RU91779U1

RU91779U1 - GAS GAS MEDIA DETECTION DETECTION DEVICE AND SPECTOMETRIC GAS GAMMA RADIATION MONITOR

Info

Publication number: RU91779U1
Application number: RU2009138746/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Друзягин; Геннадий Михайлович Михайлов; Дмитрий Евгеньевич Мелета; Вадим Вадимович Чигир; Алексей Борисович Степанов; Борис Алексеевич Степанов
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2010-02-27

Abstract

1. Устройство детектирования гамма-излучения газовых сред, включающее полупроводниковый детектор гамма-излучения на основе особо чистого германия, размещенный в измерительной камере, выполненной в геометрии сосуда Маринелли, установленной в свинцовом защитном блоке, отличающееся тем, что устройство детектирования снабжено электроохладителем, защитный блок выполнен в виде 4π-защиты и представляет собой контейнер с двойными стенками, образующими внутренний объем, заполненный свинцовой дробью, а верхняя часть защитного блока выполнена съемной. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть защитного блока выполнена в виде крышки. ! 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено подъемным механизмом крышки. ! 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что толщина 4π-защиты составляет предпочтительно от 10 до 15 см. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объем измерительной камеры составляет предпочтительно от 25 до 35 л. ! 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контейнер защитного блока выполнен из нержавеющей стали. ! 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в контейнере предусмотрены отверстия для заполнения контейнера свинцовой дробью. ! 8. Спектрометрический газовый монитор гамма-излучения, включающий устройство детектирования гамма-излучения газовых сред, содержащее измерительную камеру, размещенное в свинцовом защитном блоке, при этом устройство детектирования соединено с пробоотборной системой и цифровым анализатором спектра, спектрометрический монитор снабжен расходомером и устройством накопления и обработки информации, соединенным с цифровым анализатором1. A device for detecting gamma radiation of gaseous media, including a semiconductor detector of gamma radiation based on ultrapure germanium, located in a measuring chamber made in the geometry of a Marinelli vessel, installed in a lead protective block, characterized in that the detection device is equipped with an electric cooler, a protective block is made in the form of a 4π-protection and is a container with double walls, forming an internal volume filled with lead shot, and the upper part of the protective block is removable. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the upper part of the protective block is made in the form of a cover. ! 3. The device according to claim 2, characterized in that it is additionally provided with a cover lifting mechanism. ! 4. A device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the 4π-protection is preferably from 10 to 15 cm.! 5. A device according to claim 1, characterized in that the volume of the measuring chamber is preferably 25 to 35 liters. ! 6. The device according to claim 1, characterized in that the container of the protective block is made of stainless steel. ! 7. A device according to claim 6, characterized in that holes are provided in the container for filling the container with lead shot. ! 8. Spectrometric gas monitor of gamma radiation, including a device for detecting gamma radiation of gaseous media, containing a measuring chamber located in a lead protective block, while the detection device is connected to a sampling system and a digital spectrum analyzer, the spectrometric monitor is equipped with a flow meter and an accumulation and processing device information connected to a digital analyzer

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники в атомной энергетике и предназначена для измерения и мониторинга гамма-излучающих радиоактивных газов в технологических газовых средах атомных электростанций (АЭС), в воздухе помещений и вентиляционных систем, в газообразных выбросах в окружающую среду.The utility model relates to the field of measurement technology in nuclear energy and is intended for measuring and monitoring gamma-emitting radioactive gases in the process gas environments of nuclear power plants (NPPs), in indoor air and ventilation systems, in gaseous emissions into the environment.

Известно устройство детектирования для измерения гамма-излучения радиоактивных инертных газов в атмосфере (заявка на изобретение РФ №2007147828, МПК G01T 1/167 (2006.01). Способ измерения радиоактивных инертных газов и устройство для его осуществления. Заявка опубликована 27.06.2009). Известное устройство детектирования содержит детектор гамма-излучения, представляющий собой ионизационную камеру со сжатым ксеноном, соединенную с блоком высоковольтного питания и с блоком усиления импульсов, и включает амплитудно-цифровой преобразователь, соединенный с устройством вывода информации. Детектор отличается тем, что его корпус представляет собой кювету, в которую помещены сжиженные газы. Основными недостатками известного технического решения является использование в качестве детектора ионизационной камеры, необходимость перевода компонентов исследуемого газа в жидкое состояние и невозможность проведения измерений в непрерывном автоматическом режиме.A detection device for measuring gamma radiation of radioactive inert gases in the atmosphere is known (application for invention of the Russian Federation No. 2007147828, IPC G01T 1/167 (2006.01). Method for measuring radioactive inert gases and a device for its implementation. Application published on June 27, 2009). The known detection device comprises a gamma radiation detector, which is an ionized chamber with compressed xenon connected to a high-voltage power supply unit and to a pulse amplification unit, and includes an amplitude-to-digital converter connected to an information output device. The detector is characterized in that its body is a cuvette in which liquefied gases are placed. The main disadvantages of the known technical solution is the use of an ionization chamber as a detector, the need to transfer the components of the test gas to a liquid state, and the impossibility of carrying out measurements in a continuous automatic mode.

