ISO 16640:2021
(Main)Monitoring radioactive gases in effluents from facilities producing positron emitting radionuclides and radiopharmaceuticals
Monitoring radioactive gases in effluents from facilities producing positron emitting radionuclides and radiopharmaceuticals
This document focuses on monitoring the activity concentrations of radioactive gases. They allow the calculation of the activity releases, in the gaseous effluent discharge from facilities producing positron emitting radionuclides and radiopharmaceuticals. Such facilities produce short-lived radionuclides used for medical purposes or research and can release gases typically including, but not limited to 18F, 11C, 15O and 13N. These facilities include accelerators, radiopharmacies, hospitals and universities. This document provides performance‑based criteria for the design and use of air monitoring equipment including probes, transport lines, sample monitoring instruments, and gas flow measuring methods. This document also provides information on monitoring program objectives, quality assurance, development of air monitoring control action levels, system optimisation and system performance verification. The goal of achieving an unbiased measurement is accomplished either by direct (in-line) measurement on the exhaust stream or with samples extracted from the exhaust stream (bypass), provided that the radioactive gases are well mixed in the airstream. This document sets forth performance criteria and recommendations to assist in obtaining valid measurements. NOTE 1 The criteria and recommendations of this document are aimed at monitoring which is conducted for regulatory compliance and system control. If existing air monitoring systems were not designed according to the performance criteria and recommendations of this document, an evaluation of the performance of the system is advised. If deficiencies are discovered based on a performance evaluation, a determination of the need for a system retrofit is to be made and corrective actions adopted where practicable. NOTE 2 The criteria and recommendations of this document apply under both normal and off‑normal operating conditions, provided that these conditions do not include production of aerosols or vapours. If the normal and/or off-normal conditions produce aerosols and vapours, then the aerosol collection principles of ISO 2889 also apply.
Surveillance des gaz radioactifs dans les effluents des installations produisant des radionucléides et des produits radiopharmaceutiques émetteurs de positrons
Le présent document porte sur la surveillance de la concentration volumique des gaz radioactifs. Ils permettent le calcul des rejets d'activité, dans les effluents gazeux libérés par les installations produisant des radionucléides et des produits radiopharmaceutiques émetteurs de positrons. De telles installations produisent des radionucléides à courte durée de vie qui sont utilisés à des fins médicales et de recherche, et peuvent libérer des gaz incluant généralement, mais sans s'y limiter, 18F, 11C, 15O et 13N. Ces installations comprennent les accélérateurs, les radiopharmacies, les hôpitaux et les universités. Le présent document spécifie des critères de performance pour la conception et l'utilisation d'équipements de surveillance de l'air comprenant des sondes, des lignes de transport et des instruments de surveillance des échantillons, ainsi que des méthodes de mesure de débit d'air. Il fournit également des informations couvrant les objectifs des programmes de surveillance, l'assurance qualité, l'élaboration de niveaux de déclenchement d'actions de régulation liées à la surveillance de l'air, l'optimisation des systèmes et la vérification des performances des systèmes. L'objectif de réaliser un mesurage non biaisé est atteint soit par un mesurage direct (en ligne) sur le flux de rejets, soit par extraction d'échantillons du flux de rejets (en dérivation), à condition que les gaz radioactifs soient mélangés de façon homogène dans le flux d'air. Le présent document fournit des critères de performance et des recommandations destinées à faciliter la réalisation de mesurages valides. NOTE 1 Les critères et les recommandations du présent document concernent la surveillance réalisée aux fins de vérification de la conformité à la réglementation et de contrôle des systèmes. Si les systèmes de surveillance d'air existants n'ont pas été conçus conformément aux critères de performance et aux recommandations du présent document, une évaluation des performances du système est recommandée. Si des écarts sont constatés sur la base d'une évaluation des performances, il convient de déterminer s'il est nécessaire de procéder à une modification a posteriori du système et de prendre des mesures correctives, le cas échéant. NOTE 2 Les critères et les recommandations du présent document s'appliquent dans des conditions opérationnelles normales et anormales, sous réserve que ces conditions n'incluent pas la production d'aérosols ou de vapeurs. Si les conditions normales et/ou anormales produisent des aérosols et des vapeurs, alors les principes de collecte des aérosols de l'ISO 2889 s'appliquent également.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16640
First edition
2021-01
Monitoring radioactive gases in
effluents from facilities producing
positron emitting radionuclides and
radiopharmaceuticals
Surveillance des gaz radioactifs dans les effluents des installations
produisant des radionucléides et des produits radiopharmaceutiques
émetteurs de positrons
Reference number
©
ISO 2021
© ISO 2021
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 8
5 Factors impacting the design of the monitoring system .11
6 Types of monitoring systems .11
7 General monitoring system requirements .12
7.1 General .12
7.2 Detection range .12
7.3 Detector location .12
7.3.1 Background.12
7.3.2 Ease of accessibility for maintenance .13
7.3.3 Environmental conditions .13
7.4 Emission stream flow measurement .13
8 Requirements specific to bypass systems .13
8.1 General .13
8.2 Sample extraction locations .13
8.3 Condensation .14
8.4 Maintenance .14
8.5 Leak checks .15
9 Requirements specific to in-line systems .15
9.1 General .15
9.2 Location of the probe or detector .15
9.3 Environmental conditions .15
10 Evaluation and upgrading of existing systems .15
11 Quality assurance and quality control .16
Annex A (informative) Factors impacting the monitoring system design .18
Annex B (informative) Evaluating uncertainty of effluent measurement .31
Annex C (informative) Quality assurance .41
Annex D (informative) Mixing demonstration and sampling system performance verification .45
Annex E (informative) Techniques for measurement of flow rate through a stack or duct .49
Bibliography .51
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies,
and radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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Introduction
This document focuses on monitoring the activity concentrations of radioactive gases. They allow the
calculation of activity releases in the gaseous effluent discharge from facilities producing positron
emitting radionuclides and radiopharmaceuticals. Such facilities produce short-lived radionuclides
used for medical purposes or research. They include accelerators, radiopharmacies, hospitals and
universities. This document provides performance-based criteria for the use of air monitoring
equipment including probes, transport lines, sample monitoring instruments, and gas flow measuring
methods. It also provides information covering monitoring program objectives, quality assurance,
developing air monitoring control action levels, system optimisation, and system performance
verification.
