Sugárvédelmi felhasználású neutron detektorok metrológiai minőségbiztosítási rendszerének kidolgozása és bevezetése a Paksi Atomerőműben.

Átírás

1 Sugárvédelmi felhasználású neutron detektorok metrológiai minőségbiztosítási rendszerének kidolgozása és bevezetése a Paksi Atomerőműben. Orbán Mihály, Sós János, Károlyi Károly Paksi Atomerőmű Zrt.

2 A metrológiai minőségbiztosítás célja Biztosítani a technológiai mérési funkcióknak, a minőség tanúsítására használt mérőeszközöknek az erőmű biztonságos üzemeltetéséhez elengedhetetlenül szükséges metrológiai megbízhatóságát. Szabályozott módon kell biztosítsa az évi XLV. mérésügyi törvényből fakadó, az erőmű üzemi méréseire, mérő- és vizsgáló eszközeire, használati etalonjaira valamint hiteles anyagmintáira vonatkozó törvényi kötelezettségek teljesülését.

3 A metrológiai minőségbiztosítási tevékenység szabályozása Törvény általi szabályozás évi XLV. Törvény a mérésügyről NAT akkreditált státuszban végzett kalibrálás 127/1991. Kormányrendelet Hitelesítési eljárások MSZ EN ISO / IEC 17025:2005 MSZ EN ISO / IEC 10012:2003 Minőségirányítási kézikönyv Kalibrálási eljárások Társasági szabályozás Irányítási rendszer kézikönyv, Eljárásrendek, végrehajtási utasítások, metrológiai minőségellenőrzési utasítások

4 A mérésügyről szóló évi XLV. törvény szerint a sugárvédelmi dózismérők és a felületi szennyezettség mérők kötelező hitelesítésűek. A metrológiai minőségbiztosítási rendszer hosszú évek óta kidolgozott és jól működik a gamma dózismérők, a felületi szennyezettségmérők (a PA Zrt. Sugárfizikai Labortaóriuma az MKEH Metrológiai Hatóság által hitelesítést helyettesítő minősítésre feljogosított) és a térfogati aktivitásmérők esetében (a Nemzeti Akkreditáló Testület által akkreditált), azonban a sugárvédelmi alkalmazású neutronmérők hitelesítése eddig nem volt megoldott. Ennek oka elsősorban az országos neutron etalon hiánya. Ezt eddig úgy sikerült feloldani, hogy a neutronmérő eszközöket külföldön, metrológiai szakintézményekben kalibráltattuk.

5 A metrológiai minőségbiztosítási tevékenység szabályozása 2 TÖRVÉNYI SZABÁLYOZÁS évi XLV. Törvény a mérésügyről és a végrehajtására kiadott többszörösen módosított 127/1991. (X.9.) Korm. rendelet -Hitelesítési előírások TÁRSASÁGI SZABÁLYOZÁS (eljárásrend, végrehajtási utasítások) -Mérőeszközök minősítése -Joghatással járó mérőeszközök minősítése - Minőség tanúsítására használt nem technológiai mérő- és vizsgálóeszközök metrológiai jóváhagyása (konfirmálása) -Metrológiai minőségellenőrzési utasítások készítése AZ MKEH METROLÓGIAI HATÓSÁG FELJOGOSÍTÁSA ALAPJÁN VÉGZETT HITELESÍTÉST HELYETTESÍTŐ MINŐSÍTÉS -Hitelesítési eljárások NAT AKKREDITÁLT STÁTUSZBAN VÉGZET KALIBRÁLÁS -MSZ EN ISO / IEC 17025:2005, Vizsgáló- és kalibráló laboratóriumok felkészültségének általános követelményei. -MSZ EN ISO / IEC 10012:2003, Mérésirányítási rendszerek (A mérési folyamatokra és a mérőberendezésekre vonatkozó követelmények) -Minőségirányítási kézikönyv -Kalibrálási eljárások

