Работа №5. Метрологическая аттестация альфа-радиометра

Цель работы: ознакомление с методикой метрологической аттестации радиометрической аппаратуры для измерения активности α-излучающих радионуклидов.

В данной работе исключена поверка устройства прокачки воздуха, хотя, согласно ГОСТ-8.526-85, она также входит в процедуру метрологической аттестации.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Экспериментальная установка включает в себя альфа-радиометр, предназначенный для измерения эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона, набор образцовых α-источников ²³⁹Pu различной активности и аэрозольные фильтры АФА-РСП-20. Альфа-радиометр состоит из блока детектирования БДЗА-100 (ZnS(Ag)) и двухканального измерителя скорости счета УИМ2-2Д (в данной работе используется только первый канал). Часть работы проводится в радоновой лаборатории с использованием образцового радиометра РАМОН-01, выполняющего также роль устройства прокачки воздуха.

Измерение скорости счета альфа-радиометром начинается сразу после включения прибора, показания на табло обновляются каждые две секунды. Результат измерения представляется на табло в первой строке в виде числового значения и статистической погрешности в процентах. Нажатие на кнопку «ПУСК» приводит к сбросу ранее измеренного значения и началу нового замера.

Во второй строке представлена единица измерения, перед которой может отображаться указатель множителя (n – 10^-9, μ – 10^-6, m – 10^-3, k – 10³, M – 10⁶, G – 10⁹).

По умолчанию единицей измерения является имп/с. При необходимости отображения результата измерения в других единицах существует возможность предустанавливать нужный коэффициент пересчета. Вход в режим настройки измерителя осуществляется при включении прибора при одновременно нажатых кнопках «ЗВУК» и «ПУСК». Навигация по меню производится кнопками «↑» и «↓», активация пункта меню выполняется кнопкой «Enter». Коэффициенту пересчета первого канала соответствует обозначение «Ка». Перед выполнением работы необходимо удостовериться, что коэффициенту пересчета для первого канала соответствует единичное значение.

УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

• температура окружающей среды (20 ± 5) °С;
• относительная влажность (60 ± 20) %;
• атмосферное давление (100 ± 4) кПа;
• напряжение питающей сети 50 Гц (220 ± 11) В.

Фон ионизирующего излучения не должен превышать значение, указанное в технической документации на поверяемый радиометр конкретного типа.

Все работы по поверке радиометрической аппаратуры должны проводиться в соответствии с Нормами радиационной безопасности НРБ-99 и Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСПОРБ-99.

ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции:

• внешний осмотр;
• опробование;
• определение уровня собственного фона;
• определение чувствительности;
• определение нелинейности градуировочной характеристики;
• определение основной погрешности.

Внешний осмотр. При внешнем осмотре поверяемого радиометра должно быть установлено:

• отсутствие механических повреждений на радиометре, герметизирующих уплотнениях радиометра, контрольном источнике;
• наличие клейм;
• комплектность;
• наличие паспорта и технического описания.

Опробование. При опробовании производится включение радиометра, проверяется его действие и снимаются показания контрольного источника в соответствии с технической документацией на поверяемый радиометр конкретного типа. Показания контрольного источника заносят в свидетельство.

Определение уровня собственного фона. Уровень собственного фона определяется в последовательности, указанной в технической документации на поверяемый радиометр конкретного типа. Производится не менее пяти измерений числа импульсов в единицу времени (N_фi , имп/с), обусловленных собственным фоном поверяемого средства измерений. Среднее значение уровня собственного фона не должно превышать допускаемого значения, приведенного в технической документации на поверяемый радиометр конкретного типа.

Определение чувствительности. Определение чувствительности поверяемого радиометра производится при помощи рабочих эталонов (образцовых источников) второго разряда с радионуклидом ²³⁹Pu с площадью рабочей поверхности 1 см², которые помещаются на место аспирируемого участка аэрозольного фильтра. Измерения производятся в пяти равномерно распределенных точках диапазона измерений от минимального до максимального значения, которые могут быть обеспечены образцовыми источниками. Значение чувствительности в относительных единицах в каждой точке вычисляют по формуле

,

где – показания радиометра, имп/с; – активность рабочего эталона, Бк; – число измерений (не менее пяти); – порядковый номер определяемого значения чувствительности в диапазоне измерений, = 1...5.

Значение чувствительности в каждой из пяти точек не должно выходить за пределы допускаемых отклонений от номинального значения , приведенного в технической документации на поверяемый радиометр. В свидетельство о поверке заносится значение чувствительности , принадлежащее участку диапазона измерений, на котором определено номинальное значение , приведенное в технической документации.