The goal of achieving an accurate measurement of radioactive gases, which are well mixed in the
airstream, is accomplished either by direct (in-line) measurement within the exhaust stream or by
extraction (bypass) from the exhaust stream for measurement remote from the duct. This document
sets forth performance criteria and recommendations to assist in obtaining valid measurements.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16640:2021(E)
Monitoring radioactive gases in effluents from facilities
producing positron emitting radionuclides and
radiopharmaceuticals
1 Scope
This document focuses on monitoring the activity concentrations of radioactive gases. They allow the
calculation of the activity releases, in the gaseous effluent discharge from facilities producing positron
emitting radionuclides and radiopharmaceuticals. Such facilities produce short-lived radionuclides
used for medical purposes or research and can release gases typically including, but not limited to F,
11 15 13
C, O and N. These facilities include accelerators, radiopharmacies, hospitals and universities. This
document provides performance-based criteria for the design and use of air monitoring equipment
including probes, transport lines, sample monitoring instruments, and gas flow measuring methods.
This document also provides information on monitoring program objectives, quality assurance,
development of air monitoring control action levels, system optimisation and system performance
verification.
The goal of achieving an unbiased measurement is accomplished either by direct (in-line) measurement
on the exhaust stream or with samples extracted from the exhaust stream (bypass), provided that the
radioactive gases are well mixed in the airstream. This document sets forth performance criteria and
recommendations to assist in obtaining valid measurements.
NOTE 1 The criteria and recommendations of this document are aimed at monitoring which is conducted for
regulatory compliance and system control. If existing air monitoring systems were not designed according to the
performance criteria and recommendations of this document, an evaluation of the performance of the system
is advised. If deficiencies are discovered based on a performance evaluation, a determination of the need for a
system retrofit is to be made and corrective actions adopted where practicable.
NOTE 2 The criteria and recommendations of this document apply under both normal and off-normal
operating conditions, provided that these conditions do not include production of aerosols or vapours. If the
normal and/or off-normal conditions produce aerosols and vapours, then the aerosol collection principles of
ISO 2889 also apply.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
abatement equipment
apparatus used to reduce contaminant concentration in the airflow exhausted through a stack or duct
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.1]
3.2
accident (conditions)
any unintended event, including operating errors, equipment failures and other mishaps, the
consequences or potential consequences of which are not negligible from the point of view of protection
and safety
3.3
accuracy
closeness of agreement between a measured quantity and the true quantity of the measurand
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.4]
3.4
action level
threshold concentration of an effluent contaminant at which it is necessary to perform an
appropriate action
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.5]
3.5
aerosol
dispersion of solid or liquid particles in air or other gas
Note 1 to entry: An aerosol is not only the aerosol particles.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.8]
3.6
analyser
device that provides for near real-time data on radiological characteristics of the gas (air) flow in a
sampling system or duct
Note 1 to entry: Usually, an analyser evaluates the concentration of radionuclides in a sampled air stream;
however, some analysers are mounted directly within or just outside a stack or duct.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.12]
3.7
bend
gradual change in direction of a sample (3.38) transport line
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.14]
3.8
bulk stream
air flow in a stack or duct, as opposed to the sample (3.38) flow rate
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.15]
3.9
bypass system
system whereby a sample (3.38) is withdrawn from the effluent stream and analysed at a location that
is remote from the region where the extraction takes place
3.10
calibration
operation that, under specified conditions, in a first step establishes a relation between the quantity
values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding
indications with associated measurement uncertainties and, in a second step, uses this information to
establish a relation for obtaining a measurement result from an indication
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3.11
coefficient of variation
C
V
quantity that is the ratio of the standard deviation of a variable to the mean value of that variable
Note 1 to entry: It is usually expressed as a percentage.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.18]
3.12
continuous air monitor
CAM
near real-time sampler and associated detector that provide data on radionuclides (e.g. concentration
of alpha-emitting aerosol particles) in a sample stream
Note 1 to entry: A CAM is used for monitoring and detecting radioactive gases.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.21]
3.13
continuous monitoring
continuous near real-time measurements of one or more sampling characteristics
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.22]
3.14
coverage interval
interval containing the set of true quantity values of a measurand with a stated probability, based on
the information available
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.4]
3.15
cyclotron
particle accelerator that is commonly used in nuclear medicine to produce positron emitting
radionuclides
Note 1 to entry: Charged particles (e.g. protons or deuterons) are accelerated along a spiral path from the centre
outward to an appropriate target.
3.16
decision threshold
value of the estimator of the measurand, which, when exceeded by the result of an actual measurement
using a given measurement procedure of a measurand quantifying a physical effect, is used to decide
that the physical effect is present
Note 1 to entry: The decision threshold is defined such that in cases where the measurement result exceeds the
decision threshold, the probability of a wrong decision, namely that the true value of the measurand is not zero if
in fact it is zero, is less or equal to a chosen probability α.
Note 2 to entry: If the result is below the decision threshold, it is decided to conclude that the result cannot be
attributed to the physical effect; nevertheless, it cannot be concluded that it is absent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.12]
3.17
detection limit
smallest true value of the measurand which ensures a specified probability of being detectable by the
measurement procedure
Note 1 to entry: With the decision threshold, the detection limit is the smallest true value of the measurand for
which the probability of wrongly deciding that the true value of the measurand is zero is equal to a specified value,
β, when, in fact, the true value of the measurand is not zero. The probability of being detectable is consequently
(1 − β).
