МИ 2134-91. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Ведомственный нормативный документ. Измерители полевой эквивалентной дозы и мощности полевой эквивалентной дозы нейтронного излучения. Методика поверки

(утв. и введена в действие НПО «ВНИИФТРИ» 09.11.1990)

Утверждаю Зам. генерального директора НПО «ВНИИФТРИ» Ю. Н. Брегадзе 9 ноября 1990 года

РЕКОМЕНДАЦИЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ВЕДОМСТВЕННЫЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

ИЗМЕРИТЕЛИ ПОЛЕВОЙ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ И МОЩНОСТИ ПОЛЕВОЙ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МИ 2134-91

Группа Т88.11

Дата введения 1 июля 1991 года

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА: НПО «Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений» (НПО «ВНИИФТРИ»)

РАЗРАБОТЧИКИ: П.Ф. Масляев, канд. техн. наук

2. УТВЕРЖДЕНА И ВВЕДЕНА в действие НПО «ВНИИФТРИ» 09.11.1990 г.

3. ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ВНИИМС

4. ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на которые дана ссылка	Номер пункта, подпункта рекомендации
ГОСТ 8.207-76	5.3.4.3, 5.3.4.6, 5.3.4.7
ГОСТ 8.347-79	2.1
ГОСТ 8.355-79	5.3.4.5
ОСП-72/87	3.1
НРБ-76/87	3.1

Настоящая рекомендация распространяется на измерители нейтронного излучения (далее — измерители), предназначенные для измерения полевой эквивалентной дозы и мощности полевой эквивалентной дозы нейтронного излучения в диапазоне мощности полевой эквивалентной дозы (5·10-10 — 10-5) Sv/S, и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

1. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

1.1 При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции:

внешний осмотр (п. 5.1);

опробование (п. 5.2);

определение основной погрешности (п. 5.3).

2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

2.1 При проведении поверки применяют следующие средства поверки:

Источник нейтронов, в качестве которого используют:

• установку с комплектом Pu-Be и (или) Cf-252 радионуклидных источников нейтронного излучения, позволяющую изменять расстояние между центром источника и эффективным центром блока детектирования в диапазоне 100 — 2000 мм с погрешностью +/- 1 мм и содержащую поглощающий конус для учета рассеянного излучения (например, установка типа КИС-НРД-МБ), аттестованную по мощности эквивалентной дозы нейтронного излучения в диапазоне (5·10-10 — 10-6) Sv/S — в открытой геометрии;
• установку с коллиматором и комплектом изотопных нейтронных Pu-Be и (или) Cf-252 радионуклидных источников нейтронного излучения (например, установки типа УКПН-1М или типа КИС-НРД-МБм), создающую коллимированное поле нейтронов, аттестованную по мощности эквивалентной дозы нейтронного излучения в диапазоне (5·10-10 — 10-6) Sv/S;
• нейтронный генератор (например, НГ-150 или НГ-160), аттестованный по мощности эквивалентной дозы в диапазоне (5·10-8 — 10-5) Sv/S и имеющий систему стабилизации потока нейтронов и систему мониторирования плотности потока нейтронов.

Погрешность аттестации источника нейтронов не должна превышать значений, установленных в ГОСТ 8.347-79.

Образцовые нейтронные дозиметры 1-го и 2-го разрядов по ГОСТ 8.347-79.

Тип установки для поверки выбирают в зависимости от типа поверяемого измерителя и от метода определения основной погрешности.

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1. При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности, соответствующие нормам радиационной безопасности (НРБ-76/87) и основным санитарным правилам (ОСП-72/87).

4. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

4.1 При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

температура окружающей среды (20 +/- 5) °C;

относительная влажность воздуха (60 +/- 15)% при 20 °C;

атмосферное давление 101,3 +/- 4 кПа;

напряжение питания сети (220 +/- 4,4) В частотой 50 Гц.