6 Metrológiai minőségbiztosítási rendszer kidolgozása és bevezetése a neutrondozimetriai szakterületen OSART, OAH NBI vizsgálatok feladatokat határoztak meg A régi neutron besugárzó elavult A technológiai késő neutron fluxus mérő rendszer kiváltásra került Új neutron dozimetriai eszközök kerültek beszerzésre A külföldi kalibrálás hosszú távon a magas költség miatt nem tartható A szabványok és előírások megváltoztak A cél egy olyan műszaki megoldás és metrológiai minőségbiztosítási rendszer kidolgozása volt, mely a várható üzemidő hosszabbítás ideje alatt is biztosítja a Paksi Atomerőműben sugárvédelmi célra alkalmazott neutronmérő eszközök adott használatra vonatkozó alkalmasságának igazolását, ugyanakkor eleget tesz a törvényi előírás követelményeinek is

7 868 db A PA Zrt. Sugárfizikai Laboratóriuma által végzett metrológiai minőségbiztosítási tevékenység 2010-ben 45 db 212 db 1552 db Sugárfizikai mérőeszköz minősítése Sugárfizikai mérőeszköz kalibrálása Sugárfizikai mérőeszköz ellenőrzése Sugárfizikai mérőeszköz besugárzása

8 A megvalósítás főbb lépései (1) Neutron dozimetriai etalon hiányából eredő probléma kezelése (OSART feladat), a Pu-Be sugárforrások szolgálati ideje lejárt Vezetői döntés Pu-Be sugárforrások szolgálati idejének meghosszabbítása Új Am-Be neutronforrás beszerzése Műszaki megoldás koncepciójának kidolgozása, elfogadása

9 A megvalósítás főbb lépései 2 A neutron besugárzó felújítása, inaktív próbák elvégzése Külső közreműködők Kiegészítő eszközök beszerzése Neutronforrás csere, aktív próbák elvégzése Metrológiai minőségellenőrzési utasítások kidolgozása, validálása, kísérleti mérések végrehajtása KFKI, Izotóp Intézet Kft, REKKER KKT, Czech Metrology Institute Kötelező hitelesítés alóli felmentés

10 Neutron besugárzó laboratóriumok követelményei 4-ben sugárzó szabványos neutronforrás, megfelelő moderátorok és kollimátorok alkalmazása. Távvezérelt sugárforrás mozgatás és pozicionálás. A szórás minimalizálása a szabadtéri besugárzás közelítésére. A forrás közelében hidrogén tartalmú anyag ne legyen. Könnyű (Al) befogó rendszer, 1 mm-es reprodukálási képességgel. 0,5 m-2,0 m forrás-detektor távolság tartomány biztosítása. Nehézvizes gömb, vagy egyéb termalizátor rendelkezésre állása. ISO hasáb vízfantom személyi dózismérők metrológiai vizsgálatára. Árnyékoló kúpok a terem szórás meghatározására. Sugárvédelmi biztonsági rendszer alkalmazása.

11 A kalibrálásra alkalmazható neutron forrás kiválasztása Az ISO 241 Am -Be, 241 Am-B és 252 Cf sugárforrásokat ajánl kalibrációs célokra. A 239 Pu-Be forrás használata nem ajánlott. Neutron forrás jele Felezési idő évben Fluensátlag energia /MeV Dózisegyenérték átlag energia /MeV Fajlagos forrás erősség a /(s -1 kg -1 ), /(s -1 Bq -1 ), Foton és neutron dózisegyenérték teljesítmény hányados 252 Cf, D 2 O moderált b x Cf x c 241 Am-B(,n) x d 241 Am-Be(,n) x d

12 A neutron besugárzó és kiegészítő eszközei

13 H * p (10 ) A Cseh Mérésügyi Intézet (CMI) által meghatározott referencia értékek Ed E (E)/dt / cm -2 s cm 100 cm 150 cm 200 cm 250 cm E / MeV d * H (10) H p(10) [cm] [µsv/h] [µsv/h] A 20 cm átmérőjű polietilén gömbben elhelyezett 241 Am-Be sugárforrástól adott távolságokon mért spektrumokból számított környezeti és személyi neutron dózisegyenérték teljesítmények