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.18
effluent
waste stream flowing away from a process, plant, or facility to the environment
Note 1 to entry: In this document, the focus is on effluent air that is discharged to the atmosphere through stacks,
vents and ducts.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.29]
3.19
emission
contaminants that are discharged into the environment
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.30]
3.20
emit
discharge contaminants into the environment
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.31]
3.21
flow rate
rate at which a mass or volume of gas (air) crosses an imaginary cross-sectional area in either a
sampling system tube or a stack or duct
Note 1 to entry: The rate at which the volume crosses the imaginary area is called the volumetric flow rate; and
the rate at which the mass crosses the imaginary area is called either the mass flow rate or the volumetric flow
rate at standard conditions.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.33]
3.22
hydraulic diameter
type of equivalent duct diameter for ducts that do not have a round cross section
Note 1 to entry: Generally, it is four times the cross-sectional area divided by the perimeter.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.38]
3.23
in-line system
system where the detector assembly is adjacent to, or immersed in, the effluent (3.18)
3.24
limits of the coverage interval
values which define a coverage interval
Note 1 to entry: It is characterized in this document by a specified probability (1 − γ), e.g., 95 %, and (1 − γ)
represents the probability for the coverage interval of the measurand.
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Note 2 to entry: The definition of a coverage interval is ambiguous without further stipulations. In ISO 11929-1
two alternatives, namely the probabilistically symmetric and the shortest coverage interval, are used. In this
document only the probabilistically symmetric is used.
Note 3 to entry: The probabilistically symmetric coverage interval is the coverage interval for a quantity such
that the probability that the quantity is less than the smallest value in the interval is equal to the probability that
the quantity is greater than the largest value in the interval
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.16]
3.25
mixing element
device placed in a stack or duct that is used to augment mixing of both contaminant mass and fluid
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.47]
3.26
monitoring
continual measurement of a quantity (e.g. activity concentration) of the airborne radioactive constituent
or the gross content of radioactive material continuously, at a frequency that permits an evaluation of
the value of that quantity in near real-time, or at intervals that comply with regulatory requirements
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.48]
3.27
normal conditions
limits (or range) of use or operation under which a program or activity is able to meet its objectives and
without significant changes that would impair this ability
3.28
nozzle
device used to extract a sample (3.38) from a stream of the gaseous effluent (3.18) and to transfer the
sample to a transport line or a collector
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.49]
3.29
off-normal conditions
conditions that are unplanned and which present a gap with normal conditions
Note 1 to entry: Examples are accidents and equipment failure.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.54]
3.30
positron emission tomography
PET
imaging technique that uses radioactive substances to reveal the operating function and metabolism of
tissues and organs and allows the observation of malignant tissues
Note 1 to entry: The technic involves injection of a radioactive drug with the radionuclide being a positron
emitter. Upon annihilation of the positron, two 511 keV photons are produced at 180° angle. These photons are
used in the scanner to determine the point of annihilation and to develop an image.
3.31
probe
sometimes used colloquially to refer to the equipment inserted into a stack or duct for measurement of
volumetric flow or amount of activity present
3.32
profile
distribution of gas velocity over the cross-sectional area of the stack or duct
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.62]
3.33
quality assurance
planned and systematic actions necessary to provide confidence that a system or component performs
satisfactorily in service and that the results are both correct and traceable
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.63]
3.34
radionuclide
unstable isotope of an element that decays or converts spontaneously into another isotope or different
energy state, emitting radiation
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.64]
3.35
reference method
apparatus and instructions for providing results against which other approaches may be compared
Note 1 to entry: Application of a reference method is assumed to define correct results.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.66]
3.36
representative sample
sample (3.38) with the same quality and characteristics for the material of interest as that of its source
at the time of sampling
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.67]
3.37
response time
time required after a step variation in the measured quantity for the output signal variation to reach a
given percentage for the first time, usually 90 %, of its final value
[SOURCE: IEC 60761-1:2002, 3.15]
3.38
sample
portion of an air stream of interest, or one or more separated constituents from a portion of an air stream
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.68]
3.39
sample extraction location
location of extraction of a sample (3.38) from the bulk stream (3.8), also known as sampling location
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.69, modified — definition was reworded.]
3.40
sampling
process of removing a sample (3.38) from the bulk stream (3.8) and transporting it to a monitor
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.72]
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3.41
sampling plane
cross sectional area where the sample (3.38) is extracted from the airflow
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.75]
3.42
sampling system
system consisting of an inlet, a transport line, a flow monitoring system and a monitor
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.76]
3.43
sensitivity
change in indication of a mechanical, nuclear, optical or electronic instrument as affected by changes in
the variable quantity being sensed by the instrument
Note 1 to entry: The slope of a calibration curve of an instrument, where a calibration curve shows output values
of an instrument as a function of input values.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.78]
3.44
standard conditions
temperature of 25 °C and pressure of 101 325 Pa
Note 1 to entry: Used to convert air densities to a common basis. Other temperature and pressure conditions may
be used and should be applied consistently.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.82]
3.45
transport line
part of a bypass system (3.9) between the outlet plane of the nozzle (3.28) and the inlet plane of a
detector chamber or a vessel
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.84]
3.46
turbulent flow
flow regime characterized by bulk mixing of fluid properties
Note 1 to entry: For example, in a tube, the flow is turbulent if the Reynolds number is greater than about 3 000
and laminar if the Reynolds number is below about 2 200. There is little mixing in the laminar flow regime.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.86]
3.47
uncertainty
non-negative parameter characterizing the dispersion of the quantity values being attributed to a
measurand, based on the information used
Note 1 to entry: An analysis of uncertainty is a procedure for estimating the overall impact of estimated
uncertainties in independent variables on the accuracy or precision of a dependent variable.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.10]
3.48
vapour
gaseous form of materials that are liquid or solids at room temperature, as distinguished from
non-condensable gases
Note 1 to entry: Vapours are gases but carry the connotation of having been released or volatilised from liquids
or solids.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.89]
3.49
velocity profile
distribution of the velocity values at a given cross section in a stack or duct
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.90]
4 Symbols
Symbols that are used in formulae in this document are defined below:
A Cross sectional area of the stack or duct, in m ;
A Activity released over a period Δt , in Bq per time;
R R
*
Decision threshold of the activity released over a period Δt , in Bq per time;
A
R
R
#
Detection limit of the activity released over a period Δt , in Bq per time;
A
R
R
Lower limit of the coverage interval of the released activity over a period Δt for a given
A
R
R
probability (1 – γ), in Bq per time;
Upper limit of the coverage interval of the released activity over a period Δt for a given
A
R
R
probability (1 – γ), in Bq per time;
C Velocity-averaging correction factor for determining the flow rate in a stack or duct with a
pt
Pitot tube from a single point reading, dimensionless;
-3
*
Decision threshold of the activity concentration, in Bq·m ;
c
-3
#
Detection limit of the activity concentration, in Bq·m ;
c
-3
c Gross primary measurement of the activity concentration at a time ti+⋅Δt , in Bq·m ;
g,i 0
Calculated gross average activity concentration over a time interval mt⋅Δ at time ti+⋅mt⋅Δ ,
c
g
mi,m
-3
in Bq·m ;
-3
Calculated gross average activity concentration over a time interval ΔΔtn=⋅mt⋅ , in Bq m ;
c R
g
Δt
R
-3
c Activity concentration at a time ti+⋅Δt , in Bq·m ;
i 0
-3
Average value of n number of c , in Bq·m ;
c
c 0,j
-3
Average value of n number of c , in Bq·m ;
c
mj, m
0 c
c Gross primary measurement of the activity concentration which represents a background
0,j
-3
situation at a time tj+⋅Δt , in Bq·m ;
8 © ISO 2021 – All rights reserved
Calculated gross average activity concentration over a time interval mt⋅Δ , which represents
c
mj, m
-3
a background situation at time tj+⋅mt⋅Δ , in Bq·m ;
d Tube diameter, in m;
t
F Fluctuation constant, dimensionless;
k
NOTE 1 This is set at 1 for a meter whose readings do not fluctuate. If there are fluctuations,
the parameter is set taken to be the average number of scales unit above and below the mean
indicated value.
