютне значення МДА, тим більш чутлива система до виявлення радіоактивних джерел.

Чутливість детекторів залежить від ступеня близькості детектора до джерела, а також від швидкості їх взаємного переміщення. Для легкових автомобілів одностоєчні монітори прийнятні, якщо максимальна ширина зони проїзду не перевищує 3 метрів. Для великих вантажних автомобілів і автобусів потрібні дві стійки, і максимальне рекомендується відстань між стійками становить 4,5 метра і залежить від максимальної ширини сканування транспортного засобу. Для радіаційного контролю залізничного транспорту ширина проїзду або максимальне рекомендується відстань між стійками (детекторами) не повинно перевищувати 6 метрів. Важливо встановити бар'єри (відбійники), що не заступають поле зору монітора і в той же час захищають його від пошкодження проїжджаючими транспортними засобами.

Оскільки чутливість монітора також сильно залежить від часу контролю випромінювання, прилад слід встановлювати в тих місцях, де швидкість транспортного засобу контролюється і знижується. Функціональні можливості приладів різні, проте рекомендується, щоб швидкість транспортного засобу не перевищувала 8 км/год і щоб транспортному засобу не дозволяли зупинятися при проходженні через монітор.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ Портальних Радіаційних Моніторів

Спочатку необхідно підкреслити деякі важливі моменти.

Для того щоб можна було виявити радіоактивний матеріал, його випромінювання має спочатку проникнути через контейнер, упаковку, транспортний засіб і потрапити в чутливий об'єм детектора, щоб, згодом, його можна було задетектувати. Практично це означає, що якщо радіоактивний матеріал випускає лише альфа-випромінювання, бета-випромінювання низької енергії та/або гамма-випромінювання низької енергії, то це випромінювання може виявитися непоміченим. Це відбувається через те, що рівні випромінювання поза вантажу (контейнера) можуть виявитися нижчими від тих рівнів, які можуть бути виявлені Портальним Радіаційним Монітором або переносним Дозиметром.
Не всі прилади забезпечують виявлення випромінювання всіх видів і енергій, і тому необхідно прийняти рішення щодо того, які радіоактивні матеріали можуть очікуватися і які матеріали бажано виявляти. Наприклад, важливі джерела нейтронів не існують у вигляді природних радіоактивних матеріалів, і вони не використовуються в радіофармацевтичних препаратах. Тому виявлення нейтронного випромінювання може бути використано в якості свідчення наявності ядерних матеріалів (хоча нейтронні джерела використовуються в деяких ядерних вимірювальних системах). З цієї причини використання нейтронних детекторів рекомендується в тих випадках, коли необхідно виявити незаконний оборот ядерного матеріалу.

Чутливість до гамма-випромінювання

Рекомендується, щоб при середніх показаннях 0,2 мкЗв/год спрацьовування тривожного сигналу відбувалося при підвищенні потужності дози на 0,1 мкЗв/год протягом періоду 1 секунди. Ймовірність виявлення цього стану, що викликає спрацьовування тривожного сигналу, повинна становити 99,9%, що відповідає не більше ніж 10 відмовам на 10 000 опромінень. Ця вимога має виконуватися в стаціонарному радіаційному полі в діапазоні енергій падаючого гамма-випромінювання від 60 кеВ до 1,33 МеВ (випробування з використанням ²⁴¹Am, ¹³⁷Cs і ⁶⁰Co).

Чутливість до нейтронного-випромінювання

У разі використання приладів, що забезпечують реєстрацію нейтронного випромінювання, детектор повинен спрацьовувати при опроміненні нейтронним потоком від джерела 0,01 мкг ²⁵²Cf (інтенсивність 20 000 нейтронів/сек) протягом 5 секунд на відстані 2-х метрів в умовах екранування гамма-випромінювання менше 1%. Ймовірність виявлення цього стану, що викликає тривожний сигнал, повинна становити 99,9%, тобто кількість відмов не повинно перевищувати 10 на 10 000 опромінень. Потужність дози нейтронного опромінення, що відповідає цим умовам опромінення, складає близько 0,05 мкЗв/год.

