GBT 41646-2022 辐射防护仪器 用于探测放射性物质非法贩运的背负式辐射探测器

辐射防护仪器用于探测放射性物质国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会I Ⅲ 1 1 13.1术语和定义 13.2缩略语 33.3量和单位 3 3 34.2标准试验条件 34.3在标准试验条件下进行的试验 3 44.5统计涨落 44.6测量不确定度 44.7试验期间的本底辐射 4 44.9源移动的速度和核素识别的累积时间 54.10辐射源 54.11功能性试验 5 7 7 75.3标识 75.4开关 7 85.6计数率的有效测量范围 85.7工作参数 85.8爆炸性环境 8 8 95.11数据格式 95.12数据存储 5.13通信接口 6辐射探测要求 6.1误报警试验 Ⅱ6.2对γ辐射的报警响应 6.3对中子辐射的报警响应 6.4个人辐射防护报警和响应时间 6.6角响应和定向指示的验证 6.7过载试验 6.9逐渐增加辐射水平的探测 206.11核素识别(如适用) 268机械要求 279电磁兼容要求 27 27 27 28 28附录A(资料性)统计学依据 33A.1泊松分布 33A.2泊松分布的置信区间 A.3误报警测试 A.4二项分布 34附录B(资料性)子体和杂质列表 36附录C(资料性)注量率计算综述 附录D(规范性)周围剂量当量率计算 40 45Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件修改采用IEC62694:2014《辐射防护仪器用于探测放射性物质非法贩运的背负式辐射探本文件与IEC62694:2014的技术差异及其原因如下： 本文件由全国核仪器仪表标准化技术委员会(SAC/TC1本文件规定了背负式辐射探测器(BRD)与辐射测量有关的性能和试验以及电气、机械和环境条件本文件适用于探测放射性物质非法贩运的背负式辐射探测器(BRD)。下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文ISO4037-3辐射防护校准剂量仪和剂量率仪及确定其光子能量响应的X和γ参考辐射第3部分：场所剂量计和个人剂量计的校准及其能量响应和角响应的确定(Radiologicagammareferenceradiationforcalibratingdresponseasafunctionofphotonenergy—Part3:Calibrationofareaandpersonaldosemetersameasurementoftheirresponseasafunctionofenergya获得)IEC60079-11爆炸性环境第11部分：由本质安全型“i”保护的设备(Explosiveatmospheres—Part11:EquipmentprotectionbyIEC62706辐射防护仪器环境、电磁和机械性能要求(Radiationprotectioninstrumentation—Environmental,electromagneticandmechanicalperformancerequirements)IEC62755辐射防护仪器用于探测放射性物质非法贩运辐射仪器的数据格式(Radiationprotectioninstrumentation—Dataformatforradiationinstrumeofradioactivematerials)2当仪器的读数超过一个预定值或处于预定的范围之外时，或当仪器依据现场条件探测到辐射源存变异系数coefficientofvariationV一组n个测量值x,的标准偏差s与其算术平均值云之比：关键孔标记语言keyholemarkuplanguage;KML注量fluenceΦφ在时间间隔dt内粒子注量的增量dφ除以dt的商：φ=dφ型式试验typetest用户界面userinterfaceo²3在离散测量中，观测值x:与其平均值x之差平方的总和除以观测次数n-1:3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。