Atomerőmű, 1990 (13. évfolyam, 1-12. szám)
1990-07-01 / 7. szám
ATOMERŐMŰ 3 Pr. ^Virágli Elemér: A személyi dozimetriai ellenőrzésről A görbe alatti terület vagy területrész arányos a TL-detektort ért dózissal. A TL-kiértékelö berendezés vázlata látható. (Folytatás az 1. oldalról.) Dóziskorlátozás, dózisellenőrzés A hazai sugárvédelmi előírások, elsősorban a 7/1988. (VII. 20.) SZEM-rendelet a foglalkozásszerűen ionizáló sugárzásokkal dolgozókra évi 50 mSv effektiv dózisegyenértékben korlátozza az elszenvedhető dózist, s ha különleges feladatok nem indokolják, akkor a dózisterhelést egyenletesen kell elosztani. Innen vannak a 4 mSv/hó, 1 mSv/ hét, 0,2m Sv/nap származtatott dóziskorlátok. Természetesen itt is érvényes a sugárvédelem fő alapelve: a dózisterheléseket a dóziskorlátozás ellenére is az ésszerűen legkisebb szinten kell tartani. A paksi atomerőműben sok éves tapasztalatok azt mutatják, hogy az inkorporált radioaktív izotópoktól származó belső sugárterhelés mértéke elhanyagolható, így itt a külső sugárzásoktól származó személyi dózisok ellenőrzésére használt mérőkészülékek elvi működését tekintjük át. Egy fontos megjegyzés még ide kívánkozik. Atomerőművekben a külső sugárterhelés gyakorlatilag teljes egészében a különböző aktív anyagoktól származó gamma-sugárzástól származik. (Talán a főkeringető szivattyúk villamos motorjainak a helyisége az egyetlen olyan hely, ahol reaktorüzem alatt is viszonylag hoszabb ideig tartózkodhatunk, s itt a külső sugárterhelés egy része neutronsugárzástól származik.) Ezért a paksi atomerőműben a külső sugárzásoktól származó személyi dózisok ellenőrzésére gamma-sugárzásra érzékeny detektorokat használunk. A hatósági sugárvédelmi ellenőrzés hivatalos detektora a filmdózismérő. Az operatív sugárvédelmi tevékenység kereteiben használunk még kis ionizációs kamrás személyi dózismérőket (ezeket hívjuk a szakmai zsargonban tolidózismérőnek), termolumineszcens detektorokat (röviden TL-detektorokat). Esetleges baleseti szituációknál szilárdtest nyomdetektor jelzéséből lehet megbecsülni az elszenvedett neutrondózist. A filmdózismérő A fényképészeti filmek érzékenyek ionizáló sugárzásokra, a filmnek ezt a tulajdonságát használjuk fel személyi dózismérési célokra. A film lényegében zselatinba ágyazott 0,2-2 gm átmérőjű ezüst-bromid szemcséket tartalmaz. Ionizáló sugárzás hatására az ezüst-bromid ezüstre és brómra szakad. Az előhívás és fixálás után szabad ezüst marad az átlátszó zselatinrétegben, így az exponált film a fény számára átlátszatlanabbá válik. Ez a feketedés folyamata. A feketedés mérésére fotométert használnak. A kiértékelés során két mérést kell elvégezni:- egy besugárzatlan, de előhívott filmen áthaladó fényintenzitást (I0), majd- egy besugárzott filmen áthaladó fényintenzitást (I). A filmmel végzett dózismérés alapelve a következő; Először ismert dózisok alkalmazásával filmsorozatot készítünk, s előhívás után a dózis függvényében ábrázoljuk a feketedést. Ez a kalibrációs görbe. Ezután az ismeretlen dózissal besugárzott filmek feketedését méljük, s a kalibrációs görbéből a dózis meghatározható. A gyakorlatban a kalibrációs görbe felvételéhez használt filmeket és a személyi dózismérés filmjeit egyszerre hívják elő. Mivel a normál filmek eléggé érzéketlenek az ionizáló sugárzásokra, így azokat érzékenyítik. Ennek technikája: a film mindkét oldalára emulzióréteget visznek fel, s zselatinba fluoreszcens vegyületeket is kevernek. Utóbbi hatására nagyobb lesz a film feketedése. Ezzel a megoldással a 0,2 mSv - 1 SV dózistartományban lehet dózismérést végezni. A tolidózismérő A személyi dózismérők egyik legrégebbike