Определение нелинейности градуировочной характеристики. Определение нелинейности градуировочной характеристики производится на основании результатов, полученных в предыдущем разделе, по следующей формуле

,

где – среднее значение чувствительности, – значение, наиболее сильно отличающееся от . Полученное значение нелинейности градуировочной характеристики не должно превышать 10%.

Определение основной погрешности и математическая обработка результатов. Согласно ГОСТ-8.526-85 определение основной погрешности альфа-радиометров для измерения объемной активности радиоактивных аэрозолей в воздухе должно проводиться методом непосредственного сличения показаний поверяемого радиометра и образцового средства измерений. Сличение производится в одной точке по объемной активности радиоактивных аэрозолей, которая находится не менее чем на 1/2 диапазона измерений.

По требованиям ГОСТа должно производиться не менее 5 замеров при одновременном пробоотборе поверяемым и образцовым радиометром. В данной работе по технологическим причинам и для сокращения времени проведения работы эта технология несколько изменена.

Необходимо произвести однократный отбор пробы воздуха в течение 5 минут из специального бокса на фильтр и измерить эквивалентную равновесную объемную активность (ЭРОА) радона при помощи образцового радиометра «РАМОН-01» (измерение производится прибором автоматически по методу Маркова). Затем этот же фильтр радиометрируется поверяемым радиометром по методу Кузнеца: через 40 мин после окончания прокачки в течение 10 мин.

Величина ЭРОА радона находится по формуле

, Бк/м³;

где – средняя скорость счета, зафиксированная в этом интервале времени (необходимо выполнить не менее 5 замеров, равномерно распределенных во времени); – чувствительность радиометра; = 0,95 – эффективность аэрозольного фильтра; = 30 л/мин – скорость прокачки воздуха.

Прежде чем выполнять сличение показаний радиометров, необходимо вычислить коэффициент пересчета из скорости счета импульсов в ЭРОА радона для поверяемого радиометра по приведенной выше формуле и ввести его в прибор в качестве поправочного коэффициента. Таким образом, при радиометрировании прибор будет непосредственно показывать величину ЭРОА радона в единицах Бк/м³.

Погрешность чувствительности в относительных единицах рассчитывается по формуле

,

где – систематическая погрешность, равная относительной погрешности измерения внешнего излучения рабочего эталона второго разряда, приведенная в свидетельстве о его поверке; – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности 0,95 и числа степеней свободы ; – среднеквадратическое отклонение результата измерения:

.

Чувствительность с вычисленной погрешностью заносится в свидетельство в следующей форме

.

Относительная погрешность измерения ЭРОА радона вычисляется по формуле

,

где – действительное значение эквивалентной равновесной объемной активности радона, измеренное при помощи образцового радиометра; – значение эквивалентной равновесной объемной активности радона, измеренное поверяемым радиометром.

В исключительных случаях, при отсутствии образцового радиометра, допускается расчетное определение основной относительной погрешности измерений:

,

где – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности 0,95; – относительная погрешность определения скорости прокачки воздуха (для данной работы можно принять эту величину равной 0,05 ¸ 0,08).

Значение не должно превышать значение основной погрешности, приведенное в технической документации на поверяемый радиометр.

Отчет по лабораторной работе должен содержать цель работы, результаты всех измерений, результаты математической обработки полученных данных и заполненный протокол результатов метрологической поверки.

По результатам метрологической поверки заполняется Свидетельство о метрологической аттестации (поверке) по следующей форме.

Лицевая сторона

СВИДЕТЕЛЬСТВО №____

о метрологической аттестации (поверке)

Радиометр __________ для измерения ОА аэрозолей в воздухе

Заводской №_________ Дата изготовления ___________

Комплектация__________________________________________________

На основании результатов исследования метрологических характеристик (Протокол №______ от «____»________200_ г.) признан годным и допущен к применению в качестве рабочего средства измерения объемной активности аэрозолей в воздухе сроком на 1 год.

Метрологическую аттестацию (поверку) производить в соответствии с ГОСТ 8.526-85 «Радиометры естественных радиоактивных аэрозолей. Методика поверки».

Дата выдачи свидетельства «____»_________200_ г.

Подпись

Оборотная сторона

Результаты метрологической аттестации (поверки)

1. Уровень собственного фона не более_____________________________

2. Показания радиометра от контрольного источника № __ ___________

3. Чувствительность измерения____________________________________

4. Нелинейность градуировочной характеристики____________________

5. Объемный расход воздуха______________________________________

6. Предел основной относительной погрешности измерения ОА радиоактивных аэрозолей не превышает ±______%

Аттестацию проводил