Dosimetriajärjestelmän kiderakenteen uusinta : Soveltuvuustestit LiB-kiteen korvaamisesta LiF-6-kiteellä Loviisan ydinvoimalaitoksella

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Fortum Power and Heat Oy:n omistamalla Loviisan ydinvoimalaitoksella säteilyturvallisuusryhmälle. Työn tarkoituksena oli testata LiF-6-kiteen soveltuvuus LiB-kiteen korvaajaksi termoluminesenssidosimetreissä. Työssä kerrotaan lyhyesti ionisoivasta säteilystä, dosimetriasuureista ja termoluminesenssistä sekä painevesireaktorilaitoksen toimintaperiaatteesta ja Loviisan voimalaitoksesta.

Dosimetrien soveltuvuustestit aloitettiin kokoamalla testidosimetrit ja määrittämällä niiden kalibrointiarvot Loviisan dosimetristien kokoamien ohjeiden ja Mirionin käyttöohjeen mukaisesti. Ensimmäisessä soveltuvuustestissä analysoitiin pienen testidosimetrierän hehkukäyrien muotoa, joiden perusteella todettiin LiF-6-kiteille valittu hehkutusaika sopivaksi. Seuraavaksi pienet erät LiF-6-testidosimetrejä, nykyisin käytössä olevia LiB-kiteellisiä TL-dosimetrejä ja elektronisia dosimetrejä säteilytettiin voimalaitoksen lineaariradalla. Tämän testin tuloksista selvisi, että LiF-6-kiteiden mittaama säteilyannos on noin 3 % pienempi kuin LiB-kiteiden, mutta testidosimetrien LiF-7-kiteet mittasivat noin 7 % suuremman annoksen kuin nykyisten dosimetrien LiF-7-kiteet. Tämän jälkeen kaksi erää dosimetrejä vietiin voimalaitoksen valvonta-alueelle, missä niitä altistettiin säteilylle valituissa tiloissa. Testidosimetrien syväannos oli keskimäärin 1 % suurempi kuin nykyisten TL-dosimetrien mittaama syväannos. Soveltuvuustestejä jatkettiin käyttötestillä, jossa jaettiin 35 kappaletta testidosimetrejä työntekijöille käyttöön virallisen TL-dosimetrin rinnalle syyskuun tarkkailujakson ajaksi. Testidosimetrien luentatulokset olivat kirjausrajan 0,100 mSv ylittäneillä annoksilla keskimäärin 10 % pienempiä kuin virallisilla dosimetreillä.

Soveltuvuustestien perusteella LiF-6-kide soveltuu LiB-kiteen korvaajaksi. LiF-6-kide mittaa hieman pienemmän annoksen kuin LiB-kide, mutta syväannoslaskennassa ero kompensoituu testidosimetrin herkemmän LiF-7-kiteen vuoksi. Kiteiden käyttöiän kasvaessa molempien kiteiden herkkyydet kuitenkin kokemusten perusteella huononevat useiden vuosien kuluessa, jolloin TL-dosimetrien mittaamat annokset muuttuvat hieman epäkonservatiivisemmiksi.

This bachelor’s thesis was done at the Loviisa nuclear power plant owned by Fortum Power and Heat Oy for the radiation safety group. The purpose of the work was to test the suitability of the LiF-6 crystal as a substitute for the LiB crystal in thermoluminescent dosimeters. The work briefly describes ionizing radiation, dosimetric quantities, and thermoluminescence, as well as the operating principle of a nuclear power plant with a pressurized water reactor and the Loviisa power plant.

Suitability tests of the dosimeters were begun by assembling the test dosimeters and determining their calibration values according to the instructions compiled by Loviisa’s dosimetrists and Mirion’s manual. In the first suitability test, the shape of the glow curves of a small test dosimeter batch was analyzed, based on which it was found that the annealing time chosen for LiF-6 crystals was suitable. Next, small batches of test dosimeters, currently in use TL-dosimeters with LiB crystals and electronic dosimeters were irradiated at the power plant’s linear track. The results of this test showed that the radiation dose measured by LiF-6 crystals is about 3 % lower than that of LiB crystals, but the LiF-7 crystals of the test dosimeters measured about 7 % higher dose than the LiF-7 crystals of the current dosimeters. After that, two batches of dosimeters were taken to the power plant’s controlled area, where they were exposed to radiation in selected spots. The effective dose equivalent of test dosimeters was on average 1% higher than the effective dose equivalent measured by current TL-dosimeters. The suitability tests continued with a practical test in which 35 test dosimeters were distributed to employees for use alongside the official TL-dosimeter for the duration of the September monitoring period. The test dosimeter readings were on average 10 % lower than the official ones for doses that exceeded the recording limit of 0,100 mSv.

Based on the suitability tests, the LiF-6 crystal is suitable as a replacement for the LiB crystal. The LiF-6 crystal measures a slightly lower dose than the LiB crystal, but in the effective dose equivalent calculation the difference is compensated by the test dosimeter’s more sensitive LiF-7 crystal. However, based on experience, as the lifetime of the crystals increases, the sensitivities of both crystals get worse over several years, and the doses measured by TL-dosimeters become slightly less conservative.