Известно устройство для измерения объемной активности радионуклидов йода в воздухе рабочих помещений, систем вентиляции, трубопроводов и т.д., содержащее два сцинтилляционных детектора на основе кристалла CsI (T1) (Разработано ООО НПП «ДОЗА». Установка радиометрическая УДИ-1Б. Опубликовано на сайте http://www.doza.ru/catalog в 2002 г.). Принцип действия устройства УДИ-1Б основан на анализе энергетического спектра гамма-квантов, испускаемых радионуклидами, осевшими на сорбционно-фильтрующем материале в результате прокачки через него воздуха. Энергетический диапазон регистрации гамма-излучения составляет 60-3000 кэВ. К недостаткам известного технического решения относится использование сцинтилляционного детектора на основе кристалла CsI(T1), который имеет относительно низкие характеристики энергетического разрешения.A device is known for measuring the volumetric activity of iodine radionuclides in the air of workrooms, ventilation systems, pipelines, etc., containing two scintillation detectors based on a CsI (T1) crystal (Developed by LLC NPP DOSA. Installation radiometric UDI-1B. Published on website http://www.doza.ru/catalog in 2002). The principle of operation of the UDI-1B device is based on the analysis of the energy spectrum of gamma rays emitted by radionuclides deposited on sorption-filtering material as a result of pumping air through it. The energy range for detecting gamma radiation is 60-3000 keV. The disadvantages of the known technical solution include the use of a scintillation detector based on a CsI (T1) crystal, which has relatively low energy resolution characteristics.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству детектирования является устройство детектирования для контроля активности и нуклидного состава инертных радиоактивных газов (Комаров Е.А. и др. Опыт применения спектрометрических комплексов для контроля радиоактивных отходов на Сибирском химическом комбинате. //Материалы научно-практической конференции молодых специалистов и аспирантов «Молодежь ЯТЦ: Наука и производство» Северск, 13-17 ноября 2007 г. Опубликовано на сайте http://conf2007.atomsib.ru в 2007 г.). Известное устройство детектирования выполнено на основе полупроводникового детектора из особо чистого германия, содержит измерительную камеру в геометрии сосуда Маринелли, размещено в свинцовой защите и включает процессор импульсных сигналов SBS. Геометрия Маринелли реализуется с помощью специального сосуда объемом 3 л. Сосуд устанавливается непосредственно на детектор гамма-излучения. Воздух, содержащий инертные радиоактивные газы и очищенный от радиоактивных аэрозолей и йода, с постоянным расходом прокачивается через сосуд Маринелли, в котором измеряется значение текущей объемной активности радионуклидов, находящихся в измерительной емкости. Устройство позволяет определять объемную активность гамма-излучения в энергетическом диапазоне от 80 до 1300 кэВ. К недостаткам известного устройства детектирования относятся низкие характеристики энергетического разрешения и необходимость постоянного контроля уровня и периодического пополнения жидкого азота в сосуде Дьюара.The closest technical solution to the proposed detection device is a detection device for monitoring the activity and nuclide composition of inert radioactive gases (Komarov E.A. et al. Experience in the use of spectrometric complexes for monitoring radioactive waste at the Siberian Chemical Combine. // Materials of a scientific and practical conference of young specialists and graduate students "NFC Youth: Science and Production" Seversk, November 13-17, 2007. Published on the site http://conf2007.atomsib.ru in 2007). The known detection device is made on the basis of a semiconductor detector made of highly pure germanium, contains a measuring chamber in the geometry of the Marinelli vessel, is placed in lead protection, and includes an SBS pulse signal processor. Marinelli geometry is implemented using a special 3-liter vessel. The vessel is installed directly on the gamma radiation detector. Air containing inert radioactive gases and purified from radioactive aerosols and iodine is pumped at a constant flow rate through the Marinelli vessel, in which the value of the current volumetric activity of radionuclides in the measuring vessel is measured. The device allows to determine the volumetric activity of gamma radiation in the energy range from 80 to 1300 keV. The disadvantages of the known detection device include low energy resolution characteristics and the need for constant monitoring of the level and periodic replenishment of liquid nitrogen in the Dewar vessel.

