Na temat izotopowych urządzeń pomiarowych powstało sporo kontrowersyjnych opinii, a przecież są to mierniki od wielu dziesięcioleci wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu. Specjaliści posiadający odpowiednią wiedzę, kompetencje i pracujący z tymi miernikami, wskazują jak trwałą i niezawodną metodą jest izotopowa technika pomiarowa. Czy urządzenia izotopowe są zagrożeniem dla życia i zdrowia. Czy jest się czego obawiać?
Odpowiadamy.
Jak działa izotopowe urządzenia pomiarowe?
Na początek przypomnijmy działanie mierników.
Mierniki izotopowe wykorzystują w swojej pracy źródła izotopowe. Układ pomiarowy składa się z nadajnika, czyli źródła promieniotwórczego oraz odbiornika, czyli detektora promieniowania. Źródło emituje promieniowanie, które przechodząc przez mierzone medium ulega częściowemu tłumieniu (osłabieniu) i dociera do detektora. Następnie odpowiednio wykalibrowany przetwornik przelicza moc dawki promieniowania na wartość mierzonego parametru. Urządzenia izotopowe wykorzystują zatem zjawisko tłumienia promieniowania przez mierzone medium w celu określenia interesujących nas parametrów.
Układy izotopowe mogą mierzyć lub sygnalizować poziom, wilgotność, gęstość, masę. Są także wyspecjalizowane układy do pomiaru kaloryczności i/lub popiołowości węgla, czy też zawartości niespalonego węgla w popiele. Możliwy jest również pomiar gramatury papieru lub wełny mineralnej i wiele innych.
Mierniki izotopowe sprawdzają się wszędzie tam, gdzie inne metody nie mierzą skutecznie lub pomiar jest praktycznie niemożliwy. To, na przykład, reaktory i zbiorniki ciśnieniowe z medium o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, czy też z medium agresywnym. To także podajniki pancerne, zgrzebłowe i kubełkowe, rurociągi z mediami ściernymi i agresywnymi, krystalizatory z ciekłą stalą. Innymi słowy – izotopy mierzą wszystko to i wszędzie tam, gdzie inne urządzenia zawiodły, pomiar jest niemożliwy lub wymagana jest kosztowna modyfikacja instalacji.
Niewątpliwym atutem pomiarów izotopowych jest ich bezkontaktowość, czyli brak kontaktu mierzonego medium z elementami urządzenia pomiarowego. Dzięki temu nie ma potrzeby instalacji przyłączy procesowych, brak jest ewentualnych kłopotów z uszczelnieniami, odpornością chemiczną, temperaturową oraz wytrzymałością ciśnieniową.
Jakie źródła promieniotwórcze wykorzystują urządzenia izotopowe?
Najczęściej stosowanymi źródłami promieniotwórczymi w izotopowych urządzeniach pomiarowych są Cs-137 oraz Co-60. Są to źródła, które emitują głównie promieniowanie gamma. Rzadziej stosuje się źródło Am-241 będące emiterem promieniowania alfa. Sporadycznie natomiast stosowane jest źródło Am-241-Be, które emituje promieniowanie neutronowe wykorzystywane między innymi w wilgotnościomierzach neutronowych.
Każde ze wspomnianych źródeł jest źródłem zamkniętym, umieszczonym w podwójnej kapsule ze stali nierdzewnej lub stali
Należy podkreślić, że kapsuła umieszczona jest dodatkowo w pojemniku roboczym. Takie rozwiązanie praktycznie uniemożliwia rozszczelnienie źródła i skażenie terenu. Warto zaznaczyć również to, że w izotopowych urządzeniach pomiarowych wykorzystujemy są bardzo małe ilości (aktywności) tych pierwiastków, potrzebne jedynie do działania układu. Umiejętne, zgodne z zasadami bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej korzystanie z takiego układu jest w pełni bezpieczne dla ludzi i środowiska.
Czym są detektory używane w izotopowych urządzeniach pomiarowych?
Detektory stosowane w izotopowych urządzeniach pomiarowych to liczniki Geigera Mullera, komory jonizacyjne oraz detektory scyntylacyjne. Obecnie najczęściej stosujemy detektory scyntylacyjne, ponieważ posiadają one największą czułość. Mówiąc o największej czułości mamy na myśli to, że dla danej aplikacji przy zastosowaniu scyntylatora, możemy zastosować źródło o aktywności kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt razy mniejszej niż podczas zastosowania licznika Geigera Mullera. Ma to kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa obsługi.
Jak postępować ze zużytym źródłami promieniotwórczymi?
Izotopowe urządzenia pomiarowe są trwałe i można je stosować przez wiele lat. Z naszego doświadczenia wynika, że źródła Co-60 wymienia się co 5 do 15 lat. Cs-137 znacznie rzadziej, co jest konsekwencją jego czasu połowicznego zaniku. Am-241 z czasem połowicznego zaniku ponad 400 lat wydaje się nie do zdarcia. Oczywiście producenci źródeł zalecają ich wymianę co 10 do 15 lat ze względu na bezpieczeństwo, trwałość i szczelność kapsuły. Niemniej jednak, jeżeli urządzenia pracują w dobrych warunkach i nie są narażone na trudne warunki atmosferyczne lub agresywne środowisko pracy, to od użytkownika zależy jak długo będzie te źródła stosował.
Kiedy jednak przyjdzie czas wymiany źródła ze względu na jego niewystarczającą aktywność, ze względu na bezpieczeństwo lub kiedy zdecydujemy się na całkowitą likwidację urządzenia, wtedy należy przekazać izotop do unieszkodliwienia do Zakładu Unieszkodliwienia Odpadów Promieniotwórczych, w skrócie ZUOP. Zadanie takie można zlecić firmie będącej tak zwanym uprawnionym instalatorem. Przez uprawnionego instalatora należy rozumieć firmę, która posiada odpowiednie zezwolenie Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki na instalowanie, transport oraz obsługę urządzeń zawierających źródła promieniotwórcze.
Podsumowując, izotopowa technika pomiarowa niejednokrotnie budzi skrajne emocje. Ci, którzy używają urządzeń izotopowych chwalą je za wyjątkową trwałość i niezawodne działanie przez długie lata. Przeciwnicy z kolei obawiają się promieniowania, które budzi ich wątpliwości odnośnie bezpieczeństwa.
Rozumiejąc te obawy, warto jednak zdecydowanie podkreślić, że aktywności stosowanych źródeł w izotopowych miernikach przemysłowych są znacznie mniejsze niż aktywności źródeł stosowanych w defektoskopii lub w radioterapii – aktywności te potrafi ą być kilka, a nawet kilkadziesiąt tysięcy razy mniejsze.