I Gross current of the compensating detector at time ti+⋅Δt , in A;
gc,,d i 0
I Gross current of the measuring detector at time ti+⋅Δt , in A;
g,i 0
I
Q
min min
Minimum amount of current registered by the measuring detector with I = , in A;
min
t
C
I Background current of the compensating detector at a time tj+⋅Δt , in A;
0,cd, j 0
I Background current of the measuring detector at a time tj+⋅Δt , in A;
0, j 0
k
Quantile of a standard normal distribution, if kk= , dimensionless;
11−−αβ
NOTE 2 The value of k is 1,96 for a coverage interval of 95 %.
k Quantile of a standard normal distribution for a probability (1 – α), dimensionless;
1−α
k Quantile of a standard normal distribution for a probability (1 – β), dimensionless;
1−β
k γ
γ
Quantile of a standard normal distribution for a probability 1− , dimensionless;
1−
2
m
Number of times Δt to calculate c and c from archived data;
g 0
mj, m
mi,m
n
Number of times mt⋅Δ to calculate c from archived data;
g
Δt
R
n
Number of measurements of c to determine c , dimensionless;
c
0, j 0
n
Number of measurements of c to determine c , dimensionless;
c
0 0
mj, m
P Penetration, dimensionless;
NOTE 3 Penetration is the ratio between the activity concentration at the sampling system
exit, including transport lines, and the activity concentration in the ventilation duct.
p Pressure, in Pa;
p Standard pressure, equal to 101 325 Pa;
std
Q Minimum amount of electric charge that induces a pulse registered by the measuring detector, in C;
min
Q Total volume of gas (air) sampled, in m ;
T
3 -1
q Volumetric flow rate, in m ·s ;
3 -1
q Volumetric flow rate in the ventilation duct, in m ·s ;
D
3 -1
q Volumetric flow rate at standard conditions, in m ·s ;
std
-1 -1
R Individual gas constant for air, equal to 287 J·kg ·K ;
a
Re
Reynolds number, dimensionless;
-1
r Gross count rate of the compensating detector at time ti+⋅Δt , in s ;
gc,,d i 0
-1
r Gross count rate of the measuring detector at time ti+⋅Δt , in s ;
g,i 0
-1
r Background noise measured by the probe, in s ;
-1
r Background count rate of the compensating detector at time tj+⋅Δt , in s ;
0,cd, j 0
-1
r Background count rate of the measuring detector at time tj+⋅Δt , in s ;
0, j 0
-3
s Standard deviation of n values of c , in Bq·m ;
c c 0, j
0 0
-3
s
Standard deviation of n values of c , in Bq·m ;
c 0
c mj, m
T Temperature, in K;
T Standard temperature, equal to 298 K;
std
t Time, in s;
t Initial time, in s;
t Counting time of the measuring detector, s;
C
t Time period over which sampling is performed, in s;
s
t Time stamp, (e.g. in YYYY-MM-DD hh: mm: ss);
st
t Initial time stamp, (e.g. in YYYY-MM-DD hh: mm: ss);
st0
-1
U Spatial mean velocity of gas (air) in a flow tube, in m·s ;
m
ux() Standard uncertainty associated with x, units of x;
NOTE 4 As an approximation, the uncertainty associated with the calibration instrument
may be used.
u Relative standard uncertainty in reading the flow meter scale, dimensionless;
()rel
NOTE 5 This can be estimated by dividing the value of the smallest scale division by the in-
dicated flow rate and multiplying by a factor of 0,5.
-1
v Velocity, in m·s ;
-1
v Velocity at standard conditions, in m·s ;
std
w -3 -1 -3 -1
Calibration factor, in Bq·m ·s in count rate mode or in Bq·m ·A in current mode;
Δt
Duration of acquisition, in s;
Δt
Duration of the time interval over which the released activity is calculated, in s;
R
μ Dynamic viscosity of air, in Pa·s;
-3
ρ
Density, in kg·m ;
-3
ρ Density of air at standard conditions, equal to 1,184 kg·m .
std
10 © ISO 2021 – All rights reserved
5 Factors impacting the design of the monitoring system
This document focuses on the mechanics of monitoring radioactive gases in facility emissions. Some of
the factors that impact the design of the system are:
— purpose of monitoring;
— the type of conditions (normal or off-normal conditions);
— characteristics of the air stream and radioactive gases;
— desired measurement sensitivity;
— compensation for background radiation;
— concentrations or total emissions which trigger remedial action (action levels).
Informative guidance concerning these factors is given in Annexes A, B and C. The user may need to
consider additional factors specific to a particular site, process, or environmental condition(s). The
impact of these factors on the monitoring system should be assessed.