AC:交流电(AlternatingCurrent)BRD:背负式辐射探测器(Backpack-typeRadiationDetector)cps:每秒计数(CountsPerSecond)DC:直流电(DirectCurrent)ESD:静电放电(ElectrostaticDischarge)FIFO:先进先出(FirstInFirstOut)GPS:全球定位系统(GlobalPositioningSystem)HDPE:高密度聚乙烯(HighDensityPolyethylene)HEU:高浓铀(HighlyEnrichedUranium)HPGe:高纯锗(HighPurityGermanium)NORM:天然放射性物质(NaturallyOccurringRadioactiveMaterial)PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯或有机玻璃(PolymethylMethacrylate)RGPu:反应堆级钚(ReactorGradePlutonium)WGPu:武器级钚(WeaponsGradePlutonium)XML:可扩展标记语言(eXtensibleMarkupLanguage)3.3量和单位在本文件中，使用国际单位制(SI)单位)。在IEC60050(所有部分)中给出了辐射量的定义。a)能量：电子伏特(eV),实际应用时可使用SI单位的倍数或分数单位。4一般试验方法4.1试验特性除非另有说明，本文件的试验均是型式试验。4.2标准试验条件除非另有规定，本文件的试验均在表1给出的标准试验条件下进行。4.3在标准试验条件下进行的试验对于这些试验，应记录试验时的温度、压力、相对湿度以及γ和中子的本底数值。这些数值应在 表1给出的标准试验条件内。 45当进行第7章、第8章和第9章的试验时，BRD应安装在体模上。为了减少4.5中讨(其中vo=1.2m·s-¹,do=1.5m)。6对于没有γ射线能谱分析能力的BRD,应使用¹³Cs源进行γ射线测量，该源周围剂量当量率应至少为0.2pSv·h-¹(士20%,k=1),除非在试验中另有说明。对于具有中子测量功能的BRD(如果适用),使用在4.10所列的发射率为20000s-¹的慢化25²Cf源a)记录10个独立的γ计数率读数或周围剂量当量读数(如果BRD没有单位显示，记录显示水平);b)确认激活γ报警；d)确认中子报警激活；e)计算计数率读数或周围剂量当量率读数的平均值和标准偏差；a)源相对于BRD的位置与试验前测量相同；b)记录与试验前测量步骤a)～f)相同的信息；c)此外，计算试验后测量的平均计数率或周围剂量当量率的读数与试验前相应测量值之间的差——相对于试验前的γ读数，±15%;——相对于试验前的中子读数，±15%。每次试验后识别的完整和正确结果应与试验前获得的识别结果相同或好于该结果。例如：如果试验前三次测量中有两次识别完整和正确的结果，那么每次试验后获得的完整和正确的结果应是两次或响应。当使用放射源试验时，按试验后的相同方法验证试验期间的BRD响应。当不使用放射源试验75一般要求89h)可充电电池的充电时间宜在4h内；k)通过检查BRD验证。1)制造商名称；2)仪器型号；3)序列号；4)软件版本号；7)测量日期和时间；10)γ射线报警指示。2)能谱报警指示。4)中子报警指示。1)本底谱；2)本底谱的活时间和实时间；3)未处理的测量谱；4)测量谱的活时间和实时间；5)对每个本底谱和测量谱的能量刻度；6)核素识别结果；7)置信度指示。1)还应包含BRD的地理位置(经度/纬度);2)工作参数；3)电池状态的指示；4)系统故障；5)自检结果；7)量程过载指示；8)影响仪器灵敏度的本底变化指示；9)低计数率异常识别；10)高计数率异常识别；11)识别过载指示。输出数据应为XMLN42格式(见IEC62755)。数据集信息的XML文件符合N42格式(见IEC62755)。外部显示装置应在1501x(30%,k=1)和100001x(30%,k=1)照度下照射，其显示应在高低两种照度下被三个使用者可读。验证所有指示值在1501x和100001x下是可读的。用¹³7Cs和慢化的25²Cf试验源照射BRD,验证报警指示在1501x和100001x下可读。记录验证结果。a)探测器响应(γ周围剂量当量率和/或计数率以及具有中子探测功能时的中子计数率);制造商应说明在用户界面显示的所有指示的更新频率。γ和中子(具有中子探测功能时)周围剂量c)过载指示值。d)仪器对辐射场变化的响应。e)当适用时，检查制造商提供的文件或BRD,验证具有在同一显示上显示地理定位和探测器响如果BRD具有核素识别功能，验证其显示的识别结果和置信指示。检查BRD获取谱的功能。查b)减弱报警声响的功能；e)重置本底的功能(如果BRD支持此功能);f)不使用放射源可以测试声光报警的功能。a)报警复位；f)不使用放射源触发声光报警。记录验证结果。每小时1次。a)按4.8所述设置BRD;见附录A)。a)按4.8所述设置BRD。