4.2. Средства измерений подготавливают к работе в соответствии с требованиями НТД на них.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

5.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре должно быть установлено:

• соответствие комплектности поверяемого измерителя требованиям НТД;
• наличие свидетельства о предыдущей поверке (при периодической поверке);
• наличие шкалы в единицах соответствующих величин; наличие маркировки на приборе и блоках детектирования;
• отсутствие на приборе и блоках детектирования загрязнений, дефектов и механических повреждений, влияющих на его работу.

При наличии условной шкалы в НТД на измеритель должны быть приложены градуировочные графики или указаны коэффициенты преобразования для перевода показаний прибора в единицы полевой эквивалентной дозы и ее мощности.

5.2 Опробование

Проверяется работоспособность измерителя и блоков детектирования в соответствии с НТД на него.

5.3 Определение основной погрешности

5.3.1. Основную погрешность определяют одним из следующих методов: прямых измерений при поверке в коллимированном поле нейтронов; в открытой геометрии; с использованием источника нейтронов на основе нейтронного генератора (НГ); методом сличения при помощи компаратора.

5.3.2 Основную погрешность определяют для:

• образцовых приборов 1-го разряда — при трех значениях измеряемой величины, лежащих в интервалах 0,3 — 0,4; 0,5 — 0,6 и 0,8 — 0,9 от значения верхнего предела каждого поддиапазона;
• образцовых приборов 2-го разряда — при двух значениях измеряемой величины, лежащих в интервалах 0,4 — 0,5 и 0,7 — 0,9 от значения верхнего предела каждого поддиапазона;
• рабочих приборов — при одном значении измеряемой величины, лежащем в интервале 0,5 — 0,8 от значения верхнего предела каждого поддиапазона.

5.3.3. Для каждого значения измеряемой величины проводят не менее 15 наблюдений для образцовых средств измерений и не менее пяти — для рабочих средств измерений.

При поверке дозиметров однократного пользования для получения требуемого числа наблюдений берут соответствующее число дозиметров и с каждым из них проводят одно наблюдение измеряемой величины.

5.3.4. Определение основной погрешности при поверке методом прямых измерений в коллимированном поле нейтронов, в открытой геометрии с использованием источника нейтронов на основе НГ.

5.3.4.1. Основную погрешность поверяемого измерителя определяют сравнением его показаний HRn, в определенной точке поля аттестованного нейтронного источника с известным значением полевой эквивалентной дозы HR или ее мощности в этой точке.

5.3.4.2. Значения измеряемой величины , требуемые по п. 5.3.2, получают изменением расстояния между источником нейтронов и блоком детектирования измерителя.

При поверке с использованием источника нейтронов на основе ИГ для получения требуемых значений измеряемой величины допускается изменение тока дейтонов.

5.3.4.3. Расстояние от центра источника нейтронов до эффективного центра измерителя, необходимое для получения требуемого по п. 4.3.2 значения полевой эквивалентной дозы , определяют по формуле:

R = (R_{0} - \Delta R) \sqrt{\frac{H_{*0} \cdot K_{1} \cdot K_{2}}{H_{*R}}} + \Delta R, (1)

где R0 — расстояние, соответствующее значению измеряемой величины H*0, которое записано в свидетельстве об аттестации источника нейтронов;

\Delta R — поправка на смещение положения эффективного центра источника нейтронов, которую при поверке в открытой геометрии и с использованием источника нейтронов на основе НГ принимают равной нулю, а при поверке в коллимированном поле нейтронов берут из приложения 1;

H*R — требуемое по п. 4.3.2 значение измеряемой величины;

K1 — коэффициент, который при поверке с использованием источника нейтронов на основе НГ принимают равным единице, а при поверке в коллимированном поле нейтронов и в открытой геометрии рассчитывают по формуле

K_{1} = e^{- 0,693T}, (2)

где T — период полураспада радионуклидного источника нейтронов (Приложение 1);

t — время, прошедшее с момента аттестации образцового источника до момента проведения поверки;

K2 — коэффициент, который при поверке в коллимированном поле нейтронов и в открытой геометрии принимают равным единице, а при поверке с использованием источника нейтронов на основе НГ рассчитывают по формуле

K_{2} = \frac{P}{P_{0}} , (3)

где P0 — показание монитора, соответствующее значению H*0, записанное в свидетельство об аттестации источника нейтронов;

P — среднее арифметическое значение результатов наблюдений (по ГОСТ 8.207-76) величины, измеряемой монитором, полученное при измерении поверяемым измерителем в данной точке поля нейтронов.

