Меню

Как измерить нейтронный поток



1. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

1.1 . При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции:

внешний осмотр (п. 6.1);

проверка на отсутствие поверхностной загрязненности радионуклидом (п. 6.2);

проверка наличия осевой симметрии нейтронного излучения (п. 6.3);

определение коэффициента, учитывающего асимметрию нейтронного излучения (п. 6.4);

определение потока и плотности потока нейтронного излучения образцовых мер 1-го и 2-го разрядов и рабочих мер, методом сличения с помощью компаратора (п. 6.5);

определение потока нейтронного излучения образцовых мер 2-го разряда методом прямых измерений при помощи образцовой измерительной установки 1-го разряда (п. 6.6);

определение плотности потока нейтронного излучения образцовых мер 1-го и 2-го разрядов и рабочих мер на основе уравнения связи в открытой геометрии по потоку, измеренному при поверке данной меры (п. 6.7).

2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

2.1 . При проведении поверки должны применяться следующие средства поверки:

2.1.1 . Рабочие эталоны — меры потока и плотности потока нейтронов в диапазоне 1 · 10 3 — 1 · 10 9 с -1 и 1 · 10 5 — 1 · 10 10 с -1 · м -2 .

2.1.2 . Образцовые 1-го и 2-го разрядов меры (источники) потока и плотности потока нейтронов в диапазонах 1 · 10 2 — 1 · 10 9 с -1 и 1 · 10 4 — 1 · 10 10 с -1 · м -2 , соответственно.

2.1.3 . Компаратор для сличения образцовых мер 1-го разряда с рабочим эталоном (мерой потока и плотности потока нейтронов), образцовых мер 2-го разряда с образцовыми мерами 1-го разряда и рабочих мер с образцовыми мерами 2-го разряда.

2.1.3.1 . В качестве компаратора следует применять установку (например, ОВС-3М «всеволновой счетчик» или аналогичную ей), характеризующуюся средним квадратическим отклонением результата измерения, соответственно не более 0,5 и 1 % в диапазоне измерения потока нейтронов 1 · 10 4 — 1 · 10 8 с -1 и плотности потока 1 · 10 3 — 5 · 10 7 с -1 · м -2 с постоянной в пределах ± 5 % эффективностью регистрации в диапазоне средних энергий нейтронов от 4 · 10 -21 до 8 · 10 -13 Дж (0,025 эВ до 14 МэВ). Установка должна иметь воспроизводимость результатов измерений, при которой изменение скорости счета за 6 ч непрерывной работы не превышало бы ± 0,8 % при кратковременной нестабильности установки (за 1 ч) не более ± 0,2 %. Средняя скорость счета при измерении потока нейтронов от источника должна превышать скорость счета от фонового излучения не менее чем в 2 — 3 раза.

2.1.3.2 . В качестве компаратора для сличения мер только по плотности потока нейтронного излучения могут применяться наборы активационных детекторов, прибор со сцинтилляционным детектором, установка с полем тепловых нейтронов, образованным в воздушной полости замедлителя (или другие, удовлетворяющие требованиям настоящих методических указаний), обеспечивающие измерения со средним квадратическим отклонением не более 0,1 % (с учетом нестабильности и воспроизводимости).

2.1.3.3 . В качестве компаратора для сличения мер только по потоку нейтронного излучения могут применяться установки, работающие на принципе: активации марганца; активации золотых фольг в воде; предварительного замедления быстрых нейтронов и измерения тепловых нейтронов на определенном расстоянии в замедлителе.

2.1.4 . Образцовая измерительная установка 1-го разряда для прямого измерения потока нейтронов от 1 · 10 2 до 1 · 10 9 с -1 с погрешностью не более 4 %.

2.1.4.1 . В качестве измерительной установки 1-го разряда следует применять установку ОВС-3М или аналогичную, с известной зависимостью эффективности от энергии нейтронов и удовлетворяющую требованиям п. 2.1.3.1 .