b)BRD的参考点距地板或地面1.5则按4.9所述调整速度。h)°Co源应从BRD不能探测到其存在的位置开始移动，经过BRD,再到不能探测到其存在的j)在到达最接近距离(4cm-²s-¹的γ注量率)后，BRD应不迟于2s触发报警。如果在达到1)每次试验之间应至少间隔10s,间隔期间使用的源应被放置在不影响BRD周围本底的距离或m)再重复进行9次试验，总计进行10次试验。方向为180°,体模不在源和BRD之间)以及垂直旋转(见图2)。对每个角度重复a)～m)步p)如果在100次试验中有96次报警(对应于在95%置信区间具有0.9～0.95的概率),则性能可对所有可能的BRD工作本底模式重复a)～q)步骤(如果适用)。如果BRD具有中子探测功能，当BRD的参考点受到中子发射率为20000s-¹(±20%,k=1)的中使用慢化的25²Cf源(见表1)在0°~90°和270°~360°验证该要求(见图1和图2)。当源通过最接近BRD的位置后，应不迟于3s触发报警。如果在到达最接近的位置之前触发中子报警，则响应也可a)按4.8的描述设置BRD。b)BRD的参考点应距地板或地面1.5m(与源c)BRD应安装在体模上。速度经过BRD,见4.10。e)源最接近参考点的距离是1m。g)25²Cf源应从BRD不能探测到其存在的位置开始移动，经过BRD,再到不能探测到其存在的h)源在最接近BRD的位置照射，仪器应不迟于3s触发报警。如果在源到达最接近距离之前触j)每次试验之间应至少间隔10s,间隔期间使用的源应被放置在不影响BRD周围本底的距离或k)再重复进行9次试验，总计进行10次试验。方向为180°,体模不在源和BRD之间)以及垂直旋转(见图2)。对每个角度重复a)～m)步n)如果在100次试验中有96次报警(对应于在95%置信区间具有0.9～0.95的概率),则性能可对所有可能的BRD工作本底模式重复a)～n)步骤(如果适用)。当环境辐射水平高于个人防护报警阈值时，仪器应在辐射水平发生阶跃变化后的2s内报警。制b)按4.8的描述设置BRD。c)BRD的参考点无需距地板或地面1.5m,g)再重复a)～f)步骤进行2次试验，总f)BRD所指示的平均周围剂量当量率6.6.2试验方法i)对于具有定向功能的BRD,记录BRD指示的源的方向。指示的每个方向应在实际方向的造商所说明的最大值的50%。e)记录BRD显示的所有报警。j)记录BRD显示的所有报警。a)按4.8所描述的方法设置BRD。j)再重复进行9次试验，总计进行10次试验。k)如果源在经过最接近BRD的位置或BRD向使用者发出本底辐射水平发生变化的警告后，a)按4.8的描述设置BRD。间的距离为6m。e)按图3将监测区域分区。1)当源移动经过监测区域时BRD阵列能够指示源的存在；a)HEU应至少为90%的235U;试验方法(静态模式)a)记录制造商说明的静态测量时间。b)按4.8所述设置BRD。c)BRD的参考点应距地板或地面1.5m(与源中心的距离相同)。e)使用附录D计算每个源产生的周围剂量当量率。周围剂量当量率的位置，开始核素识别测量。核素识别所需的累积时间应为1min或制造商i)应对所列的每个源进行10次连续试验。在各次试验之间，源应被取走并将其放回相同的位置。每次试验应间隔至少10s,在j)在对每个源进行10次连续试验中，BRD能够正确识别核素10次(见附录B),则性能可接受。如果在试验期间识别出NORM,例如0K、26Ra和/或32Th,宜在进行试验之前采取措施减少或消除NORM的辐射。如果不可以，则接受对NORM的识别。a)按4.8所述设置BRD。b)BRD的参考点距地板或地面1.5m(与源中心的距离相同)。c)BRD应安装在体模上。d)源以1.2m·s-¹的速度和1.5m最接近距离移动经过BRD。e)源到BRD参考点的最接近距离可在1m～3m之间。如果试验的最接近距离不是1.5m,按g)按附录D所述计算每个源产生的周围剂量当量率。i)每次试验应间隔至少10s,在间隔期间应将源置于不影响BRD周围本底的位置或将其屏蔽。j)对所列的每个源进行10次连续试验。k)在对每个源进行10次连续试验中，BRD能够正确识别核素10次(见附录B),则性能可接受。对所有可能的BRD工作本底模式重复a)～k)步骤(如果适用)。