Если рассчитанное расстояние R меньше трех поперечных линейных размеров чувствительного объема блока детектирования или меньше пяти диаметров радионуклидного источника нейтронов или диаметра мишени НГ, то берут радионуклидный источник нейтронов с большим значением мощности полевой эквивалентной дозы нейтронного излучения или увеличивают ток дейтонов на мишени НГ.

5.3.4.4. При изменении тока дейтонов на мишень НГ значение измеряемой величины H*R в определенной точке поля нейтронов рассчитывают по формуле:

H_{*R} = H_{*0} \cdot K_{2}, (4)

где H*0 — значение полевой эквивалентной дозы в данной аттестованной точке поля нейтронов (из свидетельства об аттестации источника нейтронов).

5.3.4.5. Блок детектирования поверяемого измерителя последовательно помещают в поле источника нейтронов в точку с известным значением измеряемой величины . При этом положение эффективного центра блока детектирования должно совпадать с положением этой точки. Если положение эффективного центра блока детектирования не указано в НТД на поверяемый измеритель, то его определяют по ГОСТ 8.355-79.

5.3.4.6. Для каждого значения измеряемой величины проводят требуемое по п. 5.3.3 число наблюдений измеряемой величины.

Среднее значение результатов наблюдений и оценку среднего квадратического отклонения результата измерения соответствующей величины определяют в соответствии с ГОСТ 8.207-76. За результат измерения принимают среднее значение результатов наблюдений соответствующей величины.

5.3.4.7. При поверке в открытой геометрии и с использованием источника нейтронов на основе НГ в точках поля нейтронов, в которых вклад рассеянного нейтронного излучения в измеряемую величину превышает 1/3 погрешности поверяемого измерителя, указанной в НТД на поверяемый измеритель, проводят дополнительное измерение соответствующей величины с использованием поглощающего конуса, представляющего собой усеченный конус высотой не менее 45 см из полиэтилена (парафина) с 5% содержанием бора по весу.

Поглощающий конус устанавливают меньшим основанием вплотную к поверхности радионуклидного источника нейтронного излучения или внешнего среза мишенного блока НГ так, чтобы исключить попадание нерассеянного нейтронного излучения в чувствительный объем блока детектирования.

Далее — по п. 5.3.4.6.

За результат измерения принимают разность средних значений результатов наблюдений соответствующих величин, измеренных без поглощающего конуса и с поглощающим конусом.

5.3.5 Определение основной погрешности при поверке методом сличения при помощи компаратора

5.3.5.1. В качестве компаратора используется нейтронный источник, тип которого совпадает с типом нейтронного источника, применяемого при аттестации образцового дозиметра, и соответствующий по диапазону измеряемой величине.

Отношение мощности поглощенной дозы сопутствующего гамма-излучения к мощности поглощенной дозы нейтронного излучения не должно превышать двух.

5.3.5.2. В определенную точку поля источника нейтронов, соответствующую значению измеряемой величины по п. 5.3.2, последовательно помещают образцовый и поверяемый дозиметры так, чтобы в каждом случае эффективный центр блока детектирования прибора совпадал с положением этой точки.

Проводят требуемое по п. 5.3.3 число наблюдений измеряемой величины образцовым и поверяемым дозиметрами, определяют средние значения результатов наблюдений и их принимают за результаты измерения HRc и HRn соответственно образцовым и поверяемым дозиметрами.

5.3.6. При поверке, кроме выполнения операций, требуемых по п. 1.1, допускается проводить проверку линейности и соотношения поддиапазонов поверяемого измерителя, если это предусмотрено в НТД. Проверка осуществляется одним из следующих методов: подобия радиационного поля; эквивалентного радиационного поля; эквивалентного электрического сигнала.