2.1.4.2 . В качестве измерительной установки 1-го разряда могут применяться установки с известной эффективностью и доверительной погрешностью измерения потока, нейтронов не более 4 % с использованием одного из принципов, приведенных в п. 2.1.3.3 .

2.1.5 . Устройство для поворота источника вокруг вертикальной оси с фиксацией угла через 15° (справочное приложение 1 ). Допускается шаг угла D , кратный 10.

2.1.6 . Средство измерений поверхностной загрязненности источников радионуклидами с погрешностью не более ± 15 % (например, РУП-1).

2.1.7 . Образцовые средства измерений должны пройти метрологическую аттестацию в органах государственной или ведомственной метрологической службы.

3. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

3.1 . При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

температура воздуха в помещении, К. 293 ± 5;

атмосферное давление, кПа. 101,3 ± 4,0;

относительная влажность воздуха

при (293 ± 5) К, %. 60 ± 20.

3.2 . Внешний фон гамма-излучения должен быть в соответствии с технической документацией установки, применяемой для поверки.

3.3 . Требования к размерам помещения должны соответствовать технической документации на поверочную установку.

Читайте также:  По уровню измерения признаки которыми обладают единицы статистической совокупности

4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 . При поверке следует соблюдать требования безопасности действующих «Основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» (ОСП-72/80) и «Норм радиационной безопасности» (НРБ-76), а также требования, изложенные в технической документации на применяемые приборы и установки и в инструкциях по технике безопасности, действующих на данном предприятии.

4.2 . Сотрудники, проводящие поверку источников, должны быть допущены медицинскими органами к работе с источниками, пройти обучение и инструктаж по технике безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.0.004 -79, регулярно сдавать экзамены по технике безопасности труда и иметь при себе средства для индивидуального контроля полученной во время поверки дозы нейтронного и гамма-излучений.

4.3 . Фамилия и инициалы поверителя, время поверки, параметры применяемого источника нейтронов и полученная поверителем доза должны быть записаны в специальный журнал.

5. ПОДГОТОВКА К ПОВЕРКЕ

5.1 . Подготовку средств поверки к работе проводят согласно их технической документации.

6. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

6.1.1 . При проведении внешнего осмотра устанавливают отсутствие механических повреждений ампулы, а также проверяют соответствие типа и номера, нанесенного на источнике, указанным в его паспорте или свидетельстве об аттестации.

6.2 . Проверка на отсутствие поверхностной загрязненности источника радионуклидом

6.2.1 . Проверку поверхностной загрязненности нейтронных источников радионуклидами осуществляют методом мазков. Поверхностная загрязненность не должна превышать значения, указанного в НРБ-76.

6.3 . Проверка наличия осевой симметрии нейтронного излучения образцовых мер

6.3.1 . Проверку наличия осевой симметрии нейтронного излучения проводят только в открытой геометрии при использовании установок по пп. 2.1.3.1 ; 2.1.3.2 и 2.1.4.1 для образцовых мер.

При использовании для измерений установок, указанных в п. 2.1.3.2, работают с ними в соответствии с их технической документацией.

6.3.2 . Поверяемый радионуклидный источник нейтронов помещают на подставку (см. справочное приложение 1 ) так, чтобы его ось была перпендикулярна горизонтальной оси направленного детектора установки. Торец источника (цилиндра) с нанесенным номером источника должен быть обращен в сторону подставки. Расстояние R между источником и детектором выбирают из соотношения R ³ 4 D , где D — диаметр рабочей поверхности детектора. Для ОВС-3М R ³ 0,8 м.

6.3.3 . Проводят серию измерений скорости счета и определяют среднее арифметическое значение N .

Число измерений должно обеспечить среднее квадратическое отклонение результата измерения не более 0,1 %. Затем помещают между источником и детектором экранирующий конус, описанный в ГОСТ 8.355-79, и также определяют среднее значение N k .