试验中源被1cm的钢和10cm的PMMA屏蔽(相当于将装源的不锈钢容器置于砖墙后面),在如果BRD在源和/或BRD移动时能够实时核素识别，当屏蔽源以1.2m·s-¹的速度和1.5m最接BRD应具有同时正确识别1个以上核素的能力，在1min或制造商说明的时间(取最短的时间)—(226Ra+232Th)+HEU;—(226Ra+232Th)+WGPu;___ 如果在源和/或BRD移动时BRD能够实时核素识别，当这些混合源以1.2m·s-¹的速度和1.5m——(226Ra+232Th)+HEU;——(226Ra+232Th)+WGPu;遮蔽源产生的周围剂量当量率应为0.2μSv·h-¹(±20%,k=1),a)按4.8所述设置BRD。b)BRD的参考点应距地板或地面1.5m(与源中心的距离相同)。d)为了验证对于不产生γ射线放射源的要求，推荐在一个产生轫致辐射的装置中使用0Sr/90Yf)核素识别所需的累积时间应为1min或按制造商的说明(取最短的时间)。h)使用产生γ射线但未在核素库中的放射性核素，在相同的周围剂量当量率下重复a)～g)步b)按4.8所述设置BRD。g)进行10次试验。a)-按4.8所述设置BRD。g)进行10次试验。b)按4.8所述设置BRD;h)BRD应不报警并应未识别出核素，这与在10次试验中10次给出与本底相关的 按4.8所述设置BRD,按4.11所述验证BRD的功能。按表2所列功能，使用IEC 1)本底更新模式；4)默认设置的对γ和中子的报警阈值(如适用)。稳定时间15℃~25℃大气压力γ本底中子本底外部电磁场外部磁场y参考辐射源"2Am、1³⁷Cs和“Co中子参考辐射源未慢化和慢化的²⁵²Cf详见4.10。·在环境温度测试前·在每一步温度上升开始时(升温斜率上升或下降)·在温度测试(升温斜率上升或下降)每个步骤的最后15min期间·在最低温度下平衡(保温)时间开始、中间和结束时·在最高温度下平衡(保温)时间开始、中间和结束时验证5.14.2所列的基本指示值在最低温度和最高温度下可读。·在温度冲击测试前·在制造商说明的稳定时间后如果制造商没有提供稳定时间，则在仪器暴露在极限温度下·在相对湿度测试前·在仪器暴露在高湿度后8h·在仪器暴露在高湿度后16h·在低温/高温启动测试前·在预热时间后(低温)·在预热时间后(高温)防尘和防水-IP防护等级·在防尘和防水测试前·在防尘和防水测试期间·在防尘和防水测试后使用源：·在振动测试前·在振动测试期间·在振动测试后使用源：·在颤振/碰撞测试前·在颤振/碰撞测试期间·在颤振/碰撞测试后使用源：·在机械冲击测试前·在机械冲击测试期间·在机械冲击测试后使用源：·在跌落测试前·在跌落测试(六次跌落)后发射频率范围电磁兼容试验使用源：·在静电放电测试前·在静电放电测试期间·在静电放电测试后电磁兼容试验使用源：·在射频测试前·在射频测试期间·在射频测试后·不适用，记录仪器的发射值使用源：·在磁场测试前·在磁场测试期间·在磁场测试后使用源：·在传导抗扰度测试前·在传导抗扰度测试期间·在传导抗扰度测试后<水平中心线直线5直线76m直线8(资料性)二统计学依据二A.1泊松分布用于描述在固定时间段和固定空间区域的偶发事件的数量的随机变量通常可以用泊松分布来建泊松分布可以由下式给出(Casellax——观察到的发生次数；n——观察持续的单位时间数。A.2泊松分布的置信区间λ两侧的100(1-a)%置信区间，在给定的n个单位时间内的x个发生次数可以由下式得出：X?y,)是具有r自由度的卡方分布的100y百分位数。式(A.3)中第一部分和第二部分分别用a替换a/2可以得到λ的单侧100(1-a)%置信限。所以，λ的100(1-a)%置信上限是：A.3误报警测试一个辐射探测系统在固定时间范围内其误报警率可认为是不发生变化的(例如稳定本底),误报警数是可以通过泊松分布进行建模分析的。误报警率可由公式(A.2)估算：在一段时间内观察到的误报当估算的结果是由有限的测试观测得出时，应提供抽样变异性的程度和估计的不确定性。包含这种信息的一种方法是以置信度或置信区间的形式给出。由于期望保持尽可能小的误报率，因此给出单的观测时间内有0个误报数，将估算出在95%的置信上限内每小时的误报率λ=0。所以，人们可以使用95%的置信度得出对于辐射监测系统每小时的误报率不大于1的结论。当进行误报测试时，需要考虑误报声明中的例子中，假定在有限的测试时间内误报警率均不超过1次/h,也不应因此就给出更有力的声明。举例说明：如果想说明误报率不会超过1次/8h,那误报测试应延长至24h,并且只有0次报警。表A.1给出在95%的单侧置信上限内，每小时的误报警率，测试持续时间从1h到20h,观测到的误报数范围从0到10。表A.1在单侧95%置信上限内，给定时间段给定数量的误报数的误报率95%置信区间内的误报率(每小时)时间01234567891323456789A.4二项分布让可观察量X服从二项分布(n,p)。