Известна система контроля газообразных выбросов СКГАВ-1, обеспечивающая оперативный контроль выбросов радиоактивных аэрозолей, газов и йода (Разработано ООО НПП «ДОЗА». Система контроля газообразных выбросов СКГАВ-1. Опубликовано на сайте http://www.doza.ru/catalog в 2002 г.). В качестве устройства детектирования гамма-излучения в системе СКГАВ-1 использовано устройство УДИ-1Б, описанное выше. СКГАВ-1 содержит систему пробоотбора, 2-х ступенчатый фильтр для разделения примесей среды на целевые компоненты, подвод требуемых фракций газовоздушной среды, контроль общего расхода газа через установку, индикацию режима работы на блоке управления, возврат газа после анализа в систему вентиляции, информационные интерфейсы. К недостаткам известного технического решения относятся использование сцинтилляционных устройств детектирования на основе кристалла CsI (T1), громоздкость конструкции (многокомпонентность системы).Known system for monitoring gaseous emissions SKGAV-1, providing operational control of emissions of radioactive aerosols, gases and iodine (Developed by NPP DOSA LLC. System for monitoring gaseous emissions SKGAV-1. Published on the website http://www.doza.ru/catalog 2002). As a device for detecting gamma radiation in the SKGAV-1 system, the UDI-1B device described above was used. SKGAV-1 contains a sampling system, a 2-stage filter for separating medium impurities into target components, supplying the required fractions of a gas-air medium, monitoring the total gas flow through the unit, indicating the operating mode on the control unit, returning gas after analysis to the ventilation system, information interfaces . The disadvantages of the known technical solutions include the use of scintillation detection devices based on a CsI (T1) crystal, the bulkiness of the structure (multicomponent system).

В качестве наиболее близкого технического решения для предлагаемого спектрометрического газового монитора гамма-излучения авторами выбрана система радиационного контроля СРГАВ производства ОАО «Пятигорский завод «Импульс»» (Скворцов О.А. Информационно-измерительные каналы АСРГ с использованием современной аппаратуры радиационного контроля производства ОАО «Пятигорский завод «Импульс»». //Материалы 12-го совещания Совета концерна «Росэнергоатом» по радиационной безопасности, г.Москва, ВНИИАЭС, 12.05.2008 г. Опубликовано на сайте www.pzi.ru). Известная система построена на базе отдельных независимых измерительных каналов йода, аэрозолей и инертных газов. В канале измерения активности инертных газов используются блоки детектирования на базе ионизационной камеры и сцинтилляционного детектора и проточной камеры. Измерение йода и аэрозолей в СРКГАВ производится при помощи блоков детектирования на базе фотоэлектронного умножителя после накопления йода и аэрозолей на соответствующие сорбционные ленты. Обработка сигналов после устройств детектирования происходит в устройстве накопления и обработки информации, в котором предусмотрены амплитудный многоканальный анализатор спектров с цифровым спектрометрическим процессором. К недостаткам описанной системы относятся громоздкость конструкции, перегруженность дополнительными механическими узлами, низкие характеристики энергетического разрешения.As the closest technical solution for the proposed spectrometric gas monitor of gamma radiation, the authors chose the radiation monitoring system SRGAV produced by Pyatigorsk Plant Impulse OJSC (Skvortsov OA Information and measuring channels of ASRG using modern radiation monitoring equipment manufactured by Pyatigorsky OJSC Impuls Plant. ”// Materials of the 12th meeting of the Council of the Rosenergoatom Concern on Radiation Safety, Moscow, VNIIAES, 05/12/2008 Published on the website www.pzi.ru). The known system is built on the basis of separate independent measuring channels of iodine, aerosols and inert gases. The inert gas activity measuring channel uses detection units based on an ionization chamber and a scintillation detector and a flow chamber. Measurement of iodine and aerosols in SRKGAV is carried out using detection units based on a photoelectronic multiplier after the accumulation of iodine and aerosols on the corresponding sorption tapes. Signal processing after the detection devices takes place in the information storage and processing device, which provides an amplitude multi-channel spectrum analyzer with a digital spectrometric processor. The disadvantages of the described system include the bulkiness of the structure, the overload of additional mechanical components, low characteristics of energy resolution.

