ESTACIÓN DE IDENTIFICACIÓN Y MEDIDA EN TIEMPO REAL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL GAMMA MEDIANTE ESPECTROMETRÍA SOBRE FILTRO DE PAPEL.

Estación de medida de la radiactividad ambiental gamma con un detector (5) con capacidad de realizar espectrometría gamma,

enfrentado a un filtro de papel continuo (2). Gracias a la descarga de un determinado volumen de aire sobre el filtro mediante una bomba de aspiración es posible aumentar la concentración de isótopos radiactivos cerca del detector (4), de manera que la identificación de los isótopos gamma y cuantificación de su concentración de actividad se hace más precisa, reduciéndose la actividad mínima detectable.

Estación de identificación y medida en tiempo real de la radiactividad ambiental gamma mediante espectrometría sobre filtro de papel

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo para identificar isótopos radiactivos emisores gamma y medir su concentración de actividad en aire. En particular, el dispositivo comprende un detector de centelleo inorgánico capaz de realizar espectrometría gamma y de proporcionar información acerca del espectro energético de los isótopos emisores gamma depositados en un filtro de papel.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidos en el estado de la técnica numerosos dispositivos para la detección de radiactividad mediante cristales de centelleo inorgánicos. Ejemplos de los mismos se pueden ver en las solicitudes de patente CN201662623 y US 3781562 B1. En el primero se describe una sonda de LaBr3 que se usa para medir la radiación ambiente. En el segundo, un cristal de NaI es utilizado para medir radiación producida por efecto Mössbauer. El uso de detectores de centelleo tiene la ventaja de que gracias a ellos se puede realizar un análisis espectrométrico de las señales recibidas. Sin embargo, no existe hasta la fecha un aparato capaz de medir la radiación ambiental en tiempo real, proporcionando una identificación de los posibles isótopos radiactivos gamma y una cuantificación precisa de su concentración de actividad.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención tiene por objeto proporcionar una estación de medida de la radiactividad ambiental en tiempo real que permita una mayor precisión en la identificación de los isótopos emisores de partículas gamma, en la cuantificación de su concentración de actividad y de sus límites de detección. Para ello, la estación está provista de un detector (5) para la realización de espectrometría gamma (que comprende un cristal de centelleo inorgánico y un fotomultiplicador) , un filtro de papel continuo (2) y una bomba de aspiración. Gracias al caudal de aire generado por una bomba de aspiración, que circula a través del filtro de papel, se puede aumentar la concentración de isótopos frente al detector y así mejorar la precisión de la medida. El cristal es preferentemente de NaI o LaBr3, u otros de funcionalidad equivalente. El filtro de papel se hace circular preferentemente mediante rodillos giratorios motorizados (22) . El funcionamiento de la bomba de aspiración se regula a partir de los medios de control incorporados para cuantificar y ajustar el caudal de aire aspirado. De preferencia se incorpora además un circuito neumático para desplazar el cabezal (1) en una dirección vertical y facilitar, cuando sea necesario, el desplazamiento del filtro de papel. La electrónica incluye un analizador de impulsos de tipo multicanal. El dispositivo puede incorporar además sistemas para el envío de las medidas obtenidas en la estación, así como el envío de avisos y almacenamiento/envío de informes acerca de su funcionamiento y un módulo de acceso y control remoto a través de dirección IP para controlar, encender, apagar y reiniciar remotamente el sistema. Opcionalmente se pueden incorporar detectores Geiger (o contadores proporcionales) adicionales para realizar mediciones de tasa de dosis o tasa de dosis equivalente ambiental.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña la siguiente descripción de unos dibujos en donde con carácter ilustrativo se ha representado lo siguiente:

Figura 1: es una representación esquemática del principio de funcionamiento de la invención (alzado) .

Figura 2: corresponde a la vista superior de la figura 1.

Figura 3: es una representación esquemática de la invención sin el blindaje de plomo.

Figura 4: es una representación esquemática de la invención con el blindaje de plomo incorporado.

Figura 5: muestra el blindaje de plomo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El equipo de medición en tiempo real de la invención (figura 3) capta mediante una bomba de aspiración un volumen de aire predeterminado por el usuario. En el cabezal (1) , el aire es descargado sobre el filtro de papel