Частота помилкових спрацьовувань

Частота помилкових спрацьовувань при експлуатації повинна бути менше 1 спрацьовування в день для потужності дози фонового випромінювання до 0,2 мкЗв/год. Якщо очікується високе робоче навантаження, скажімо, 10 000 вимірювань в день, то це може означати не більше 1 помилкового спрацьовування за 10 000 вимірювань, що відповідає рекомендованій вимозі для випробувань - не більше 4 помилкових спрацьовувань за 40 000 вимірювань.

ПОДБІР ОПТИМАЛЬНОЇ МОДЕЛІ

Одні з найбільш бюджетних варіантів Портальних Радіаційних Моніторів є Вимірювач-сигналізатор СРК-АТ2327 в складі БДКГ-19 (2 шт.) виробництва АТОМТЕХ (Білорусь). Дана система має два детектора гамма випромінювання БДКГ-19, що розташовані на дух стійках, встановлених на краях зони проїзду (контролю) Транспортного Засобу. Мінімальна Детектована Активність (МДА) даної системи для ізотопу ¹³⁷Cs (гамма джерело, що випромінює гамма кванти з енергією 662 кеВ (кіло електрон Вольт)) становить 1,5 МБк (мега Беккерель) при ширині поїзда для транспортних засобів 6 метрів і 0,32 МБк при ширині проїзду для транспортних засобів 3 метри. Дані значення є достатніми для надійного виявлення радіоактивних джерел у вантажі автомобільних транспортних засобів (вантажівок, сміттєвозів, лісовозів, фур, авто, автомобілів, вантажних, легкових, контейнеровозів, контейнерів і т.д.)

Якщо виникне потреба в більш чутливій системі, то для цього збільшують чутливий об'єм детекторів і їх кількість. Одним з варіантів Портального Радіаційного Монітору подібного типу є СРК-АТ2327 в складі БДРМ-05 (4 шт.) виробництва АТОМТЕХ (Білорусь) і SaphyGATE G50 виробництва SAPHYMO/Bertin Instruments (Німеччина). Даний варіант виконання має Мінімальну Детектуєму Активність (МДА) для ізотопу ¹³⁷Cs рівною 0,3 МБк при ширині проїзду для транспортних засобів 6 метрів. Тобто дана система має в 5 разів більшу чутливість ніж система описана вище і здатна задетувати радіоактивний джерело, що має в 5 разів меншу активність. Тому дані системи (додатково до списку, зазначеного у ВСТУПі) використовуються для підприємств, що мають справу з радіоактивними джерелами, джерелами іонізуючого випромінювання, ядерними відходами, а саме Атомні Електростанції (АЕС), Сховища Ядерних Матеріалів і Сховища Відпрацьованого Ядерного Палива. Для таких підприємств використання високочутливих приладів і систем радіаційного контролю регламентовано на законодавчому рівні і рекомендаціями Міжнародного Агентства з Атомної Енергії (МАГАТЕ).

Для радіаційного контролю залізничного транспорту і/або великогабаритного автомобільного транспорту застосовують такі Портальні Радіаційні Монітори СРК-АТ2327 в складі БДРМ-05 (8 шт.) виробництва АТОМТЕХ (Білорусь) і SaphyGATE G100 виробництва SAPHYMO/Bertin Instruments (Німеччина). Відмінною особливістю даних варіантів виконання є наявність по два блоки детектування на кожній з стійок Портального Радіаційного Монітору, що забезпечує виняткову чутливість системи по всій висоті проїжджаючого транспортного засобу.

Відносно нейтронних детекторів БДКН-05, то системи СРК-АТ2327 можуть комплектуватися від 2-х до 8-ми нейтронними детекторами, що дозволяють надійно виявляти нейтронне випромінювання. Перш за все це детектування нейтронів, що випромінюються при спонтанному розпаді важких радіоактивних ізотопів ²³⁵U, ²³⁸U, ²³⁹Pu ²⁴⁰Pu, ²⁵⁰Cm, ²⁵²Cf і ін. З фізичної точки зору нейтронний канал вимірювання для Портального Радіаційного Монітору є додатковим незалежним інструментом виявлення радіоактивних джерел.