Перед авторами стояла задача устранить указанные недостатки и разработать спектрометрический газовый монитор гамма-излучения, содержащий устройство детектирования гамма-излучения газовых сред, для преимущественного применения в качестве измерительной системы, контролирующей объемную активность гамма-излучающих радиоактивных газов в технологических газовых средах АЭС с различными типами реакторов. 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. Спектрометрический монитор 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 gas monitor of gamma radiation containing a device for detecting gamma radiation of gaseous media, for primary use as a measuring system that controls the volumetric activity of gamma-emitting radioactive gases in technological gas environments of nuclear power plants with various types of reactors . 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. Spectrometric monitor 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 газовых сред и спектрометрический газовый монитор гамма-излучения.To solve this problem, a device for detecting gamma radiation of gaseous media and a spectrometric gas monitor of gamma radiation are proposed.

Предлагается устройство детектирования гамма-излучения газовых сред, включающее полупроводниковый детектор гамма-излучения на основе особо чистого германия, размещенный в измерительной камере, выполненной в геометрии сосуда Маринелли, установленной в свинцовом защитном блоке, отличающееся тем, что устройство детектирования снабжено электроохладителем, защитный блок выполнен в виде 4π-защиты и представляет собой контейнер с двойными стенками, образующими внутренний объем, заполненный свинцовой дробью, а верхняя часть защитного блока выполнена съемной.A device for detecting gamma radiation of gaseous media, including a semiconductor gamma radiation detector based on highly pure germanium, is located in a measuring chamber made in the geometry of a Marinelli vessel installed in a lead protective unit, characterized in that the detection device is equipped with an electric cooler, the protective unit is made in the form of 4π-protection and is a container with double walls forming an internal volume filled with lead shot, and the upper part of the protective block made removable.

Верхняя часть защитного блока предпочтительно выполнена в виде крышки. При таком варианте выполнения полезной модели устройство детектирования снабжено подъемным механизмом крышки.The upper part of the protective block is preferably made in the form of a cover. With this embodiment of the utility model, the detection device is provided with a lifting mechanism for the lid.

Толщина 4π-защиты защитного блока предпочтительно составляет от 10 до 15 см.The thickness of the 4π protection of the protective block is preferably 10 to 15 cm.

Объем измерительной камеры предпочтительно составляет от 25 до 35 л.The volume of the measuring chamber is preferably 25 to 35 L.

Контейнер защитного блока предпочтительно выполнен из нержавеющей стали. В контейнере предусмотрены отверстия для заполнения контейнера свинцовой дробью.The container of the protective unit is preferably made of stainless steel. The container has openings for filling the container with lead shot.

Предлагается спектрометрический газовый монитор гамма-излучения, включающий устройство детектирования гамма-излучения газовых сред, содержащее измерительную камеру, размещенное в свинцовом защитном блоке, при этом устройство детектирования соединено с пробоотборной системой и цифровым анализатором спектра, спектрометрический монитор снабжен расходомером и устройством накопления и обработки информации, соединенным с цифровым анализатором спектра, отличающийся тем, что устройство детектирования включает полупроводниковый детектор гамма-излучения на основе особо чистого германия, размещенный в измерительной камере, выполненной в геометрии сосуда Маринелли, и снабжено электроохладителем, защитный блок выполнен в виде 4π-защиты и представляет собой контейнер с двойными стенками, образующими внутренний объем, заполненный свинцовой дробью, при этом верхняя часть защитного блока выполнена съемной, в пробоотборной системе предусмотрены трубопровод подачи контролируемой газовой среды и трубопровод подачи сжатого воздуха, снабженные запорной арматурой, выходящие в трубопровод подачи среды, на котором установлен расходомер, пробоотборная система снабжена контроллером управления, связанным с устройством накопления и обработки информации, и соединена с устройством детектирования трубопроводами подачи и отвода среды.A spectrometric gas gamma radiation monitor is proposed, including a gamma radiation detection device for gaseous media containing a measuring chamber located in a lead protective unit, the detection device being connected to a sampling system and a digital spectrum analyzer, the spectrometric monitor is equipped with a flow meter and an information storage and processing device connected to a digital spectrum analyzer, characterized in that the detection device includes a semiconductor detector p gamma radiation based on highly pure germanium, placed in a measuring chamber made in the geometry of a Marinelli vessel and equipped with an electric cooler, the protective unit is made in the form of 4π protection and is a container with double walls forming an internal volume filled with lead shot, with the upper part of the protective block is removable, in the sampling system there is a pipeline for supplying a controlled gas medium and a pipeline for supplying compressed air, equipped with shut-off valves, leaving ruboprovod feed medium on which the flowmeter is provided with a sampling system management controller connected to storage device and an information processing device and connected to the detecting piping fluid supply and discharge.

