Radiómetro para la detección de aerosoles emisores alfa en el aire interior.

Radiómetro para detectar aerosoles emisores alfa en el instalaciones aéreas..

RADIÓMETRO PARA LA DETECCIÓN DE AEROSOLES ALFA RADIANTES EN EL AIRE INTERIOR

Tradicionalmente, cuando surge la tarea de asegurar la protección de un objeto contra el posible uso de sustancias radiactivas con fines terroristas, se proponen medios técnicos que permitan detectar fuentes radiactivas por su fotón externo, radiación alfa y beta y radiación de neutrones [ 1]. Sin embargo, un peligro mucho mayor, en términos de impacto biológico, es el uso de drogas radioactivas en forma de aerosoles y gases con fines terroristas.

Partículas alfa, radiación beta, protones, deuterones y otros metales pesados partículas , que provocan una alta densidad de ionización, cuando se inhalan en el cuerpo, provocan un fuerte efecto dañino. No debemos olvidar que los polvos radiactivos pueden utilizarse como armas químicas altamente tóxicas. Los isótopos de U y Pu son altamente tóxicos químicamente [2, 3].Por ejemplo, la entrada de Pu en los órganos internos de una persona provoca intoxicación química (1 mg de plutonio es una dosis letal), daños por radiación en el tracto gastrointestinal, los riñones y el hígado. y cerebro. Estas cantidades de plutonio no pueden detectarse mediante su radiación externa. Cabe señalar que las concentraciones máximas permitidas de Pu239 y U238 se determinan en función de su toxicidad química [4].

La vía de inhalación de los aerosoles naturales y artificiales que ingresan al cuerpo es reconocida como una de las más importantes y peligrosas. Las concentraciones peligrosas de aerosoles radiactivos en la atmósfera interior se crean de diversas formas. Pueden tratarse de residuos que contengan radionucleidos de la familia del uranio y/o del torio. Durante su desintegración radiactiva, se forman gases nobles: radón, torón y actinón. Los productos hijos de la desintegración de estos gases, como resultado de la deposición sobre partículas suspendidas en el aire, forman aerosoles radiactivos. La detección de aerosoles radiactivos artificiales en el aire está directamente relacionada con el control del radón y sus productos de desintegración.

Como se muestra en [5], una de las tareas de la vigilancia ambiental garantizando al mismo tiempo la seguridad radiológica es el control operativo de los aerosoles en la atmósfera interior. La tarea de monitorear y detectar aerosoles alfa activos en la atmósfera interior es una función importante de la rama de radiación del sistema de seguridad de la instalación. Para solucionar este problema se desarrolló el radiómetro Alpha-3 (foto 1).

Foto 1. Radiómetro Alpha-3

El radiómetro Alpha-3 es un nuevo desarrollo que ha ampliado la familia de instrumentos diseñados para medir el contenido de aerosoles alfa activos en el aire. En el desarrollo del radiómetro se utilizaron los resultados de numerosos estudios y experimentos computacionales y se tuvieron en cuenta los requisitos específicos de los equipos de seguridad modernos. Los componentes del radiómetro están colocados en un estuche normal para que el propósito del dispositivo no sea obvio ni siquiera para los especialistas.

El radiómetro se basó en el método de medición por aspiración ampliamente utilizado [6]. En modo automático, el radiómetro mide el valor de la «energía latente» utilizando el método modificado de Markov-Ryabov-Stas [7]. El radiómetro dispone de un modo semiautomático, que permite implementar cualquier técnica que implique tomar una muestra a través de un filtro tipo AFA-RSP-3 con posterior medición de la actividad alfa [6]. En la figura. La Figura 1 muestra un diagrama de bloques del radiómetro Alpha-3.

Fig. 1. Diagrama de bloques del radiómetro Alpha-3

Muestreo de aire mediante un filtro AFA-RSP montado en un portafiltro 7, se realiza a través del embudo 1. El caudal de aire se controla mediante un manómetro de flotador 2. La muestra es tomada por el soplador 3, cuyo funcionamiento se controla mediante la tecla 4. Después del muestreo, el filtro se traslada a un dispositivo de detección que consta de un detector 5 y un amplificador 6. Los impulsos normalizados después del discriminador 8 se suministran a la entrada del dispositivo de procesamiento y control 9. El radiómetro funciona con una batería autónoma 11 y la tensión de alimentación se estabiliza mediante el nodo 10.

El radiómetro Alpha-3 proporciona mediciones de la actividad volumétrica de equilibrio equivalente (ERVARn) en el rango de 5 a 10.000 Bq/m3; límites de error de medición relativo básico permisible ± 30% con una probabilidad de confianza de 0,95. El radiómetro proporciona mediciones de la actividad volumétrica de aerosoles alfa activos de larga duración, a partir de los niveles máximos permitidos.

