УДК 669:621.039.7
РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ СЫРЬЯ, МЕТАЛЛОЛОМА, ПРОДУКЦИИ И ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
© Н.П.Валуев, Ю.В.Мойш, Н.В.Никоненков, В.А.Углов
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина»
На предприятиях металлургической отрасли концентрируется значительное количество радиоактивных веществ: используются материалы с повышенным содержанием радионуклидов, эксплуатируются тысячи радиоизотопных устройств, переплавляются десятки миллионов тонн металлолома, поступающего из различных отраслей, в том числе атомной промышленности, оборонного и нефтегазового комплексов. В последнее время поток радиоактивных металлоотхо-дов значительно возрос в связи с демонтажем и утилизацией большого количества ядерно-энергетических установок и атомных подводных лодок, выработавших свой ресурс. В связи с этим существует постоянная угроза радиоактивного загрязнения материалов, продукции и отходов металлургического производства.
Безопасность производства и готовой продукции может быть достигнута путем проведения эффективного радиационного контроля.
Контроль сырья с повышенным содержанием природных радионуклидов. К таким материалам относятся бокситы, огнеупорные глины, шамот, маг-незиты, легирующие добавки с редкоземельными компонентами, рудные концентраты ниобия, тантала, циркония, гафния, вольфрама, а также продукты их переработки. В указанных материалах присутствует повышенное количество природных радионуклидов ториевого и уранового семейств. Установлена следующая классификация сырья и материалов по эффективной удельной активности природных радионуклидов (кБк/кг): 1-й класс - не более 0,74; 2-й класс - 0,74-1,5; 3-й класс - 1,5-4,0; 4-й класс - свыше 4.
Согласно санитарным правилам СП 2.6.1.798-99 и СП 2.6.1.1292-03 предприятия, использующие эти материалы, должны проводить входной радиационный контроль поступающего сырья и выходной контроль выпускаемой продукции. Методики радиационного контроля должны обеспечивать:
- определение значений удельной активности в пробах материала суммарной относительной погрешностью не более 20%;
- измерение мощности дозы гамма-излучения на расстоянии 0,1 м от поверхности материала с нижней
§ границей диапазона измерения не выше 0,1 мкГр/ч. ? Оценку радиационной опасности при входном
» контроле сырья производят путем дозиметрических Iизмерений транспорта с сырьем. Возможно исполь-| зование переносных и стационарных приборов до-< зиметрического контроля. С помощью переносного 5 прибора оператор обследует внешнюю поверхность
транспортного средства, фиксируя величину превышения мощности дозы транспорта с сырьем относительно фона (надфоновую мощность дозы). Для сырья 1-го класса надфоновая мощность дозы не превышает 0,35 мкЗв/ч; для 2-го класса - 0,7 мкЗв/ч; для 3-го класса - 2 мкЗв/ч; для 4-го класса - более 2 мкЗв/ч.
При дозиметрическом контроле с использованием переносных приборов целесообразно применять высокочувствительные дозиметры-радиометры ДКС-96 и МКС-АТ1117М (табл. 1).
Контроль с помощью переносных приборов осуществляется путем измерения надфоновой мощности дозы в 5-7 точках с каждой стороны по длине транспортного средства с сырьем. Перед контролем измеряется величина мощности дозы фона. Количество измерений фона должно быть не менее пяти для обеспечения погрешности измерения не более 0,02 мкЗв/ч. Результаты измерения усредняются. В одной точке транспортного средства должно быть произведено не менее трех измерений с последующим усреднением результатов. В этом случае погрешность измерения надфоновой мощности дозы в каждой точке транспортного средства не превышает 0,05 мкЗв/ч. С учетом того, что на измерение в одной точке затрачивается не менее 10 с, процедура такого контроля достаточно трудоемка; при этом требуются специально подготовленные работники - дозиметристы, постоянно занятые на этих работах.
Контроль с помощью стационарных систем дозиметрического контроля осуществляется автоматически: транспортное средство перемещается между стационарно установленными детекторами гамма-излучения. Время контроля транспортного средства не превышает 8-10 с. Система автоматически сигнализирует о превышении мощности дозы излучения сырья определенной для данного класса сырья величины. Характеристики стационарной системы дозиметрического контроля СИММЕТ, которая применяется на ряде металлургических предприятий для входного контроля сырья и металлолома, представлены в табл. 2.
В случае, если значение надфоновой мощности дозы излучения сырья близко к 0,7 мкЗв/ч и выше, для уточнения класса материала проводят измерение эффективной удельной активности пробы сырья с помощью сцинтилляционных гамма-спектрометров, характеристики которых представлены в табл. 3.
