Natalia Golnik Narodowe Centrum Badań Jądrowych Etap 15 Etap 16 Etap 17 Etap 18 CEL 4 OPRACOWANIE NOWYCH LUB UDOSKONALENIE PRZYRZĄDÓW DO POMIARÓW RADIOMETRYCZNYCH Natalia Golnik Narodowe Centrum Badań Jądrowych

UWARUNKOWANIA WYBORU Decyzja Rynek przyrządów do dozymetrii i metrologii promieniowania jonizującego jest stosunkowo stabilny i nasycony. W Polsce są możliwości prowadzenia prac badawczo rozwojowych i opracowywania aparatury o dużym stopniu innowacyjności i dobrych perspektywach komercjalizacji. Musi to być oryginalna aparatura specjalistyczna oparta o opracowane w Polsce metody pomiarowe. Decyzja Opracowanie lub modernizacji stacji pomiarowych do oceny skażeń powietrza oraz Udoskonalenia przyrządów do dozymetrii neutronowej, w tym awaryjnej. qqq

Modernizacja stacji pomiarowych do oceny skażeń powietrza Obecnie monitorowanie skażeń radioaktywnych powietrza na terenie całego kraju prowadzone jest przez Wysokoczułą Sieć Wykrywania Skażeń Radioaktywnych (koordynowaną przez CLOR i PAA), której podstawowym elementem wyposażenia jest stacja poboru aerozoli ASS-500 konstrukcji CLOR

STACJA ASS-500 podstawowe informacje Wolnostojące urządzenie do ciągłego poboru próbek aerozoli z powietrza. Stacje ASS-500 są uważane za jedne z lepszych na świecie i wykorzystywane są również poza granicami kraju (Niemcy, Francja Dania Austria, Hiszpania, a także poligon atomowy Mururoa). Służą do stałego nadzoru zagrożenia radiacyjnego Polski oraz corocznej oceny dawek promieniowania otrzymywanych przez populację, ale w swojej podstawowej wersji wyposażenia nie są przystosowane do pracy w systemie w systemie alarmowym Nowa generacja - liczniki G-M, które przez cały czas pracy stacji w systemie “on-line” mierzą promieniowanie gamma i beta pyłów zbieranych na filtrze, z progiem alarmowym równym stężeniu w powietrzu 10 Bq/m3 radionuklidów pochodzenia sztucznego. Rutynowo do zbierania aerozoli stosowany jest filtr Petrianowa typu FPP-15-1.5 o wysokiej wydajności zbierania. W normalnej sytuacji radiologicznej stosowany jest tygodniowy okres poboru próbki. W tym czasie objętość przepływającego przez filtr powietrza wynosi od 50.000 do 90.000 m3. W przypadku wzrostu radioaktywności powietrza lub zaistnienia przesłanek do intensyfikacji badań, częstotliwość pozyskiwania próbek powinna być odpowiednio zwiększona przez skrócenie czasu ich poboru nawet do kilkunastu minut (np. jak w okresie po awarii czarnobylskiej). Do pomiarów ilościowych stosuje się spektrometrię promieniowania gamma z użyciem detektora HPGe. Wymagana zdolność rozdzielcza spektrometru, z uwagi na złożony charakter badanych widm promieniowania gamma, powinna być nie gorsza niż 2,5 keV dla 60Co. Zakres energii fotonów badanych radionuklidów zawiera się w granicach: od 40 do 2620 keV. Detektor umieszcza się w niskotłowym domku osłonowym, który zapewnia zmniejszenie, przynajmniej o dwa rzędy wielkości, zewnętrznego tła promieniowania gamma. Każda próbka jest mierzona dwukrotnie. Wstępny pomiar próbki trwający 3000 s jest przeprowadzany bezpośrednio po zakończeniu poboru próbki. Celem tego pomiaru jest stwierdzenie ewentualnej obecności radionuklidów pochodzenia sztucznego, przy dolnym limicie detekcji wynoszącym 20 50 mBq/m3. Wyniki wstępnego pomiaru są dostępne po około 1,5 godz. od momentu zakończenia poboru i zdjęcia filtru. Jeżeli pomiar wstępny nie wykazał podwyższonej aktywności radionuklidów pochodzenia sztucznego, wówczas pomiar drugi (podstawowy – trwający 80.000 s) należy wykonać po 2 dobach licząc od momentu zakończenia poboru. W ciągu tego czasu ulegają rozpadowi osadzone na filtrze krótkożyciowe pochodne radonu, których obecność wpływa niekorzystnie na wartość dolnego progu detekcji pozostałych radionuklidów.

Etap 15 IFJ PAN Opracowanie i testy zmodernizowanych stacji monitoringu radioaktywnych gazów szlachetnych i frakcji gazowej radioaktywnego jodu Zagadnienie 1 - Pomiar aktywności jodu w postaci gazowej. Badania w 1986 (Czarnobyl) – wynik: - izotopy jodu, w tym 131J, występowały jedynie w ok. 20% w formie aerozolowej zatrzymywanej na filtrze włóknistym takim jak filtr Petryanowa. - pozostałe ok. 80% jodu występowało w formie jodu pierwiastkowego i jodku metylu. Wychwyt po zastosowaniu filtrów węglowych. Wniosek - potrzeba udoskonalenia stacji ASS-500.