6 Types of monitoring systems
There are two general types of positron gas effluent monitoring systems in use; the first type, a bypass
system, uses a sampling system to extract a representative sample from the duct and analyses the
radioactive content in a detector away from the duct. The second type of system, an in-line system,
uses detectors (or possibly probes) placed around or within the duct to directly analyse the activity
concentrations of radioactive substances in the airstream.
In both types the response of the detectors to other sources of radiation shall be considered and
minimized in order to accurately measure the activity concentration of radioactive gas in the airstream.
For example, this minimization can be achieved by the use of shielding, or a compensation detector
when a consequent ambient dose is involved and by the use of a compensation algorithm when radon
gas influences the detector response.
General monitoring system requirements are provided in Table 1, which summarizes an adequate
monitoring system as discussed in Clauses 7 to 9.
Table 1 — Summary of guidance for an adequate monitoring system
Adequate monitoring system criteria Subclause
Detection system can meet the specified minimum detectable concentration. 7.2
The highest possible normal release condition can be measured. 7.2
Discharges following an incident can be quantified. 7.2
The detection range is compatible with those that may be present in the system. 7.2
Detector responses to outside sources of radiation, other than background, are considered
7.3.1
and minimized.
Background effects are minimized. 7.3.1
System components are readily accessible for maintenance and calibration. 7.3.2, 8.2
Effects from environmental conditions are considered. 7.3.3, 9.3
Flow measurements are known and measured continuously. 7.4
Samples are extracted from a well-mixed location within the bulk stream. 8.2
Systems are designed in a way so that condensation of vapour is avoided. 8.3
Sample nozzles are maintained and checked periodically. 8.4
Leak checks are performed periodically. 8.5
Controls to prevent measurement readings from adjacent systems are in place. 9.2
7 General monitoring system requirements
7.1 General
Subclauses 7.2 to 7.4 provide guidance and requirements for the design of a monitoring system.
7.2 Detection range
The importance of the detection range (both low [~MBq] and high [~TBq]) originates from the
requirement to be able to determine the activity concentration to a sufficient degree of certainty
and with sufficient time resolution to subsequently allow the calculation and reporting of the total
discharged activity.
In the low range, the detection system shall be adequate to meet a specified minimum detectable
concentration (at the 95 % confidence level) with a reasonable counting time, taking into account the
background at the location of installation, as discussed below.
The upper range of the system shall be capable of measuring up to the highest possible normal release
condition, often requiring dead time correction in the detection system. Additional information on dead
time is provided in A.4.4.2.
Discharges following an incident shall be quantified and taken into account in the total discharges of
the facility (except in the event of a breakdown of ventilation).
In order to best evaluate discharges, it shall at first be ensured that the measuring range of the
detection system is compatible with the levels of concentration that may be present. If a detection
system saturates (overloads), it makes the evaluation of activity emitted (or released) during the
incident impossible.
Isotope characteristics, including half-life, decay mode and energy of produced and parasitic
18 11 15 13 41
radionuclides (e.g. F, C, O, N, Ar) are provided in Annex A. Advantages and disadvantages of
various types of detectors and associated operating principles are provided in Table A.3.
7.3 Detector location
7.3.1 Background
In both types of monitoring systems (in-line or bypass), the response of the detectors to other sources of
radiation shall be considered and minimized in order to accurately measure the activity concentration
of radioactive gas in the airstream. Therefore, any detector should be located such that the effects from
background sources are minimised. Background sources could include:
— accelerators (cyclotron, linac);
— filter banks;
— target transfer lines;
— hot cells/fume cupboards;
— other effluent ducts;
— source stores;
— equipment;
— patient waiting areas;
— radon gas;
— radioactive waste storage.
12 © ISO 2021 – All rights reserved
The sensitive part of the monitoring system should be kept sufficiently far, sufficiently well shielded, or
sufficiently well compensated from the above-mentioned sources of background interference to meet
the system sensitivity requirements.
7.3.2 Ease of accessibility for maintenance
The detector, flow measurement system and associated equipment should be readily accessible for
routine maintenance and calibration.
7.3.3 Environmental conditions
The effect of temperature, humidity, vibration, weather conditions and electromagnetic interference
should be considered when deciding on system location and appropriate compensation applied where
necessary.
7.4 Emission stream flow measurement
The flow measurements in the stack, duct, or vent are critical to both in-line and bypass monitoring
systems because they directly impact the accuracy of the calculated emissions. The airflow of emission
streams shall be continuously measured unless justified otherwise. Errors are introduced into the
calculation of emissions if the emission and sample volumetric units are not based on the same gas
density. Local regulations may specify the gas density conditions to use for reporting emissions and
whether the activity concentration or the emitted activity is reported. In calculating the amount of
effluent air, the user should either adjust for the density differences in the air or use measurements
based on a standard density. For bypass systems, a correction factor to the ratio of sample to stack
activity concentration may need to be applied, if the difference between the bulk and sample air
densities exceeds 10 %.
The flow measurement device should be selected according to the duct shape. The device should be
located in accordance with the manufacturer’s recommendation. A shrouded probe is preferred when the
main-stream velocity does not vary considerably over the cross-sectional area of the duct, while multi-
point sampling may be necessary in situations where the main-stream velocity varies considerably over
the cross-section. ISO 2889 provides additional details on the use of shrouded and multi-point nozzles
for sampling. If there is no manufacturer recommendation, then the location should be a minimum of
10 hydraulic diameters downstream of a flow disturbance and a minimum of five hydraulic diameters
upstream of the end of the stack or the next flow disturbance. The flow measurement device should be
subject to minimum annual accuracy audits according to the recommendation of the manufacturer. Such
checks can include, but are not limited to, comparison with manual measurements, routine calibration,
or independent calibrated instrument verification.
8 Requirements specific to bypass systems
8.1 General
As noted in the definitions, a bypass system extracts a sample from the effluent stream and analyses
it at a location remote from the region where the extraction takes place. The following should be
considered when choosing to use a bypass system.