El tiempo de medición no supera los 20 minutos. El fondo propio del recorrido de medición no supera los 0,005 s-1. La sensibilidad de la trayectoria de medición al registrar la actividad de fuentes sólidas ejemplares del tipo 1P9 es 0,28 ± 0,02 (s-1Bq-1). La productividad del soplador al llevar una muestra de aire al filtro es (2,5 ± 0,2)10-4 m3/s. El radiómetro se alimenta de baterías recargables o de una fuente de alimentación autónoma externa con un voltaje de (12,5 ± 1,0) V. La corriente máxima consumida de la fuente de alimentación no supera los 0,8 A. Sin recargar, la duración de la batería es suficiente para 100 mediciones. . Dimensiones totales no más de 105x480x360 mm. El peso del radiómetro equipado no supera los 7,5 kg.

El rendimiento del soplador MP-12 se controla mediante un rotámetro flotante. El rendimiento del ventilador se ajusta manualmente mediante un regulador de caudal. El soplador MP-12 consume 450 mA cuando se alimenta a 12 V.

Se sabe que las variaciones en el fondo natural de los aerosoles emisores alfa pueden alcanzar valores que difieren en un orden de magnitud [8]. La dependencia del fondo se observa de la época del año, la hora del día, las condiciones climáticas, los materiales de construcción, etc. En este sentido, el control y detección de aerosoles emisores alfa implica un seguimiento periódico del contenido de aerosoles naturales en interiores. atmósfera, por ejemplo, por el valor de la “energía latente” [7] . El algoritmo para generar una señal de alarma implica comparar el resultado actual con el valor promedio de «energía oculta» calculado en el momento actual. Además, el resultado de la medición actual del valor de «energía latente» debe compararse con los resultados de las mediciones de la tasa de dosis de radiación de fotones y el contenido de aerosoles emisores beta en el aire.

Un filtro que dé un resultado anómalo estadísticamente significativo debe examinarse más a fondo utilizando un espectrómetro alfa o un radiómetro Alfa-3 después de un cierto tiempo de exposición necesario para la descomposición de los aerosoles alfa activos naturales de vida corta. El umbral para medir la actividad volumétrica específica de los aerosoles de nucleidos alfa activos de larga duración es menor cuanto mayor es el tiempo de recogida y recuento de muestras. Por lo tanto, cuando se toma una muestra con un volumen de 1 m3, la duración del muestreo es ~ 70 min; cuando se mide la actividad de la muestra durante 60 min, es posible determinar la actividad volumétrica específica de los aerosoles de alfa activo de larga duración; nucleidos al nivel máximo permisible para el plutonio ~ 0,03 Bq/m3 (~ 8×10-16 Ci/l).

La actividad mínima detectable de los aerosoles de larga duración, que se puede medir rápidamente sin una exposición prolongada de la muestra, se estima de la siguiente manera:

aquí Vfon es la tasa de conteo debida a RaA y RaC’; Sensibilidad del detector electrónico. Si tomamos e=0,2, EROARn=100 Bq, el tiempo de bombeo es de 5 minutos, entonces el valor de la actividad mínima detectable es de 30 Bq. Es decir, solo 5×10-11 g de plutonio en el filtro son suficientes para medir con confianza en el contexto de aerosoles naturales. A una velocidad de bombeo de 20 litros por minuto, la actividad volumétrica mínima detectable del plutonio es ~ 300 Bq/m3.

Así, las mediciones periódicas del contenido de aerosoles alfa activos en el aire interior, realizadas con el radiómetro Alpha-3, permiten detectar concentraciones bajas de radionucleidos emisores de alfa artificiales. Además, el análisis de los resultados de las mediciones conjuntas realizadas en el marco del monitoreo ambiental permite identificar los hechos del uso de aerosoles alfa activos con fines terroristas y el grado de amenaza que representa.

En conclusión, el autor agradece las útiles discusiones y ayuda en el trabajo del Doctor en Ciencias Técnicas. B.V. Polenova, Ph.D. Nikitina V.I., Ph.D. Volkova S.V., empleados del laboratorio 192 del Centro de Investigación Científica “SNIIP” Babich V.G., Salnikova V.N. y Mityunina E.V.

Literatura

1. A. F. Leónov, B.V. Polenov, S.B. Chebyshov. Métodos modernos y medios técnicos para combatir el terrorismo radiactivo. Sistemas y dispositivos ecológicos” No. 5, 2000.
2. I.Ya. Kiselev. Toxicología de los productos de fisión nuclear. ISBN5-225-04468-9.
3. I.Ya. Kiselev. Eliminación de suministros nucleares y su impacto en la salud humana. Seguridad nuclear N° 48 – 49 mayo – junio de 2001. http://npi.ru/nucrep/n48-49/index.htm.
4. NRB-99. http://wdcb.ru/mining/zakon/Content.htm.
5. Nikitin V.I., Tikhonov A.A. Sobre la cuestión de la construcción de la rama radiológica de un sistema de seguridad integrado. //Equipo especial, 2002, No. 3.
6. Instrumentos de protección radiológica – Instrumentos de medición del radón y de los productos de desintegración del radón – Parte 1: Requisitos generales. IEC 61577-1 (2000-08).
7. Markov K.P., Ryabov N.V., Stas K.N. Un método rápido para evaluar el peligro de radiación asociado con la presencia de productos de descomposición del radón en el aire. Energía Atómica, No. 4, 1962, pág. 315.
8. Ruzer L.S. Dosimetría de aerosoles radiactivos. Medición de concentraciones, ingestas y dosis absorbidas. Moscú, 2001.