6.3.4 . Поворачивают источник вокруг вертикальной оси, не меняя его положения на подставке, повторяют серию измерений для углов между начальным и конечным положением подставки ( = i · 45°, где i — целое число от нуля до 7) и определяют соответствующие значения

6.3.5 . Если для любого D N i выполняется условие

то дальнейшее измерение проводят в соответствии с данными методическими указаниями. В противном случае источник не может быть поверен по плотности потока по данным методическим указаниям.

6.4 . Определение коэффициента, учитывающего асимметрию нейтронного излучения образцовых мер

6.4.1 . Определение коэффициента К(), учитывающего асимметрию нейтронного излучения образцовых мер (радионуклидных источников) потока и плотности потока нейтронного излучения, проводят только в открытой геометрии и при использовании установок по пп. 2.1.3.1 ; 2.1.3.2 и 2.1.4.1 следующим образом.

6.4.1.1 . При использования для измерений установок, указанных в п. 2.1.3.2 , поверку проводят в соответствии с их технической документацией.

6.4.1.2 . При поверке образцовой меры только по потоку нейтронов с использованием установок по пп. 2.1.3.3 и 2.1.4.2 коэффициент K () не определяют.

6.4.2 . Источник помещают на подставку так, чтобы его ось совпадала с горизонтальной осью направленного детектора, а эффективный центр источника (геометрический центр части источника, где находится радионуклид) находился бы на вертикальной оси подставки. Торец источника (цилиндра) с нанесенным номером должен быть направлен в сторону детектора. Минимальное расстояние между источником и детектором устанавливают в соответствии с п. 6.3.2 .

6.4.3 . Проводят серию измерений скорости счета и определяют среднее арифметическое значение N(0°). Число измерений должно обеспечивать среднее квадратическое отклонение результата измерения не более 0,1 %. Помещают между источником и детектором экранирующий конус и также определяют среднее арифметическое значение N K (0°), Определяют разность

6.4.4 . Поворачивая источник вместе с подставкой вокруг ее оси, повторяют серии измерений для ряда углов между осью источника и детектора = i · D и определяют значение D N ()

D N () = N () — N К (), (5)

Читайте также:  Сертификат утверждения типа средств измерений метрология

где i — целое число от нуля до п; D — шаг угла поворота.

Для образцовых мер 1-го разряда D = 15°, a i меняется от нуля до n = 12. Для образцовых мер 2-го разряда D = 45°, a i меняется от нуля до n = 4.

6.4.5 . Коэффициент K (), учитывающий асимметрию нейтронного излучения источника, определяют по формуле

где

т.е. для мер 1-го разряда

для мер 2-го разряда

Допускается использовать шаг угла D , кратный 10, с использованием аналогичных формул.

6.5 . Определение потока и плотности потока нейтронного излучения образцовых мер 1-го и 2-го разрядов и рабочих мер методом сличения при помощи компаратора проводят следующим образом.

6.5.1 . Сличают поверяемую меру потока нейтронного излучения с мерой потока более высокого разряда или поверяемую меру плотности потока нейтронного излучения с мерой плотности потока более высокого разряда.

6.5.2 . Источник нейтронов (средство поверки), однотипный поверяемому (для рабочих мер допускается другого типа), устанавливают на подставке так, что угол между осью источника и осью детектора составляет 90°, а торец источника с нанесенным номером источника обращен вниз. Сличение источников должно проводиться при одинаковых геометрических условиях для поверяемого и образцового источников.

6.5.2.1 . При использовании в качестве компаратора средств измерений, указанных в пп. 2.1.3.2 и 2.1.3.3 , поверку проводят в соответствии с их технической документацией, а для установок по п. 2.1.3.3 вместо N K (см. п. 6.3.3 ) определяют N — среднее арифметическое значение скорости счета от фонового излучения.

6.5.3 . Проводят измерения, аналогичные измерениям по п. 6.3.3 , и определяют Δ N для источника, с которым сличают.