14 H * (10 ) Bizonytalanságok Mennyiség X i Becsült x i (Referencia adat) Standard bizonytalanság u(x i ) Valószínűség szórás Érzékenységi együttható c i bizonytalansághoz Hozzájárulás a standard u(y i ) h * (10, AmBe) 391 psvcm psvcm 2 normális 1.31 Sv/h / (psvcm 2 ) Sv/h B E+7 s -1 ( ) 5.60E+5 s -1 normális 1.30E-5 Sv/hs 7.26 Sv/h T E+5 d 240 d normális 1.90E-5 Sv/h/d Sv/h t 1341 d 0.3 d négyszögletes Sv/h/d Sv/h d négyszögletes Sv/h/cm 0.62 Sv/h 8.90E-5 cm E-6 cm -1 normális 5.10E+4 Svcm/h 0.07 Sv/h F I () normális Sv/h 2.17 Sv/h Sv/h 12.7 Sv/h (2.5 %) Környezeti dózisegyenérték teljesítmény bizonytalanságainak elemzése,legfontosabb komponensek ( csupasz geometria esetén) -fluens környezeti dózisegyenérték átszámítási együttható -a neutronforrás kibocsátási teljesítmény és -az anizotrópia bizonytalansága

15 Metrológiai minőségellenőrzési utasítások (MMU) kidolgozása A Paksi Atomerőműben sugárvédelmi célra alkalmazott neutron mérő műszerek kalibrálásának biztosítására MMU-kat dolgoztunk ki az alábbiak szerint. Megnevezés Azonosító Verzószám. Neutron környezeti dózisegyenérték mérők laboratóriumi kalibrálása MMU Elektronikus személyi neutron dózismérők laboratóriumi kalibrálása MMU A fenti utasítások részletesen tartalmazzák a kalibrálások gyakorlati végrehajtásának módszerét és a kiadott kalibrálási bizonyítványok formátumát.

16 A Paksi Atomerőműben alkalmazott környezeti és személyi neutron dózisegyenérték/teljesítmény mérők

17 [1] A két egymást követő ciklikus kalibrálás közötti évben metrológiai ellenőrzést is végzünk. Neutronmérők ciklikus kalibrálásának munkavolumene Típus Megnevezés összes db szám kalibrálási ciklusidő ALBEDO TLD neutron személyi dózisegyenérték mérő év FHT 752 MAB 500 NM2 B BERTHOLD LB 6411 neutron környezeti dózisegyenérték mérő (REM számláló) 4 db 2 év DMC 2000 GN neutron elektronikus személyi dózisegyenérték mérő 40 db. 2 év

18 A kalibrálási technikák és a mérési eredmények validálása Árnyék-kúp technika, melynek lényege, hogy egy kúp alakú szűrővel a forrásneutronokat a detektortól távol lehet tartani így a szűrő nélküli és szűrővel végrehajtott mérésekből meghatározhatjuk az adott forrásra, detektorra és geometriára érvényes kalibrációs tényezőt.

19 Mérési eredmények FHT-752 LB 6411 d (cm) Mért érték H*(10) [µsv/h] Konvencionális helyes érték H*(10) [µsv/h] konvencionális/mért érték ,2* 629,3 1, ,1* 387,2 1, * 270,2 0, * 202,8 0,952 d (cm) Mért érték H*(10) [µsv/h] Konvencionális helyes érték H*(10) [µsv/h] konvencionális/mért érték ,1* 629,3 1, ,7* 387,2 1, ,3* 270,2 1, * 202,8 1,09

20 Mérési eredmények MGP DMC 2000GN

21 Összefoglalás Az elvégzett mérések igazolták, hogy a neutron besugárzó megfelelő a kitűzött feladatok elvégzésére. Az MMU-k validálása megtörtént. Jelentős költség megtakarítást eredményez. Üzemidő hosszabbítás során is alkalmazható lesz.

22 Köszönöm a figyelmet!