az egyszerűen „tolidózismérő nek” nevezett kis ionizációs kamra, amely napjainkban is számos helyen megtalálható. A tolldózismérők lényegében kis kondenzátor-ionizációs kamrák, s általában gamma-dózis mérésére használhatók. Az ábrán bemutatjuk a legjellegzetesebb típus vázlatos felépítését. A fontosabb részegységek az alábbiak:- fűtőegység (feladata a TL- detektor fűtése),- fotoelektron-sokszorozó (feladata a TL-fény felektormos jelzéssé alakítása),- kifűtési programbeállító (feladata a TL-detektor hőmérséklet-változtatása bizonyos kifűtési program szerint),- kiértékelő elektornika (feladata a TL-fény intenzitásával arányos digitális jelzés előállítása). A személyi dozimetriában használt átlagos TL-detektorokkal a 0,2 mSv - 2 Sv tartományban lehet dózist mérni, de bizonyos feltételek mellett a méréshatár 50-100 Sv-ig is kiterjeszthető. Ezért egy TL- detektorral munkaszintű és baleseti személyi dozimetria is lehetséges. A kifűtött TL- detektorok újra felhasználhatók dózismérésre. A nyomdetektorok Működési elvük röviden a következő: alkalmas anyagokban a nehéz töltött részecskék többé-kevésbé jól definiálható nyomot hagynak, amely megfelelő maróanyag segítségével láthatóvá tehető. A detektor anyaga általában valamilyen műanyag (pl. nitrocellulóz vagy polikarbonát), de felhasználhatók nyomdetektorként egyes üvegféleségek és kristályok is. A maratáshoz a detektor anyagát kioldó vegyületeket használnak: szervetlen kristályokhoz és üveghez fluorsavat, műanyag fóliákhoz 5-6 n nátronlúgot. A dozimetriában a felületegységen keletkező nyomok száma és a dózis között van összefüggés. A nyomdetektorok kiértékelése (=nyomszámlálás) képerősítős mikroszkóppal vagy ún. szikraszámlálóval történik. A nyomdetektorok személyi dozimetriai alkalmazása a neutronsugárzás mérésénél jelentős, hiszen a neutronsugárzást általában kísérő gamma-sugárzásra érzéketlenek. Neutronsugárzás mérésére hasadási fóliákat alkalmaznak, ilyenkor a már említett nyomdetektorokat hasadóanyag-réteggel látják el, ezen a neutronok nehéz töltött részecskéket keltenek (pl. maghasadás révén), s ezek exponálják a nyomdetektort. A hasadási fóliákkal a gyors neutronok fluense mérhető, ebből a dózis kiszámítható. Az alábbi kis táblázat néhány hasadási fóliával elérhető érzékenységi adatot szemléltet: Néhány hasadóanyaggal elérhető érzékenység a nyomdetektorokkal végzett neutronsugárzás mérésekor Neutronenergia MeV Hasadóanyag A várható érzékenység nyom/neutron termikus neutronok természetes urán 3,5 • 10'5 hasadási neutronok természetes urán 4,2 • 10-6 termikus neutronok 235d 3,5 • 10"3 hasadási neutronok 235ö 1,6 • 10-4 Önleolvasós tolldózismérö vázlatos felépítése I - okulár; 2 - objektív; 3 - skálabeosztás (eddig mR vagy R egységben); 4 - ionizációs kamra elektromosan vezető műanyagfallal körülvéve; 5 - elektroszkóp; 6 - szigetelő; 7 - a rendszer kapacitásnövelő kondenzátora; 8 - rugó Az érzékenységi tartomány néhány száz mSv alsó határtól indul, így e hasadási fóliákkal munkaszintű neutrondózisok A dózismérő fő része az a kvarcszálas elektrométer, amely a - 4 - kondenzátor töltésével arányos mértékben kitér. A tolidózismérő leolvasás - 1 - mikroszkóppal történik, amelyen skálabeosztás található. A legújabb tolldózismérőkön már;uSv, mSv egységeket is találunk. A tolidózismérőt használata előtt feltöltjük, az ionizáló sugárzás hatására töltésveszteség lép fel, amely arányos a kamratérfogatot ért gamma-dózissal. Meg kell jegyezni, hogy a feltöltés és a kiolvasás módszereit illetően az alábbi lehetőségek vannak:- feltöltés és kiolvasás készülékkel,- önfeltöltés, önleolvasás,- készülékkel