6.5.4 . Определяют аналогичное значение D N x для поверяемого источника.

6.5.5 . Значения потока Фх и плотности потока j x нейтронного излучения поверяемого источника нейтронов определяют по формулам

где Ф — значение потока нейтронного излучения источника, с которым проводят сличение, с -1 ; j — значение плотности потока нейтронного излучения, создаваемого источником, с которым проводят сличение на расстоянии R , с -1 · м -2 .

Расстояние R отсчитывают от эффективного центра источника (геометрического центра части источника, где находится радионуклид) до эффективного центра детектора (компаратора).

6.6 . Определение потока нейтронного излучения образцовых мер 2-го разряда методом прямых измерений при помощи образцовой измерительной установки 1-го разряда (см. п. 2.1.4.1 ) проводят следующим образом.

6.6.1 . Проводят измерения, аналогичные пп. 6.3.3 и 6.5.2 , и определяют D N x .

6.6.1.1 . При использовании в качестве измерительной установки средств измерений, указанных в п. 2.1.4.2 , работу проводят в соответствии с их технической документацией, а вместо N K и N xk находят N и Nx ф — среднее арифметическое скорости счета от фонового излучения.

6.6.2 . Значение потока Фх поверяемого источника определяют по формуле

где R — расстояние от эффективного центра поверяемого источника (геометрического центра части источника, где находится радионуклид) до торцовой поверхности детектора образцовой измерительной установки, м; — расстояние от торцовой поверхности детектора образцовой измерительной установки 1-го разряда до его эффективного центра для источника со средней энергией нейтронов , м; ε() — эффективность регистрации нейтронов образцовой измерительной установки 1-го разряда для источника со средней энергией нейтронов ; S т — площадь торцовой полиэтиленовой поверхности детектора образцовой измерительной установки 1-го разряда типа ОВС-3М (или эффективная площадь сечения детектора другого типа), м 2 ; , e (Ех), S т — определяют при поверке образцовой измерительной установки 1-го разряда (берется из свидетельства на установку); К() — коэффициент асимметрии поверяемого источника (определяют по п. 6.4), = 90°; μ — коэффициент ослабления нейтронов в воздухе (см. справочное приложение 2).

6.7 . Определение плотности потока нейтронного излучения образцовых мер 1-го или 2-го разрядов и рабочих мер на основании уравнения связи в открытой геометрии по потоку, измеренному при поверке данной меры.

6.7.1 . Данный метод определения плотности потока нейтронного излучения можно применять только для открытой геометрии и в том случае, если доверительная относительная погрешность результата поверки данной образцовой меры по потоку нейтронного излучения не превышает 3 % для мер 1-го разряда, 6 % для мер 2-го разряда и 14 % для рабочих мер.

6.7.2 . Значение плотности потока нейтронного излучения j x () под углом (см. п. 6.4.5 ) на расстоянии R от эффективного центра источника по потоку Фх, измеренному при поверке данной меры с использованием компаратора (см. п. 2.1.3.3 ) или образцовых средств измерений (см. п. 2.1.4 ), позволяющих измерить только поток нейтронов, можно рассчитать в открытой геометрии в воздухе по формуле

Читайте также:  Прибор для измерения рн mettler toledo

где K () = 1 — для рабочих мер.

7. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

7.1 . Доверительную относительную погрешность δ, %, результата поверки образцовых 1-го и 2-го разрядов и рабочих мер потока и плотности потока нейтронного излучения методом сличения при помощи компаратора на основании измерений (п. 6.5 ) определяют по формуле