8.2 Sample extraction locations
A representative sample is best extracted from a location where the radioactive materials of interest
are well mixed within the bulk stream. To establish a well-mixed location, the coefficient of variation,
C , of the tracer gas concentration should be within ±20 % across at least the centre two thirds of the
V
cross sectional area of the stack or duct. In addition, at none of the measurement points should the
concentration of the tracer gas differ by more than 30 % from the mean value for all of the points (see
Annex D). The designer should plan the ventilation system such as to provide a favourable location
where the sample may be extracted from a well-mixed stream. In this case, the sampling probe may
contain a single inlet.
Following a careful evaluation, one or more of the following steps should be taken in circumstances
where these criteria cannot be satisfied with respect to effluent systems designed and constructed
prior to the publication of this document:
a) Select another location for the sampling probe;
b) Install features that promote mixing;
c) Perform in-situ tests at representative flow conditions, covering the expected range of flow rates,
to demonstrate that there is no risk of under-sampling (ISO 2889); or
d) Apply appropriate correction factors.
The stack or duct geometry and the airflow within should be fully understood. The sample extraction
location should not be so close to the stack exit that wind effects can significantly influence the velocity
profile at the sampling location. Typically, in well mixed airflow, successful sample probe locations are
in the range of 5 to 10 hydraulic diameters downstream of a flow disturbance and 3 or more hydraulic
diameters upstream of a flow disturbance. There are instances where greater distances are needed.
Particular attention should be given to the geometry surrounding the flow entry. Any addition of a
small secondary air stream close to the wall of the stack or duct should be avoided. Bends, fans, duct
junctions, and similar disturbances promote mixing, but may also produce distortions in velocity and
contaminant concentration profile and angularity in the airflow in the first 2 to 3 hydraulic diameters
downstream. Therefore, sampling locations too close to such disturbances should be avoided even at
the cost of longer sampling lines.
In addition to the physics of obtaining a representative sample, there are other considerations in
locating the probe and associated equipment. The location should be readily and safely accessible, it
should not present a problem for sampler servicing and maintenance activities and it should be able to
accommodate analysis or collection equipment that does not compromise the quality of the sample.
The sample should be extracted from a location where the gas constituents are well mixed in the bulk
airflow. If side streams are present in the ventilation system, a uniform gas concentration should be
validated. Features that enhance mixing do so by creating large scale turbulence. One or more 90° turns,
converging airstreams, and mixing elements such as mixing boxes, perimeter rings, and commercial
static
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16640
Première édition
2021-01
Surveillance des gaz radioactifs
dans les effluents des installations
produisant des radionucléides et
des produits radiopharmaceutiques
émetteurs de positrons
Monitoring radioactive gases in effluents from facilities producing
positron emitting radionuclides and radiopharmaceuticals
Numéro de référence
©
ISO 2021
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© ISO 2021
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CH-1214 Vernier, Genève
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Publié en Suisse
ii © ISO 2021 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 8
5 Facteurs influant sur la conception du système de surveillance .11
6 Types de systèmes de surveillance .11
7 Exigences générales applicables aux systèmes de surveillance .12
7.1 Généralités .12
7.2 Plage de détection .12
7.3 Emplacement du détecteur .12
7.3.1 Contexte .12
7.3.2 Facilité d’accès pour la maintenance .13
7.3.3 Conditions environnementales .13
7.4 Mesurage du débit des rejets .13
8 Exigences spécifiques aux systèmes en dérivation .14
8.1 Généralités .14
8.2 Points d’extraction des échantillons.14
8.3 Condensation .15
8.4 Maintenance .15
8.5 Contrôles d’étanchéité .15
9 Exigences spécifiques aux systèmes en ligne.16
9.1 Généralités .16
9.2 Emplacement de la sonde ou du détecteur .16
9.3 Conditions environnementales .16
10 Évaluation et mise à niveau des systèmes existants .16
11 Assurance qualité et contrôle qualité .17
Annexe A (informative) Facteurs ayant un impact sur la conception du système de surveillance .19
Annexe B (informative) Évaluation de l’incertitude du mesurage des effluents .33
Annexe C (informative) Assurance qualité .44
Annexe D (informative) Démonstration de mélange et vérification des performances du
système de prélèvement .49
Annexe E (informative) Techniques de mesure de débit dans un émissaire de rejet ou
un conduit .53
Bibliographie .56
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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Introduction
Le présent document porte sur la surveillance de la concentration volumique des gaz radioactifs.
Ils permettent le calcul des rejets d’activité, dans les effluents gazeux libérés par les installations
produisant des radionucléides et des produits radiopharmaceutiques émetteurs de positrons. De telles
installations produisent des radionucléides à courte durée de vie utilisés à des fins médicales et de
recherche. Elles comprennent les accélérateurs, les radiopharmacies, les hôpitaux et les universités. Le
présent document spécifie des critères de performance pour l’utilisation d’équipements de surveillance
de l’air comprenant des sondes, des lignes de transport et des instruments de surveillance des
échantillons, ainsi que des méthodes de mesure du débit d’air. Il fournit également des informations
couvrant les objectifs des programmes de surveillance, l’assurance qualité, l’élaboration de niveaux de
déclenchement d’actions de régulation liées à la surveillance de l’air, l’optimisation des systèmes et la
vérification des performances des systèmes.
L’objectif de réaliser un mesurage précis des gaz radioactifs, mélangés de façon homogène dans le flux
d’air, est atteint soit par un mesurage direct (en ligne) sur le flux de rejets, soit par une extraction du
flux de rejets en vue d’un mesurage déporté du conduit (système en dérivation). Le présent document
fournit des critères de performance et des recommandations destinées à faciliter la réalisation de
mesurages valides.
NORME INTERNATIONALE ISO 16640:2021(F)
Surveillance des gaz radioactifs dans les effluents des
installations produisant des radionucléides et des produits
radiopharmaceutiques émetteurs de positrons
1 Domaine d’application
Le présent document porte sur la surveillance de la concentration volumique des gaz radioactifs.