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 качестве запорной арматуры могут быть использованы электромагнитные клапаны.Solenoid valves can be used as shutoff valves.

Техническим результатом полезной модели является создание современной измерительной системы, эффективно и точно контролирующей объемную активность гамма-излучающих радиоактивных газов в технологических газовых средах АЭС в широком энергетическом диапазоне гамма-излучения. Отличительные признаки полезной модели позволяют получить следующий технический результат. Использование в спектрометрическом мониторе устройства детектирования с полупроводниковым детектором на основе особо чистого германия позволяет быстро и точно проводить измерения в диапазоне от 50 до 3000 кэВ. Наличие электроохладителя позволяет полезной модели работать в непрерывном режиме, так как при таком техническом решении не требуется периодической доливки азота для охлаждения детектора с применением сосуда Дьюара. Выполнение защитного блока в виде 4π-защиты с предпочтительной толщиной от 10 до 15 см обеспечивает изоляцию детектора от фонового излучения со всех направлений, что приводит к уменьшению погрешности измерения. Конструкция защитного блока в виде контейнера с двойными стенками и насыпной свинцовой дробью между ними значительно удешевляет устройство детектирования и измерительную систему в целом, облегчает монтаж и демонтаж предлагаемого спектрометрического монитора. Благодаря увеличению объема измерительной камеры до 25-30 л нижний предел измерения монитора понижается практически на порядок по сравнению с известными устройствами, что соответствует современным требованиям по контролю активности газоаэрозольных выбросов на АЭС. Дополнительный технический результат для спектрометрического монитора заключается в том, что предлагаемая система способна эффективно работать при давлении на входных пробоотборных линиях от 1 до 80 атмосфер (бар). За счет простой замены одних типов клапанов на другие возможно использование разработанного спектрометрического газового монитора на АЭС с разными типами реакторов (ВВР, РБМК).The technical result of the utility model is the creation of a modern measuring system that effectively and accurately controls the volumetric activity of gamma-emitting radioactive gases in the process gas environments of nuclear power plants in a wide energy range of gamma radiation. Distinctive features of the utility model allow to obtain the following technical result. The use of a detection device with a semiconductor detector based on highly pure germanium in a spectrometric monitor allows quick and accurate measurements in the range from 50 to 3000 keV. The presence of an electric cooler allows the utility model to operate in a continuous mode, since with this technical solution it is not necessary to periodically add nitrogen to cool the detector using a Dewar vessel. The implementation of the protective unit in the form of 4π-protection with a preferred thickness of 10 to 15 cm ensures the isolation of the detector from background radiation from all directions, which reduces the measurement error. The design of the protective unit in the form of a container with double walls and bulk lead shot between them significantly reduces the cost of the detection device and the measuring system as a whole, facilitates the installation and dismantling of the proposed spectrometric monitor. Due to the increase in the volume of the measuring chamber to 25-30 l, the lower limit of the monitor’s measurement is reduced by almost an order of magnitude compared to known devices, which meets modern requirements for monitoring the activity of gas-aerosol emissions at nuclear power plants. An additional technical result for the spectrometric monitor is that the proposed system is able to work effectively at a pressure on the inlet sampling lines from 1 to 80 atmospheres (bar). Due to the simple replacement of some types of valves with others, it is possible to use the developed spectrometric gas monitor at nuclear power plants with different types of reactors (WWR, RBMK).

Ниже сущность полезной модели поясняется более подробно со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых изображено следующее:Below the essence of the utility model is explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings, which depict the following:

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

фиг.2 представляет структурную схему спектрометрического газового монитора гамма-излучения;figure 2 is a structural diagram of a spectrometric gas monitor of gamma radiation;

фиг.3 представляет схематический вид спектрометрического газового монитора гамма-излучения.figure 3 is a schematic view of a spectrometric gas monitor of gamma radiation.