对于一个给定的置信水平(1-a)%,(1-a)%的置信下限p=p(X,n,a),关于二项分布的概率p由下式给出：p=max{p:binocdf(X-1,n,p)≥1-a}……(A采用二项式累积分布函数，目的是用指定的X来确定n的范围，所以，对于指定的α,有p≥po。注意binocdf(n-1,n,p)=1-p",表A.2中，在几个α值和不同(1-a)%值下的成功率po,对应的不同的n值由binocdf(x,n,p)函k0975123456789(资料性)背负式探测器应完全且正确识别所有关注的放射性核素，核素分类遵循国际原子能机构(IAEA)a)完整且正确类(C&C)核素“X+Y”被识别为“X+Y”。235U+6?Ga→235U+6⁷Ga+°0K+²3b)不完整类核素“X+Y”被识别为“X”或者“Y”。c)不正确类核素“X”被识别为“X+Y”。d)不完整且不正确类(I&I)核素A被识别为C。核素“A+B”被识别为“C+D”。表B.1子体和杂质列表放射性核素子体或杂质242Pu、24¹Pu、40Pu、2³Pu、24¹Am、237U、24²Pa、²³3U、24²Pu,20Pu,40Pu、#8Pu、4¹Am、³U、²4²Pa、³³U、²关注的子体或杂质28U、"Pa、28Th、#U、2Bi、"Pb、(资料性)X射线发生器或γ放射源产生的辐射具有各种能量。如果认为光子束流是单能的，那么一种束流的描述方式是束流垂直穿过一个区域da的光子数量dN。这个比率就是国际辐射单位委员会(ICRU)R——放射源每秒发射出来的光子数(即发射率)。R=A×p(E)…………(C.4)p(E)——具有能量E的γ的发射概率。如果放射源发射能量不同的y,那么其注量率可以表示为使用法国亨利-贝克勒尔实验室(LeLaboratoir核素表(/DDEPWG/DDEPdata.htm)所列的发射概率进行这些计算。如果某个核素没有列出来，则使用美国国家核数据中心的Evalua核素表列出的数据进行计算(/)。对于单一γ能量E的注量率，可以使用高纯锗或碘化钠探测器的γ谱仪测量。在这种情况下，注E(E)——能量E的γ射线的全能峰探测效率；[光子数/(s·cm²)]5611(规范性)为了有一个规范统一的方法来测量周围剂量当量率H*(10),应采用以下方法。也许有不同或者更好的方法进行测定，但本文件的关键问题是辐射场测试实验室的一致性和重复性。由于有些测试需要低周围剂量当量率(比如0.05pSv·h-¹),在不本文推荐的方法是假设在空气中一个点源，不考虑空气的吸收。用于计算的截断能量δ为塑封空气球型壳内的点源。源的塑封材料厚度为z;、密度为p;。任何材料的光子射线衰减与点源和探测点之间的空气柱可以按下式计算辐射距r下的空气比释动能率。μ;/p;——塑封材料厚度z,与密度p,的质量衰减；H*(10)——单能并行光子辐射从空气比释动能到周围剂量当量的变换系数，假设使用了截断为了确保所有测试实验室都能测得一致的周围剂量当量率值，以上方程式中不同系数和不同数量●hk(10)应取自ISO4037-3。为便于使用这些值也可使用表D.1中的数据。●空气密度pm=0.0012g/cm³。●截断能量δ应为40keV。●光子辐射概率0.5%以上的应予以计算。该方法假设源有轻微的或可忽略的自吸收衰减。即，源活性材料在源里的减少是可忽略的。在源202Th(平衡态)226Ra(平衡态)pp22Th(平衡态)2Ra(平衡态)pp232Th(平衡态)226Ra(平衡态)pp[1]IEC60068-2-27[2]'IEC60068-2-64Environmentalt[3]IEC60068-2-75Environmen[5]IEC60079-11Explosiveatmospheres—Part11:[6]IEC60529Degreesofprotectionpro[7]IEC61000-4-2Electromagneticcompatibility(EMC)—Part4-2:Testing[8]IEC61000-4-3Electromagneticcompatibility(EMC)—Part4-3:Testingtechniques—Radiated,radio-frequency,electromagneticfieldimmunitytest[9]IEC61000-4-6Elect10]IEC61000-4-8Electromagneticcompatibility(EMC)—Part4-8tandⅢ,Division1,Hazardous([13]FCCRules,CodeofFederalRegulations,Title47,