Ils permettent le calcul des rejets d’activité, dans les effluents gazeux libérés par les installations
produisant des radionucléides et des produits radiopharmaceutiques émetteurs de positrons. De
telles installations produisent des radionucléides à courte durée de vie qui sont utilisés à des fins
médicales et de recherche, et peuvent libérer des gaz incluant généralement, mais sans s’y limiter,
18 11 15 13
F, C, O et N. Ces installations comprennent les accélérateurs, les radiopharmacies, les hôpitaux
et les universités. Le présent document spécifie des critères de performance pour la conception et
l’utilisation d’équipements de surveillance de l’air comprenant des sondes, des lignes de transport et
des instruments de surveillance des échantillons, ainsi que des méthodes de mesure de débit d’air. Il
fournit également des informations couvrant les objectifs des programmes de surveillance, l’assurance
qualité, l’élaboration de niveaux de déclenchement d’actions de régulation liées à la surveillance de l’air,
l’optimisation des systèmes et la vérification des performances des systèmes.
L’objectif de réaliser un mesurage non biaisé est atteint soit par un mesurage direct (en ligne) sur le
flux de rejets, soit par extraction d’échantillons du flux de rejets (en dérivation), à condition que les
gaz radioactifs soient mélangés de façon homogène dans le flux d’air. Le présent document fournit
des critères de performance et des recommandations destinées à faciliter la réalisation de mesurages
valides.
NOTE 1 Les critères et les recommandations du présent document concernent la surveillance réalisée aux fins
de vérification de la conformité à la réglementation et de contrôle des systèmes. Si les systèmes de surveillance
d’air existants n’ont pas été conçus conformément aux critères de performance et aux recommandations du
présent document, une évaluation des performances du système est recommandée. Si des écarts sont constatés
sur la base d’une évaluation des performances, il convient de déterminer s’il est nécessaire de procéder à une
modification a posteriori du système et de prendre des mesures correctives, le cas échéant.
NOTE 2 Les critères et les recommandations du présent document s’appliquent dans des conditions
opérationnelles normales et anormales, sous réserve que ces conditions n’incluent pas la production d’aérosols
ou de vapeurs. Si les conditions normales et/ou anormales produisent des aérosols et des vapeurs, alors les
principes de collecte des aérosols de l’ISO 2889 s’appliquent également.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
appareil d’épuration sélective
appareil utilisé pour réduire la concentration de contaminants dans le flux d’air qui s’échappe par un
conduit ou un émissaire de rejet
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.1]
3.2
accident (conditions accidentelles)
tout événement involontaire, y compris les erreurs humaines, les défaillances d’équipements ou d’autres
anomalies, dont les conséquences réelles ou potentielles ne sont pas négligeables du point de vue de la
protection ou de la sûreté
3.3
exactitude
étroitesse de l’accord entre une valeur mesurée et une valeur vraie d’un mesurande
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.4]
3.4
niveau d’action
concentration limite d’un effluent contaminant à partir de laquelle une action appropriée doit être engagée
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.5]
3.5
aérosol
flux de particules solides ou liquides dispersées dans l’air ou dans d’autres gaz
Note 1 à l'article: Un aérosol ne concerne pas seulement les particules d’aérosol.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.8]
3.6
analyseur
dispositif qui fournit des données en temps quasi réel sur les caractéristiques radiologiques du flux de
gaz (d’air) dans un système de prélèvement ou un conduit
Note 1 à l'article: Un analyseur évalue généralement la concentration de radionucléides dans un flux d’air prélevé;
toutefois, certains analyseurs sont montés directement à l’intérieur ou à juste à l’extérieur d’un émissaire de rejet
ou d’un conduit.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.12]
3.7
coude
changement graduel en direction d’une ligne de transport d’échantillons (3.38)
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.14]
3.8
ensemble du flux d’air
flux d’air dans un émissaire de rejet ou un conduit, en opposition au débit de prélèvement
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.15]
3.9
système en dérivation
système au moyen duquel un échantillon (3.38) est extrait du flux d’effluent et analysé à un emplacement
distant de celui où l’extraction a lieu
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3.10
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit, d’une part, la relation entre les valeurs de
grandeurs indiquées par un appareil ou système de mesure (et les incertitudes de mesure associées) et,
d’autre part, les valeurs de grandeurs correspondantes obtenues grâce à des étalons
3.11
coefficient de variation
C
V
grandeur qui est le rapport de l’écart-type d’une variable sur la valeur moyenne de cette variable
Note 1 à l'article: Il s’exprime généralement en pourcentage.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.18]
3.12
moniteur d’air en continu
CAM
appareil de prélèvement et capteur associé, qui fournissent en quasi temps réel des renseignements sur
les radionucléides (par exemple concentration en particules d'aérosol émettrices alpha) dans un flux de
prélèvement
Note 1 à l'article: Un CAM est utilisé pour surveiller et détecter des gaz radioactifs.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.21]
3.13
surveillance continue
mesurage continu en temps quasi réel d’une ou plusieurs caractéristiques de prélèvement
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.22]
3.14
intervalle élargi
intervalle contenant l’ensemble des valeurs vraies d’un mesurande avec une probabilité déterminée,
fondé sur l’information disponible
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.4]
3.15
cyclotron
accélérateur de particules généralement utilisé en médecine nucléaire pour produire des radionucléides
émetteurs de positrons
Note 1 à l'article: Les particules chargées (par exemple, les protons ou deutérons) sont accélérées le long d’un
trajet en spirale du centre vers l’extérieur jusqu’à une cible appropriée.
3.16
seuil de décision
valeur de l’estimateur du mesurande telle que, quand le résultat d’une mesure réelle utilisant une
procédure de mesure donnée d’un mesurande quantifiant le phénomène physique lui est supérieur, on
décide que le phénomène physique est présent
Note 1 à l'article: Le seuil de décision est défini de manière que, dans le cas où le résultat du mesurage dépasse le
seuil de décision, la probabilité d’une décision erronée, c’est-à-dire que la valeur vraie du mesurande ne soit pas
nulle alors qu’elle l’est en réalité, est inférieure ou égale à la probabilité choisie, α.
