Автоматизация ядерно-физических измерений при производстве специальной радиационно-защитной одежды для пожарных на АЭС

• Автор: Лифанов, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил.

Глава 1. Обзор исследований
1.1. История вопроса
1.2. Метод неразрушающего радиационного контроля
1.3. Опыт применения радиационного контроля
1.4. Радиоизотопный способ контроля
1.5. Измерительная система на основе ЭВМ
Глава 2. Физические основы контроля РЗС композиционных материалов
2.1. Опыты по установлению защитных свойств КМ
2.2. Параметры для оценки радиационно-защитных свойств КМ
2.3. Универсальность измерений с помощью гамма-спектрометра
Глава 3. Элементы измерительной системы
3.1. Общие сведения
3.2. Схема измерения
3.3. Требования к аппаратуре
Глава 4. Измерительно-вычислительный комплекс
4.1. Аппаратное обеспечение
4.2. Программное обеспечение
4.3. Настройка системы
4.4. Упрощенная схема измерительного комплекса
Глава 5. Краткое описание программ
Глава 6. Оценка ошибок измерений
6.1. Систематические ошибки
6.2. Случайные ошибки
Глава 7. Критерии выборочного контроля продукции
Выводы
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Список приложений
Приложения
Данная работа пополняет список тех исследований, которые направлены на минимизацию риска для жизни и здоровья персонала, занятого ликвидацией последствий аварии на ядерных объектах.
Диссертация посвящена разработке способа контроля радиационно-защитных свойств (РЗС) свинецсодержащих композиционных материалов (КМ), основанного на неразрушающем радиационном методе. Отличительная особенность данного способа контроля состоит в его безопасности, поскольку для просвечивания объекта контроля применяются гамма-источники, имеющие активность, соизмеримую с активностью естественного фона. Безопасность в сочетании с высокой точностью измерений, проводимых в автоматическом режиме с помощью гамма-спектрометра, стала решающим фактором для внедрения данной разработки на швейном производстве и выпуску новых средств индивидуальной защиты (СИЗ)- специальной защитной одежды пожарных, охраняющих АЭС.
* * *
Аварии на АЭС в Виндскейле (1957), Тримайл Айленде (1979), Чернобыле (1986), а также на подводных лодках и ситуация на Кыштыме (1957) показали, что эксплуатация ядерных объектов не исключает риска аварий, связанных с разрушением основной, стационарной, защиты.
Проблема безопасности во всей полноте проявилась во время аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) в 1986 г. Применяемые в то время СИЗ предохраняют органы дыхания, пищеварения и кожу от попадания радиоактивных и химических веществ и предназначены для ведения регламентных работ в условиях нормированного облучения. В аварийных условиях они в значительной мере потеряли свою эффективность. Многие спасатели, прежде всего пожарные, подверглись неконтролируемому облучению.

Анализ данных медицинской статистики, в том числе по лечению моряков атомной подводной лодки К-19 (1961), пожарных ЧАЭС, свидетельствуют о том, что острая лучевая болезнь протекает намного легче, если дополнить существующие СИЗ одеждой из материала, в состав которого включены добавки из тяжёлых металлов [1], [2], [3]. Расчёты и испытания показали, что одежда изолирующего типа с экранирующим эффектом защищает от бета-лучей, а как средство, дополняющее фактор времени, защищает также и от высоко поглощаемого компонента гамма-излучения (энергии до 200 кэВ). При общей поверхностной плотности материала 1 г/см2, по содержанию свинца - 0,5 г/см2 вес СИЗ составит около 20 кг. Такая одежда в условиях радиоактивного заражения типа чернобыльского предотвращает лучевой ожог и снижает дозу проникающего облучения примерно в два раза, а степень поражения снижает на единицу. При аварийном неконтролируемом повышенном облучении она может оказаться единственным средством спасения жизни людей. Новая концепция защиты от излучений, характерных для ядерной аварии, была реализована при создании специальной защитной одежды типа СЗО-1.
Актуальность темы
Спецодежда имеет радиационно-защитные свойства (РЗС), т.е. качество, которое представляет новизну для швейного производства. Серийный выпуск СЗО-1 был невозможен без осуществления непосредственно на швейном производстве контроля РЗС исходных материалов и готовой продукции. Необходимость создания такого контроля и определяет актуальность данной работы.
Цель работы: создать и внедрить автоматизированный измерительновычислительный комплекс (ИВК) для осуществления входного, промежуточного и выходного контроля радиационно-защитных свойств КМ и изделий в условиях малосерийного производства специальной защитной одежды пожарных СЗО-1 (ТУ 17-09-14-353-91), основанного на неразрушающем радиационном методе. При этом
рассматриваются; единственным фактором защиты от жёсткого компонента остаётся время.
С приведёнными в таблице 2.1 расчётными данными совпадают экспериментальные данные, полученные при испытании первых образцов КМ, которые были проведены в условиях радиоактивного загрязнения грунта (мощность дозы 35 Р/час) в районе ЧАЭС в ноябре 1987 г. [14]. Результат эксперимента представлен на рис. 2.2.
Эксперимент состоял из серии испытаний защитных материалов, каждое испытание состояло из двух измерений с экспозицией в течении часа с помощью трех групп по 10 дозиметров типа ДКП-50. Первое измерение проводилось открытыми дозиметрами, второе-дозиметрами, закрытыми защитой из КМ и защитой из свинца. В результате получены значения коэффициента ослабления гамма-дозы (7ЭД излучения реального спектра энергий в зависимости от поверхностной плотности свинца в КМ. Экспериментальные данные нанесены на график в виде точек. Пунктирными линиями обозначена область расчётных значений Ку (с учётом разброса параметров в таблице 2.1) при различных значениях поверхностной плотности свинца в защитном материале при нормальном (по перпендикуляру к поверхности) падении потока излучений на защитный слой. Сплошные линии и штриховка обозначают область значений Ку при равномерном распределённом по площади источнике излучений (с учетом "косых лучей"). Из рисунка видно, что по мере роста содержания свинца в материале (до 0,5 г/см2) наблюдается экспоненциальный рост эффективности защиты до некоторого предела (уменьшение дозы в 1,7-2 раза), определяемого подавлением сильно поглощаемого компонента: мягкого гамма- и рентгеновского излучений. При этом альфа- и бета-излучения задерживаются защитой практически полностью. Увеличение в материале содержания свинца свыше 1 г/см2 не приводит к существенному увеличению защитного эффекта из-за влияния слабо поглощаемого (сильно проникающего) компонента.