(2) y después es expulsado hacia el exterior a través de los conductos de entrada/salida de aire (3) . Se forma así una concentración de isótopos (4) sobre el filtro próximo al detector (5) (figuras 1, 2) . El cabezal (1) es una pieza metálica cilíndrica conectada a un actuador neumático que posibilita su movimiento vertical para fijar o liberar el filtro de papel. El cabezal cumple varias funciones simultáneamente; permite la sujeción firme el papel continuo cerca de la parte superior del detector (5) (zona activa en la medida) , contiene el conducto de entrada de aire (proveniente de la bomba de aspiración) , crea un volumen con un alto grado de hermeticidad en el volumen del interior del cabezal ocupado por la parte superior del detector y el filtro de papel y, finalmente, homogeneiza el caudal de aire con la finalidad de obtener una concentración de isótopos uniforme en el filtro de papel expuesto (4) . El filtro pasa por el interior (a través) del cabezal mediante unas aperturas laterales en el cabezal. De esta manera el aire se introduce (mediante la bomba de aspiración) en el cabezal y es forzado a circula a través del filtro que se mantiene siempre próximo al detector. La bomba de aspiración que genera el flujo de aire (no representada en los esquemas para una mayor claridad) está conectada a un variador de frecuencia que determina las características de velocidad y revoluciones por minuto. Todos estos parámetros se pueden determinar mediante medios de programa de control. Mediante un actuador neumático lineal se puede acercar o alejar el cabezal (1) al papel (2) verticalmente, como se puede apreciar en la figura 3, de manera que el papel es liberado y se puede desplazar para realizar una nueva medida sobre otro segmento limpio. Mediante la bomba de aspiración se hace circular a través del filtro de papel un caudal de aire constante y controlado; aumentando así la concentración de isótopos radiactivos en el mencionado filtro de papel (zona 4 en las figuras 1 y 2, que se encuentra en el interior del cabezal (1) en la figura 3) . La parte activa del detector es un cristal de centelleo (NaI, LaBr3, u otros de funcionalidad equivalente) , rodeado de un blindaje de plomo (6) (figuras 4 y 5) , diseñado y construido para la estación, para aislarlo de la radiación exterior (el blindaje de plomo no ha sido representado en las figuras 1, 2 y 3 para una mayor claridad) . La parte activa del detector se encara al filtro de papel para medir, en tiempo real, el espectro de los isótopos gamma retenidos en el mismo. El sistema de adquisición de datos multicanal selecciona las energías de las partículas para obtener espectros energéticos a partir de los cuales se puede identificar los isotopos gamma presentes y medir su concentración de actividad. Esta información se obtiene a partir del procesamiento de las señales amplificadas mediante un convertidor analógico-digital. Mediante medios de programa se puede además contabilizar el número de repeticiones de impulsos a una determinada amplitud para realizar histogramas o espectros energéticos con el número total de partículas con una determinada energía. Los dispositivos mecánicos están provistos de sensores para detectar anomalías en el papel o el flujo de aire.

Unos rodillos giratorios motorizados (22) (figuras 3 y 4) , permiten el desplazamiento controlado el filtro de papel. El tiempo de integración (tiempo de medida) y el de avance del papel pueden ser determinados libremente. También se puede seleccionar libremente la cantidad de aire (caudal) que atraviesa cada muestra del filtro de papel. El aire aspirado (varios m3/h) en una pequeña sección de filtro de papel (4) (algunos cm2) conlleva un aumento de concentración isotópica que permite su identificación y cuantificación de su concentración de actividad, ya que la parte activa del detector (5) está situada cerca de la zona del filtro de papel expuesta (4) . Cuanto más tiempo circule el aire por la misma muestra de filtro de papel, la concentración isotópica será mayor y por lo tanto mayor también la precisión de la medida, reduciéndose así la actividad mínima detectable.

Preferentemente, el equipo puede estar provisto de medios de programa que aportan un sistema configurable para activar distintos tipos de avisos y alarmas al sobrepasarse cierto umbral de radiación predefinido para cada isótopo analizado o región del espectro previamente definida. La sonda se encuentra rodeada de...

1. Estación de identificación y medida de radiactividad ambiental gamma en tiempo real, provista de un detector

(5) para la realización de espectrometría gamma, que comprende un cristal de centelleo inorgánico y un fotomultiplicador, enfrentado a un filtro de papel continuo (2) , caracterizada porque además está provista de un cabezal (1) asociado a una bomba de aspiración que permiten la circulación homogénea de un caudal de aire a través del filtro de papel continuo (2) .

2. Estación de medida según la reivindicación 1 caracterizada porque el detector de centelleo (5) , que comprende un cristal de NaI o LaBr3, adaptado para realizar espectrometría gamma.

3. Estación de medida según la reivindicación 2 caracterizada porque comprende blindajes de plomo (6) rodeando el cabezal (1) y el cristal (5) en las zonas que no están enfrentadas al papel (2) y por encima del papel.

4. Estación de medida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende rodillos giratorios motorizados (22) que permiten el desplazamiento controlado el filtro de papel (2) .

5. Estación de medida según la reivindicación 4 caracterizada porque está provista de un circuito neumático que permite el desplazamiento del cabezal (1) , y que los rodillos giratorios motorizados (22) desplacen el papel (2) , de manera que sucesivas medidas puedan ser realizadas en un nuevo segmento de papel.

6. Estación de medida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende un analizador de impulsos de tipo multicanal, adaptado para seleccionar las energías de las partículas gamma detectadas para obtener el espectro energético.

7. Estación de medida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque está provista de un sistema de comunicaciones para el envío de las medidas obtenidas en la estación, así como para el envío de avisos y almacenamiento/envío de informes.

8. Estación de medida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque está provista de detectores Geiger o contadores proporcionales adicionales para realizar mediciones de la tasa de dosis o tasa de dosis equivalente ambiental.

9. Estación de medida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque está provista de sensores capaces de detectar la ausencia o rotura del filtro papel, la velocidad de avance del filtro de papel y cuantificar y regular el flujo de aire que circula a través del filtro de papel.

10. Estación de medida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende además sondas de temperatura asociadas al detector.

11. Estación de medida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende una estación meteorológica.