Позиции на чертежах обозначают: 1 - полупроводниковый детектор на основе особо чистого германия; 2 - измерительная камера; 3 - электроохладитель; 4 - защитный блок; 5 - крышка защитного блока; 6 - подъемный механизм крышки; 7 - контейнер; 8 - свинцовая дробь; 9 - устройство детектирования; 10 - пробоотборная система; 11 - цифровой анализатор спектра; 12 - устройство накопления и обработки информации;The positions in the drawings indicate: 1 - semiconductor detector based on highly pure germanium; 2 - measuring chamber; 3 - electric cooler; 4 - protective block; 5 - cover of the protective block; 6 - lifting mechanism of the cover; 7 - container; 8 - lead fraction; 9 - detection device; 10 - sampling system; 11 - digital spectrum analyzer; 12 - device for the accumulation and processing of information;

13 - контроллер управления пробоотборной системой; 14 - трубопровод подачи среды; 15 - трубопровод отвода среды; 16 - расходомер; 17 - компенсатор избыточного давления (КИД); 18 - трубопровод подачи контролируемой газовой среды (КГС), 19 - трубопровод подачи сжатого воздуха; 20 - запорная арматура (электромагнитные клапаны).13 - controller control the sampling system; 14 - pipeline supply medium; 15 - pipeline drainage medium; 16 - flow meter; 17 - overpressure compensator (KID); 18 - pipeline supply of a controlled gas medium (CGS), 19 - pipeline supply of compressed air; 20 - shutoff valves (solenoid valves).

Устройство детектирования гамма-излучения газовых сред, показанное на фиг.1, является только примером заявляемого устройства детектирования. Устройство 9 детектирования включает полупроводниковый детектор 1 на основе особо чистого германия и измерительную камеру 2, выполненную в геометрии сосуда Маринелли. Устройство 9 детектирования снабжено электроохладителем 3. Полупроводниковый детектор 1 и измерительная камера 2 размещены в свинцовом защитном блоке 4, выполненном в виде 4π-защиты и представляющим собой контейнер 7 с двойными стенками, образующими внутренний объем, заполненный свинцовой дробью 8. Верхняя часть защитного блока 4 выполнена в виде крышки 5. Устройство 9 детектирования снабжено подъемным механизмом 6 крышки 5.The device for detecting gamma radiation of gaseous media, shown in figure 1, is only an example of the inventive detection device. The detection device 9 includes a semiconductor detector 1 based on highly pure germanium and a measuring chamber 2 made in the geometry of a Marinelli vessel. The detection device 9 is equipped with an electric cooler 3. The semiconductor detector 1 and the measuring chamber 2 are placed in a lead protective block 4, made in the form of 4π-protection and representing a container 7 with double walls forming an internal volume filled with lead shot 8. The upper part of the protective block 4 made in the form of a cover 5. The detection device 9 is provided with a lifting mechanism 6 of the cover 5.

Спектрометрический газовый монитор гамма-излучения включает устройство 9 детектирования, описанное в предыдущем абзаце. Устройство 1 детектирования соединено с пробоотборной системой 10 и цифровым анализатором 11 спектра. Спектрометрический монитор снабжен устройством 12 накопления и обработки информации, которое соединено с цифровым анализатором 11 спектра. Пробоотборная система 10 снабжена контроллером 13 управления, связанным с устройством 12 накопления и обработки информации, и соединена с устройством 9 детектирования трубопроводом 14 подачи среды и трубопроводом 15 отвода среды. На трубопроводе 14 подачи среды установлены компенсатор 17 избыточного давления и расходомер 16. В пробоотборной системе 10 предусмотрены трубопровод 18 подачи контролируемой газовой среды (КГС), трубопровод 19 подачи сжатого воздуха, снабженные электромагнитными клапанами 20 и выходящие в трубопровод 14 подачи среды.The gamma-ray spectrometric gas monitor includes the detection device 9 described in the previous paragraph. The detection device 1 is connected to a sampling system 10 and a digital spectrum analyzer 11. The spectrometric monitor is equipped with an information storage and processing device 12, which is connected to a digital spectrum analyzer 11. The sampling system 10 is equipped with a control controller 13 associated with the information storage and processing device 12, and is connected to the detection device 9 by a medium supply pipe 14 and a medium removal pipe 15. An overpressure compensator 17 and a flow meter 16 are installed on the medium supply pipe 14. A controlled gas medium supply pipe 18, a compressed air supply pipe 19 provided with solenoid valves 20 and exiting into the medium supply pipe 14 are provided in the sampling system 10.

Принцип работы спектрометрического газового монитора основан на регистрации полупроводниковым детектором гамма-излучения инертных радиоактивных газов, изотопов йода и других радионуклидов, поступающих в измерительную камеру устройства детектирования по системе трубопроводов из пробоотборной системы. Формирование спектров гамма-излучения производится цифровым анализатором с дальнейшей передачей информации в устройство обработки и накопления информации (УНО).The principle of operation of a spectrometric gas monitor is based on the registration by a semiconductor gamma-ray detector of inert radioactive gases, iodine isotopes and other radionuclides entering the measuring chamber of the detection device through a piping system from a sampling system. The formation of gamma-ray spectra is performed by a digital analyzer with further information transfer to the information processing and accumulation device (UNO).