для мер 1-го разряда

для мер 2-го разряда и рабочих мер

где S — суммарное относительное среднее квадратическое отклонение результата измерений потока Фх или плотности потока j x поверяемой меры, %; Θ — суммарная относительная доверительная систематическая погрешность результата поверки, %; К — коэффициент, учитывающий соотношение S и Θ и число измерений при доверительной вероятности Р = 0,95; t C т — коэффициент Стьюдента (см. справочное приложение 2, ГОСТ 8.207-76); — относительное среднее квадратическое отклонение результата измерения N , % (для N k ; N x ; N xk — аналогично); п — число измерений величин N , N K , N x , N xK ; среднее квадратическое отклонение результата сличения рабочего эталона с первичным (при Р = 0,99), %. При поверке меры 2-го разряда и рабочей меры вместо следует применять δобр — доверительную относительную погрешность результата поверки образцовой меры 1-го или 2-го разряда при Р = 0,95; — погрешность сличения методом компаратора, = 0,5 — 2,0 %; — неисключенная относительная систематическая погрешность, связанная с определением для компаратора, % (определена при поверке компаратора).

7.2 . Доверительную относительную погрешность δ в процентах результата поверки образцовой меры 2-го разряда потока нейтронов методом прямых измерений при помощи образцовой измерительной установки 1-го разряда (см. п. 6.6 ) определяют по формуле ( 11 ), где

где — неисключенная относительная систематическая погрешность, связанная с определением площади торцовой полиэтиленовой поверхности детектора образцовой измерительной установки 1-го разряда, %; — неисключенная относительная систематическая погрешность, связанная с определением эффективности образцовой измерительной установки 1-го разряда (определено при аттестации этой установки для конкретных источников со средней энергией нейтронов ), %; — неисключенная относительная систематическая погрешность, связанная с определением коэффициента К, учитывающего асимметрию излучения поверяемого источника (Θ K ( Θ ) £ 0,5 %);

Остальные значения определены в п. 7.1.

7.3 . Доверительную относительную погрешность δ, %, результата поверки образцовой меры при использовании в качестве компаратора или образцового средства измерений средств измерений, указанных в пп. 2.1.3.2 ; 2.1.3.2 или 2.1.4.2 , определяют в соответствии с технической документацией на эти средства.

7.4 . Доверительную относительную погрешность δ, %, результата поверки образцовой меры 1-го или 2-го разрядов или рабочей меры плотности потока нейтронного излучения (см. п. 6.7 ) на основании уравнения связи при использовании компаратора или образцового средства измерения, позволяющего измерить только поток нейтронов, рассчитывают по формуле

где δобр — доверительная погрешность результата поверки данной меры только по потоку нейтронов (определена в п. 7.1 для компаратора или в п. 7.2 для образцового средства измерений), %; Θμ £ 0,5 % — для расстояний от источника нейтронов до 2,5 м (неисключенная систематическая погрешность, связанная с определением коэффициента ослабления нейтронов в воздухе, приведенного в справочном приложении 2), %; Θ R — неисключенная систематическая погрешность, связанная с неточностью отсчета расстояния от источника, %; Θ K ( Θ ) = 3 % для рабочих мер.

7.5 . Максимальное значение доверительной погрешности δ, полученное по пп. 7.1 — 7.4 , не должно превышать значений доверительной погрешности δ, указанных в государственной поверочной схеме для средств измерений потока и плотности потока нейтронов для меры конкретного разряда.

8. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

8.1 . На меры, удовлетворяющие требованиям настоящих методических указаний, выдают свидетельство о поверке (или метрологической аттестации) (см. обязательное приложение 3 ). Пп. 3 и 4 свидетельства заполняют только при поверке меры по плотности потока.

8.2 . Меры, прошедшие поверку с отрицательным результатом, в обращение не допускаются, и на них выдают извещения о непригодности с указанием причин.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Схема устройства для поворота источника при определении коэффициента К() — асимметрии его излучения:

1 — образцовая измерительная установка или компаратор; 2 — поверяемый источник нейтронов; 3 — устройство для поворота источника; 4 — эффективный центр источника; 5 — эффективный центр установки; 6 — торцовая поверхность источника, где нанесен его номер; A — при определении Ф и j источник располагается в вертикальном положении

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Коэффициент асимметрии К() (для информации)

Источник