Контроль металлолома. Источником поступления техногенной радиоактивности в металлургическое
Таблица 1. Характеристики переносных дозиметров-радиометров
Характеристика ДКС-96 МКС-АТ1117М
Диапазон измерения мощности эквивалентной дозы, мкЗв/ч Энергетический порог регистрации, кэВ 0,03-15 20 0,1-30 20
Габаритные размеры детектора, мм 13 88x400 О (Л 60x320 1 о
Масса, кг Габариты приборного пульта, мм 2,0 90x80x200 1 о 1,2 233x85x67 Г\ Q
Масса, кг Рекомендуемое время измерения при измерении мощности эквивалентной дозы гамма-излучения (с), не менее 1,2 10 0,8 12
Таблица 2. Характеристики стационарной системы дозиметрического контроля СИММЕТ
Диапазон измерения надфоновой мощности дозы излучения, мкЗв/ч 0,01 - 5,0
Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения, % ±25
Энергетическая зависимость чувствительности, % ±30
Пределы допускаемой дополнительной погрешности ±20
при изменении температуры от -40 °С до +40 °С, %
Порог обнаружения (нЗв/ч), не более 4 OiVl., Л ! V \ ; ■ ') 1 \l \
Габаритные размеры детектора (мм), не более Масса детектора (кг), не более 800X400X200 40
Производительность контроля, т/мин до 100
Таблица 3. Характеристики сцинтилляционных гамма-спектрометров
Характеристики спектрометров «Прогресс-гамма» «Мультирад-гамма»
Относительное энергетическое разрешение на линии 661 кэВ, % 8,5 8,5
Энергетический диапазон, МэВ 0,2-3,0 0,05-3,0
Минимальная измеряемая активность на один образец, Бк по 232^ 7 7
по 226Ьа 8 8
по 40К 40 40
по 137Cs 3 3
Основная погрешность измерения, % 30 1 тп 10
Масса со свинцовой защитой, кг Потребляемая мощность, Вт 1/0 400 120 200
Диапазон рабочих температур, °С + 10 + +40 + 10 -г- +40
производство является металлолом, загрязненный радиоактивными веществами. К настоящему времени накоплено несколько миллионов тонн радиоактивных металлоотходов, эксплуатируется свыше миллиона различных радиоизотопных устройств, более 100 тыс. ра-дионуклидных источников ежегодно выводятся из эксплуатации. По данным EPA-US (Агентства по защите окружающей среды США) более 30 тыс. источников находится вне регулирующего контроля, т.е. являются «бесхозными». Значительная часть этих источников попадает в металлолом, создавая темсамым серьезную опасность для металлургического производства.
При попадании радионуклидов в плавильный агрегат происходит загрязнение металлопродукции, отходов производства, оборудования, территории предприятия, выброс в атмосферу значительного количества радиоактивных веществ, переоблучение работников и населения. В мире было зарегистрировано в общей сложности 39 случаев смерти и 226 случаев
серьезных заболеваний, произошедших в результате инцидентов с «бесхозными» радиоактивными источниками. При ликвидации последствий радиационных инцидентов предприятие останавливается на срок до одного месяца.
За последнее десятилетие число радиационных инцидентов на металлургических предприятиях превысило 300. По сведениям американской комиссии по ядерному регулированию, затраты на ликвидацию последствий таких инцидентов на малых и средних металлургических предприятиях составляют от 5 до 30 млн долл.; на больших предприятиях ущерб оценивается в 100 млн долл. §
Основными средствами обнаружения радиоактив- « ности металлолома являются стационарные системы § контроля, переносные приборы и крановые системы. • Контроль осуществляется при приемке металлолома, | при подготовке партии лома к реализации, перед реа- < лизацией загруженных металлоломом транспортных 5
Таблица 4. Сравнительные характеристики стационарных и переносных приборов для контроля металлолома
Характеристика Стационарная система Переносной прибор
Чувствительность детектора, с-1 на 1 нЗв/ч 15-60 0,2-2
Предел обнаружения, нЗв/ч 4-8 1 г\-3 1 г\-4 20-100 1 1 Л
Количество ложных тревог при контроле одной партии лома Относительная величина мощности надежно обнаруживаемых 10 3—10 4 1 1-10 4
системами источников, расположенных на глубине 1 м в массиве лома 1 С г\ о г\ с.
Скорость контроля, м/с Производительность контроля, т/с 1-5 2-3 ОППП 0,2-0,5 0,01-0,02 1 ПППП 1 о ппп
Ежегодные затраты на проведение контроля, долл. Обслуживающий персонал 3000 Не требуется 10000-12000 Требуются специально подготовленные работники
Документирование результатов контроля Автоматическое без участия оператора Осуществляется оператором
Таблица 5. Характеристики некоторых стационарных систем радиационного контроля
Система (производитель)
Параметры СИММЕТ Янтарь 2 Л РПС-1 Bicron
(ЦНИИчермет) (фирма «Аспект») (Украина) (США)
Минимальное приращение мощности дозы излучения
источника над фоном, надежно выявляемое системой, нЗв/ч 3-4 3-4 7-8 4-5
Вероятность ложных тревог < 10-4 < 10-3 < 10-3 < 10-4
Возможность идентификации
обнаруженной радиоактивности + - - -
Возможность измерения величины надфоновой мощности
дозы излучения контролируемого объекта + - - -
Масса блока детектирования, кг 40 220 50 250
средств. Производственному контролю подлежит весь поступающий в организацию металлолом.
Переносные приборы содержат, как правило, выносной блок детектирования и приборный модуль, служащий для обработки и регистрации информации, поступающей с блока детектирования. Процесс контроля лома с помощью мобильных приборов осуществляется оператором-дозиметристом, который обследует партию лома, перемещая прибор от одной то
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.