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

Пробоотборная система 10 обеспечивает прокачку (прохождение) КГС через измерительную камеру 2 устройства 9 детектирования по системе трубопроводов 18 и 14. С помощью расходомера 16, компенсатора 17 избыточного давления и электромагнитных клапанов 20 осуществляется соответственно измерение и регулирование расхода КГС. Устройство 9 детектирования, работающее в автоматическом режиме, регистрирует гамма-спектры, которые накапливаются в цифровом анализаторе 11 и автоматически передаются в устройство 12 накопления и обработки информации, связь между которыми осуществляется при помощи преобразователя USB/Ethernet. В устройстве 12 накопления и обработки информации производится обработка аппаратурных гамма-спектров, а именно: определение радионуклидного состава, расчет значений активности, оценка погрешности определения активностей, расчет нижнего допустимого предела измерения и пр. Цифровой анализатор 11 спектра, представляющий собой специализированный технологический анализатор, обеспечивает автоматическое управление процессом измерения, предварительную обработку, хранение и протоколирование информации, поступающей от устройства 9 детектирования, формирование сигналов самодиагностики устройства 9. Устройство 12 накопления и обработки информации выдает команды контроллеру 13 пробоотборной системы 10. Устройство 12, как правило, включает два компьютера и монитор. Первый компьютер осуществляет хранение и обработку данных, а второй отвечает за взаимодействие с пользователем. Контроллер 13 представляет собой микрокомпьютер с наборными модулями, количество и тип которых зависит от конфигурации пробоотборной системы 10 (количества точек контроля, наличия сжатого воздуха для продувки и т.д.). Контроллер 13 выдает управляющие сигналы «Открыть/Закрыть» на электромагнитные клапаны 20 пробоотборной системы 10. Подача сжатого воздуха по системе трубопроводов 19 и 14 осуществляется при ремонтных работах для просушки измерительной камеры 2. Отвод КГС и сжатого воздуха производится по трубопроводу 15.The sampling system 10 provides a pumping (passing) CGS through the measuring chamber 2 of the detection device 9 through a system of pipelines 18 and 14. Using a flow meter 16, an overpressure compensator 17 and solenoid valves 20, respectively, the CGS flow is measured and regulated. The automatic detecting device 9 registers gamma spectra that are accumulated in the digital analyzer 11 and are automatically transmitted to the information storage and processing device 12, the communication between which is via a USB / Ethernet converter. In the device 12 of accumulation and processing of information, the processing of instrument gamma spectra is performed, namely: determination of the radionuclide composition, calculation of activity values, estimation of the error in determining the activity, calculation of the lower permissible measurement limit, etc. The digital spectrum analyzer 11, which is a specialized technological analyzer, provides automatic control of the measurement process, pre-processing, storage and logging of information received from the device 9 of the detector Bani, formation of self-signaling device 9. The storage device 12 and the information processing controller 13 issues commands to the sampling system 10. The apparatus 12 generally includes two computer and monitor. The first computer stores and processes data, and the second is responsible for interacting with the user. The controller 13 is a microcomputer with typesetting modules, the number and type of which depends on the configuration of the sampling system 10 (the number of control points, the presence of compressed air for purging, etc.). The controller 13 provides the control signals "Open / Close" to the solenoid valves 20 of the sampling system 10. The supply of compressed air through a system of pipelines 19 and 14 is carried out during repair work to dry the measuring chamber 2. Discharge KGS and compressed air is carried out through the pipe 15.

Описанные и иллюстрируемые устройство детектирования гамма-излучения газовых сред и спектрометрический газовый монитор гамма-излучения являются только примерами выполнения полезной модели, практические детали могут широко варьироваться в пределах объема предлагаемой полезной модели. Конструкции устройств управления и обработки информации, входящих в полезную модель, трубопроводов и других приспособлений могут быть полностью общепринятыми.The described and illustrated device for detecting gamma radiation of gaseous media and a spectrometric gas monitor of gamma radiation are only examples of the utility model, practical details can vary widely within the scope of the proposed utility model. The design of control devices and information processing included in the utility model, pipelines and other devices can be fully accepted.