При этом хотя бы на одном из поддиапазонов поверяемого измерителя должна быть определена погрешность по п. 5.3.4 или по п. 5.3.5.

5.3.6.1. Метод подобия радиационного поля применяют с использованием набора аттестованных источников нейтронов с различными значениями потока нейтронов или соответствующих измеряемых величин.

5.3.6.2. Метод эквивалентного радиационного поля применяют при поверке измерителей, имеющих достаточную чувствительность для регистрации ионизирующих излучений, отличных от нейтронного излучения.

5.3.6.3. Метод эквивалентного электрического сигнала применяют при поверке измерителей, имеющих вход для электрического сигнала и изменение показаний которых пропорционально изменению значения величины, характеризующей соответствующий электрический сигнал.

Согласование источника электрического сигнала и входа измерителя проводят в соответствии с требованиями НТД на поверяемый измеритель.

5.3.6.4. Проверку по п. 5.3.6.1 - 5.3.6.3 проводят в соответствии с требованиями НТД на поверяемый измеритель конкретного типа.

5.3.7 Определение доверительной границы основной погрешности поверяемого измерителя

Доверительную границу основной погрешности поверяемого измерителя в процентах определяют по формуле:

\delta = K \cdot \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{m} \theta_{i}^{2}}{3} + 10^{4} \cdot S_{j}^{2}} , (5)

где K — коэффициент, зависящий от соотношения случайной и неисключенной систематической погрешности и доверительной вероятности по ГОСТ 8.207-76;

\theta_{i} — составляющая неисключенной систематической погрешности в процентах (вид и количество \theta_{i} зависит от метода поверки и приведены в табл. 1);

m — число составляющих неисключенной систематической погрешности;

Sj — оценка случайной составляющей погрешности, рассчитываемая в зависимости от метода поверки по формулам, приведенным в табл. 1. Коэффициент 104 используют для перевода значений S_{j}^{2} в проценты.

Таблица 1

Метод поверки	Составляющие систематической погрешности	Формула для расчета оценки случайной составляющей погрешности
1. В коллимированном поле нейтронов	\theta_{1} , \theta_{2} , \theta_{5} , \theta_{6}
2. В открытой геометрии:
- с использованием поглощающего конуса	\theta_{1} , \theta_{2} , \theta_{5} , \theta_{6}
- без использования поглощающего конуса	\theta_{1} , \theta_{2} , \theta_{5} , \theta_{6}	S2 = S1
3. С использованием источника нейтронов на основе нейтронного генератора	\theta_{1} , \theta_{2} , \theta_{5} , \theta_{6}
4. Сличение при помощи компаратора	\theta_{1} , \theta_{6}	S5 = S1
5. Метод подобия радиационного поля	\theta_{1} , \theta_{3} , \theta_{6}
6. Метод эквивалентного радиационного поля	\theta_{1} , \theta_{3} , \theta_{6}	S7 = S6
7. Метод эквивалентного электрического сигнала	\theta_{1} , \theta_{4} , \theta_{6}	S8 = S6

Обозначения, принятые в табл. 1:

\theta_{1} — погрешность образцового средства измерения;

\theta_{2} — погрешность определения расстояния;

\theta_{3} — погрешность аттестации источников ионизирующего излучения, используемых в методе подобия радиационного поля и методе эквивалентного радиационного поля;

\theta_{4} — погрешность источника электрического сигнала;

\theta_{5} — погрешность, связанная с ослаблением нейтронов в воздухе;

\theta_{6} — погрешность измерения времени облучения, имеющая место только при поверке измерителей эквивалентной дозы.

Примечания: 1. При расстояниях от источника нейтронов R > 2 м в результат измерения вносят поправку C = e^{\Sigma(R - R_{0})} , где \Sigma — макроскопическое сечение ослабления нейтронов (для рекомендуемых Pu-Be и Cf-252 радионуклидных источников \Sigma = 9 \cdot 10^{- 3}\text{м}^{- 1} ).

Если (R — R0) < 1 м, то \theta_{5} \leq 1\% .

При поверке измерителей с основной погрешностью более 10% погрешностью \theta_{5} пренебрегают.