STACJA PRZENOŚNA Etap 15 - Nowe rozwiązanie - Cztery moduły pobierający powietrze na filtr, opcja zdalnego sterowania prędkością przepływu powietrza pół-automatyczny układ wymiany filtru zapas filtrów na roczny monitoring w sytuacji normalnej lub dwutygodniowy awaryjny detekcji i analizy radioizotopowej, zestaw detektorów promieniowania gamma (LaBr) i opcjonalnie beta automatyczny system analizy spektrometrycznej transmisji danych pomiarowych i sygnałów sterujących, zdalnego sterowania urządzeniem.

MONITORING RADIOAKTYWNYCH GAZÓW SZLACHETNYCH (krypton i ksenon) Etap 16 IFJ PAN MONITORING RADIOAKTYWNYCH GAZÓW SZLACHETNYCH (krypton i ksenon) Najłatwiej uwalniane substancje radioaktywne, sygnalizujące pojawienie się nieprawidłowości w pracy elektrowni. Ksenon 133Xe Uwalniany w czasie reakcji rozszczepienia lub krótko po jej ustaniu. W praktyce bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej izotop ten ma podstawowe znaczenie dla detekcji uwolnień z reaktorów elektrowni jądrowych lub reaktorów badawczych pojawiających się na skutek utraty szczelności przez elementy paliwowe. Krypton 85Kr Główne miejscem uwolnienia do środowiska - zakłady przeróbki paliwa jądrowego, ale również z uszkodzonych elementów paliwowych reaktorów jądrowych lub ze składowanego wypalonego paliwa jądrowego. Problem pomiarowy Radon (przede wszystkim 222Rn, 220Rn) i, w znacznie mniejszych ilościach, 219Rn, oraz radioaktywne produkty jego rozpadu: izotopy polonu, bizmutu, ołowiu. Naturalne kosmogeniczne radioizotopy Pomiar izotopów zarówno ksenonu jak i kryptonu wymaga ich koncentracji.

DOZYMETRIA NEUTRONOWA

REKOMBINACYJNE METODY MONITOROWANIA PÓL PROMIENIOWANIA MIESZANEGO Metody rekombinacyjne wykorzystują zjawisko lokalnej (początkowej) rekombinacji jonów w gazie komory jonizacyjnej. Rekombinacja lokalna zachodzi w torach poszczególnych cząstek naładowanych. NIE ZALEŻY od mocy dawki promieniowania, natomiast ZALEŻY od lokalnej gęstości jonizacji.

KOMORA REKOMBINACYJNA Ciśnieniowa komora jonizacyjna (z materiału równoważnego tkance), pracująca w warunkach rekombinacji lokalnej prąd nasycenia napięcie prąd

Etap 17 NCBJ Konstrukcja przyrządów do dozymetrii w polach promieniowania neutronowego Modernizacja układu pomiarowego komory rekombinacyjnej przeznaczonej do pomiaru przestrzennego równoważnika dawki H*(10) i przystosowanie do monitoringu on-line w otoczeniu reaktora jądrowego. Wielosygnałowa komora rekombinacyjna Model koncepcyjny wielowarstwowego spektrometru kulistego z detektorami pasywnymi umieszczonymi między warstwami Koncepcja neutronowego detektora awaryjnego Rozwój Laboratorium (wzorcowe pola neutronowe) Obecnie, najczęsciej wykorzystywanymi aparatami w radioterpii są akceleratory liniowe. Ich główną zaletą jest duża moc dawki (dawka dostarczana w jednostce czasu) oraz wysoka energia promieniowania, zapewniająca mniejszą dawkę naskórną przy leczeniu głębiej położonych tkanek. W nowoczesnych akceleratorach liniowych elektrony kierowane są na tarczę , skąd następuje emisja promieniowania gamma, której może towarzyszyć emisja neutronów.

Etap 17 NCBJ Konstrukcja przyrządów do dozymetrii w polach promieniowania neutronowego Pomiar H*(10) Wielosygnałowa komora rekombinacyjna Detektor awaryjny (?) Obecnie, najczęsciej wykorzystywanymi aparatami w radioterpii są akceleratory liniowe. Ich główną zaletą jest duża moc dawki (dawka dostarczana w jednostce czasu) oraz wysoka energia promieniowania, zapewniająca mniejszą dawkę naskórną przy leczeniu głębiej położonych tkanek. W nowoczesnych akceleratorach liniowych elektrony kierowane są na tarczę , skąd następuje emisja promieniowania gamma, której może towarzyszyć emisja neutronów.

Etap 18 NCBJ Opracowanie wysokoczułej stacji pomiarowej do rejestracji promieniowania neutronowego i gamma Do pomiarów w polach o bardzo małej mocy dawki (na poziomie tła naturalnego) Oparta na opatentowanej metodzie wykorzystującej specjalnie skonstruowany niskotłowy licznik proporcjonalny z wypełnieniem He-3 i z zapisem spektrometrycznym. Zastosowanie odpowiedniej konstrukcji licznika pozwoliło na „odsłonięcie’ wolnego okna amplitudowego w widmie impulsów z tego detektora gdy jest on napromieniowany neutronami. To okno amplitudowe jest wykorzystywane do rejestracji impulsów od fotonów. Wykorzystanie m.in. w pomiarach porównawczych z innymi metodami pomiaru tła w wybranej lokalizacji EJ.

Dziękuję za uwagę