Предлагаемый спектрометрический газовый монитор выполняет следующие функции:The proposed spectrometric gas monitor performs the following functions:

- отбор контролируемой среды по заданному алгоритму с помощью клапанов пробоотборной системы спектрометрического монитора;- selection of the controlled medium according to a given algorithm using the valves of the sampling system of the spectrometric monitor;

- получение аппаратурных гамма-спектров контролируемой среды;- obtaining hardware gamma spectra of a controlled environment;

- вычисление активностей и сопутствующих величин (минимально детектируемой активности, ошибки измерения и др.) обнаруженных радионуклидов;- calculation of activities and related values (minimum detectable activity, measurement errors, etc.) of detected radionuclides;

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

- обеспечение продувки измерительного узла;- providing purge of the measuring unit;

- контроль качества измерения на основе анализа условий отбора контролируемой газовой среды (расхода) и работоспособности спектрометрического оборудования;- measurement quality control based on the analysis of the conditions for the selection of a controlled gas medium (flow rate) and the performance of spectrometric equipment;

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

- выдача цветозвуковой сигнализации в случае превышения контрольных уровней;- issuing a color and sound alarm in case of exceeding control levels;

проведение автоматических (циклических) измерений, а также измерений по предустановленному расписанию;automatic (cyclic) measurements, as well as measurements according to a predefined schedule;

- хранение аппаратурных спектров (за последний месяц) и результатов обработки за весь период эксплуатации;- storage of instrument spectra (for the last month) and processing results for the entire period of operation;

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

- построение графиков изменения контролируемых параметров за любой период эксплуатации;- plotting changes in controlled parameters for any period of operation;

- передача результатов обработки в локальную вычислительную сеть для удаленного управления и мониторинга.- transfer of processing results to a local area network for remote management and monitoring.

Полезную модель можно эффективно применять в качестве измерительной системы, контролирующей объемную активность гамма-излучающих радиоактивных газов в технологических газовых средах АЭС с различными типами реакторов, в воздухе помещений и вентиляционных систем, в газообразных выбросах в окружающую среду.The utility model can be effectively used as a measuring system that controls the volumetric activity of gamma-emitting radioactive gases in the process gas environments of nuclear power plants with various types of reactors, in indoor air and ventilation systems, in gaseous emissions into the environment.

Claims

1. A device for detecting gamma radiation of gaseous media, including a semiconductor gamma radiation detector based on highly pure germanium, located in a measuring chamber made in the geometry of a Marinelli vessel installed in a lead protective unit, characterized in that the detection device is equipped with an electric cooler, a protective unit made in the form of 4π-protection and is a container with double walls forming an internal volume filled with lead shot, and the upper part of the protective block is made Removable.

2. The device according to claim 1, characterized in that the upper part of the protective unit is made in the form of a cover.

3. The device according to claim 2, characterized in that it is additionally equipped with a lifting mechanism for the cover.

4. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the 4π-protection is preferably from 10 to 15 cm

5. The device according to claim 1, characterized in that the volume of the measuring chamber is preferably from 25 to 35 liters

6. The device according to claim 1, characterized in that the container of the protective unit is made of stainless steel.

7. The device according to claim 6, characterized in that the container has openings for filling the container with lead shot.

8. Spectrometric gas monitor of gamma radiation, including a device for detecting gamma radiation of gaseous media, containing a measuring chamber located in a lead protective unit, the detection device is connected to a sampling system and a digital spectrum analyzer, the spectrometric monitor is equipped with a flowmeter and an accumulation and processing device information connected to a digital spectrum analyzer, characterized in that the detection device includes a semiconductor gamma-ray detector of an especially pure germanium base, placed in a measuring chamber made in the geometry of the Marinelli vessel and equipped with an electric cooler, the protective unit is made in the form of 4π protection and is a container with double walls forming an internal volume filled with lead shot, with the upper part the protective block is removable, in the sampling system there is a pipeline for supplying a controlled gas medium and a pipeline for supplying compressed air, equipped with shut-off valves, which exit into the pipeline the medium, on which the flowmeter is installed, the sampling system is equipped with a control controller associated with the device for storing and processing information, and is connected to the detection device by pipelines for supplying and discharging the medium.

9. The monitor of claim 8, characterized in that an overpressure compensator is installed in front of the flowmeter on the medium supply pipe.

10. The monitor of claim 8 or 9, characterized in that the solenoid valves are used as stop valves.

11. The monitor of claim 8, wherein the thickness of the 4π-protection is preferably from 10 to 15 cm

12. The monitor of claim 8, characterized in that the volume of the measuring chamber is preferably from 25 to 35 liters