2. Погрешностью \theta_{6} пренебрегают, если она не превышает 1%.

\overline{\text{Н}_{*}} — среднее арифметическое значение результатов наблюдений измеряемой величины при поверке по п. 5.3.4 и п. 5.3.5;

S — оценка среднего квадратического отклонения результата измерения измеряемой величины при поверке по п. 5.3.4;

Sk — то же при использовании поглощающего конуса;

Sp — оценка среднего квадратического отклонения результата измерения величины, измеряемой монитором при поверке по п. 5.3.4;

Sd — оценка случайной составляющей погрешности принимающая значения S1, S2 ... S5 в зависимости от метода поверки по п. 5.3.4 и п. 5.3.5;

Sf — оценка среднего квадратического отклонения результата измеряемой величины при поверке по п. 5.3.6;

\overline{\text{Н}_{*f}} — среднее арифметическое значение результатов наблюдений измеряемой величины при поверке по п. 5.3.6.

Оценка среднего квадратического отклонения результата наблюдения и оценка среднего квадратического отклонения результата измерений — по ГОСТ 8.207-76.

5.3.8. Доверительная граница основной погрешности поверяемого измерителя не должна превышать значений, указанных в НТД на него.

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Относительное отклонение результатов измерений в процентах определяют по формуле

\delta_{\Delta} = | \frac{H_{*Rn} - H_{*R0}}{H_{*R0}} | \cdot 100, (6)

где H*R0 — результат измерения образцовым измерителем;

H*Rn — результат измерения поверяемым измерителем.

Измеритель запрещают использовать, когда \delta_{\Delta}>\delta_{0} . Если в НТД на поверяемый измеритель не предусмотрено изменение чувствительности, допускается при периодической поверке для образцовых измерителей, и, в обоснованных случаях, для рабочих измерителей определять коэффициент KD по формуле

K_{D} = \frac{H_{*R_{0}}}{H_{*R_{n}}} . (7)

Значение коэффициента KD записывают в свидетельство о поверке. В дальнейшем при использовании измерителей результаты измерения следует умножить на коэффициент KD.

7. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

7.1. Положительные результаты государственной первичной поверки оформляют записью в паспорте, удостоверенной подписью поверителя.

7.2. Положительные результаты периодической поверки оформляют выдачей свидетельства. Форма свидетельства приведена в приложении 2.

7.3. Измерители, не удовлетворяющие требованиям настоящей рекомендации, к выпуску из производства и применению не допускают. Свидетельство о предыдущей поверке аннулируют и в паспорт заносят запись о непригодности измерителя.

Приложение 1

ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА T РАДИОНУКЛИДА ИСТОЧНИКА И ПОПРАВКА НА ПОЛОЖЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ЦЕНТРА ИСТОЧНИКА В ТИПОВОМ КОЛЛИМАТОРЕ УСТАНОВОК КИС-НРД-МБм, УКПН-1, УКПН-1М

Тип радионуклидного источника нейтронного излучения	\Delta R	T, годы
239Pu-Be	0,022	24400
238Pu-Be	0,022	87,7
252Cf	0,015	2,64

Примечание. Поток 239Pu-Be — нейтронного источника может возрастать с течением времени за счет накопления трансурановых нуклидов в источнике.

Приложение 2

ФОРМА СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОВЕРКЕ

Измеритель нейтронного излучения типа ____________________ N __________

принадлежащий (предприятию) _______________________________________________

поверен методом ___________________________________________________________

на установке ______________________________________________________________

в диапазоне от _____________________________ до ___________________________

с использованием нейтронного источника ____________________________________

Доверительная граница основной погрешности измерителя при доверительной вероятности P = 0,95 не превышает _________________________________________

Для получения действительных значений _________________________________ (наименование измеряемой величины) умножить на коэффициент K = _______________________________________________

Показание измерителя при контроле чувствительности должно составлять ____________________________ на поддиапазоне ______________________________

Срок действия свидетельства до ________________________________________

Поверку проводил ____________________________ (Ф.И.О.)

---