feltöltés, önleolvasás. A tolidózismérők jellemző tulajdonsága az önkisülés, ez a szigetelőanyagokon való töltésveszteség eredménye. A jó tolidózismérő önkisülése kisebb 2%/nap értéknél. A tolidózismérők mérési tartománya kicsi, általában 0, néhány mSv közötti érték. A termolumineszcens (TL) dózismérők A személyi dózismérés legkorszerűbb módszere a termolumineszcens (röviden TL) dozimetria. A termolumineszcens detektorok működési elve röviden a következő. Alkalmas TL-anyagokat ha ionizáló sugárzás hatásának tesszük ki, akkor az így besugárzott anyagot kifűtve fénykibocsátás történik. A TL-anyag által kibocsátott fénymennyiség és a detektort ért dózis között igen széles tartományban lineáris kapcsolat van. A TL-detektálási módszerhez az alábbiak szükségesek: - TL-detektor, - TL-kiértékelő,- ún. hőkezelési eljárások, amelyek a kiértékelés pontosságát növelik. A leggyakoribb TL-anyagok a LiF (lítium-fluorid), CaSCL (kalcium-fluorid), Li2B407 (lítium-borát). A TL-anyagok felfűtése során emittált fényintenzitást a hőmérséklet függvényében ábrázolva a kifűtési görbéhez jutunk (lásd az ábrát). mérése napjainkban még nem lehetséges. Személyi dozimetria a paksi atomerőműben Az erőmű ellenőrzött zónájában dolgozókat a Sugárvédelmi Szolgálat többféle személyi dózismérővel látja el. A dózismérő csomagban 1 db filmdózismérő, 3 db LiF TL- dózismérő és 1 db nyomdetektor-fólia található. A hatósági ellenőrzés detektora a filmdózismérő. Ezek kiértékelése Magyarországon központosított, az OSSKI Filmdozimetriai Szolgálata végzi Budapesten. A filmdózismérés adatai központi nyilvántartásba kerülnek. Pakson a dolgozók a filmdózismérőt 1 vagy 2 hónapig hordják. Kéthavi periódusban cseréljük azon dolgozók filmdózismérőjét, akiknek az évi várható többletbesugárzása nem lépi túl az elsődleges korlát 10%át, azaz 5 mSv effektiv dózisegyenértéket. A PAV-nál 3-3200 személy ellenőrzése történik filmdózismérővel fenti elvek szerint. Tekintve, hogy egy filmdózismérő ára kiértékeléssel együtt 200 Ft, így a vállalat kiadása évente megközelíti a 6 millió forintot. Operatív személyi dózismérőként használjuk egy részt a személyi dózismérő csomagban lévő TL-detektorokat. Ezek jelzését KFKI gyártmányú TL-kiértékelővel méljük. A kiértékelést a SVO Dozimetriai Laboratóriuma végzi. Dozimetriai engedélyes munkáknál a résztvevő dolgozókat tolldózismérővel látjuk el. A tolidózismérő típus D-2, szovjet gyártmányú. A tolidózismérők kiértékelését UI-27 kiértékelővel végezzük, ez lényegében a tolidózismérő ionizációs kamrájában felgyülemlett töltés alapján határozza meg a dózist. A D-2 típusú tolidózismérő mérési tartománya 10 uSv - 2 mSv. Ha egy tolidózismérő a dózisteljesítmény-mérések alapján végzett dózisbecsléshez képest túl kicsiny vagy túl nagy értéket mutat, az illető dolgozó TL-dózismérőjét is kiértékeljük. Az esetek túlnyomó hányadában a TL-detektorok kiértékelése a tolidózismérő hibájára utal. A nyomdetektorok jelentősége nukleáris balesetnél lépne előtérbe, bízzunk benne, hogy alkalmazásukra nem lesz soha szükség. Összefoglalóan megállapíthatjuk, hogy a Paksi Atomerőműben dolgozók személyi dozimetriai ellátottsága átlagos színvonalú. A TL-detektoros személyi dozimetriai ellenőrzés a korszerű méréstechnikát képviseli, nem mondható el ez a szovjet gyártmányú tolidózismérőkről. Karbantartásuk kemény munkát igényel, elöregedésük miatt egyre többet kell kivonni a forgalomból. Meg kéne vizsgálni egy számítógépes beléptetési rendszerrel kombinált személyi dózisellenőrző rendszer kiépítésének lehetőségét, amely a nyugati erőművekben már mindenütt elterjedt. Néhány TL-anyag kifütési görbéje