Note 2 à l'article: Si le résultat est inférieur au seuil de décision, on décide de conclure que le résultat ne peut pas
être attribué à l’effet physique; néanmoins, il ne peut être conclu qu’il est absent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.12]
3.17
limite de détection
plus petite valeur vraie du mesurande qui garantit une probabilité spécifiée qu’il soit détectable par la
méthode de mesure
Note 1 à l'article: Avec le seuil de décision, la limite de détection est la plus petite valeur vraie du mesurande
pour laquelle la probabilité de décider de façon erronée que la valeur vraie du mesurande est nulle est égale à
une valeur spécifiée, β, quand, en réalité, la valeur vraie du mesurande n’est pas nulle. La probabilité qu’il soit
détectable est, par conséquent, de (1 − β).
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.18
effluent
flux de déchets émanant d’un procédé, d’une usine ou d’une installation vers l’environnement
Note 1 à l'article: Le présent document s’applique aux effluents gazeux rejetés dans l’atmosphère via des
émissaires de rejet et des conduits.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.29]
3.19
rejet
contaminants qui sont rejetés dans l’environnement
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.30]
3.20
émettre
rejeter des contaminants dans l’environnement
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.31]
3.21
débit
vitesse à laquelle une masse ou un volume de gaz (d’air) traverse une section fictive dans un système de
prélèvement, un émissaire de rejet ou un conduit
Note 1 à l'article: La vitesse à laquelle le volume traverse la zone imaginaire est appelée débit volumétrique et la
vitesse à laquelle la masse traverse la zone imaginaire est appelée soit débit massique, soit débit volumétrique
dans des conditions standard.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.33]
3.22
diamètre hydraulique
type de diamètre de conduit équivalent pour les conduits dont la section n’est pas ronde
Note 1 à l'article: Généralement, le diamètre hydraulique correspond à la section du conduit multipliée par quatre
et divisée par le périmètre.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.38]
3.23
système en ligne
système dans lequel l’ensemble de détection est adjacent à, ou immergé dans, l’effluent (3.18)
3.24
limites de l’intervalle élargi
valeurs qui définissent un intervalle élargi
Note 1 à l'article: Dans le présent document, elles sont caractérisées par une probabilité spécifiée (1 − γ), par
exemple 95 %, et (1 − γ) représente la probabilité de l’intervalle élargi du mesurande.
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Note 2 à l'article: La définition d’un intervalle élargi est ambiguë en l’absence d’informations complémentaires.
Dans l’ISO 11929-1, on utilise deux alternatives, à savoir l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique et
l’intervalle élargi le plus court. Dans le présent document, seul l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique
est utilisé.
Note 3 à l'article: L’intervalle élargi probabilistiquement symétrique est l’intervalle élargi pour une quantité telle
que la probabilité que la quantité soit inférieure à la plus petite valeur de l’intervalle est égale à la probabilité que
la quantité soit supérieure à la plus grande valeur de l’intervalle.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.16]
3.25
élément mélangeur
dispositif placé dans un émissaire de rejet ou un conduit afin d’augmenter le mélange de la masse de
contaminants avec le fluide
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.47]
3.26
surveillance
mesurage continu d’une grandeur (par exemple l’activité volumique) d’un constituant radioactif en
suspension dans l’air, ou teneur approximative d’une matière radioactive, à une fréquence qui permet
une évaluation de la valeur de cette grandeur en temps quasi réel, ou à des intervalles conformes aux
exigences réglementaires
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.48]
3.27
conditions normales
limites (ou plage) d’utilisation ou d’exploitation dans lesquelles un programme ou une activité est
capable d’atteindre ses objectifs sans changements significatifs qui porteraient atteinte à cette capacité
3.28
buse
dispositif utilisé pour extraire un échantillon (3.38) d’un flux d’effluent (3.18) et transférer cet
échantillon vers une ligne de transport ou un dispositif de collecte
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.49]
3.29
conditions anormales
conditions imprévues qui représentent un écart par rapport aux conditions normales
Note 1 à l'article: Les accidents et les pannes matérielles sont des exemples de conditions anormales.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.54]
3.30
tomographie par émission de positrons
TEP
technique d’imagerie qui utilise des substances radioactives pour révéler la fonction opérationnelle et
le métabolisme des tissus et des organes, et permet l’observation des tissus malins
Note 1 à l'article: La technique implique l’injection d’un produit radioactif dont le radionucléide fait office
d’émetteur de positrons. Lors de l’annihilation du positron, deux photons de 511 keV sont produits à un angle de
180°. Ces photons sont utilisés dans le dispositif de balayage pour déterminer le point d’annihilation et construire
une image.
3.31
sonde
terme parfois utilisé familièrement pour désigner l’équipement introduit dans un émissaire de rejet ou
un conduit pour le mesurage d’un débit volumétrique ou d’une quantité d’activité présente
3.32
profil
répartition de la vitesse de gaz sur la section de l’émissaire de rejet ou du conduit
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.62]
3.33
assurance qualité
actions planifiées et systématiques nécessaires pour s’assurer qu’un système ou un composant en
service fonctionne de manière satisfaisante et que les résultats sont à la fois corrects et traçables
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.63]
3.34
radionucléide
isotope instable d’un élément qui se désintègre ou se change spontanément en un autre isotope ou dans
un état d’énergie différent, en émettant des rayonnements
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.64]
3.35
méthode de référence
appareil et instructions produisant des résultats par rapport auxquels d’autres approches peuvent être
comparées
Note 1 à l'article: L’application d’une méthode de référence est supposée garantir des résultats corrects.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.66]
3.36
échantillon représentatif
échantillon (3.38) ayant la même qualité et les mêmes caractéristiques pour la matière étudiée que
celles de sa source au moment du prélèvement
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.67]
3.37
temps de réponse
temps nécessaire, après une variation brusque de la grandeur à mesurer, pour que la variation du signal
de sortie atteigne pour la première fois un pourcentage donné, en général 90 %, de sa valeur finale
[SOURCE: IEC 60761-1:2002, 3.15]
3.38
échantillon
portion d’un flux d’air étudié, ou un ou plusieurs constituants distincts d’une portion d’un flux d’air
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.68]
3.39
point d’extraction d’un échantillon
emplacement d’extraction d’un échantillon (3.38) à partir de l’ensemble du flux d’air (3.8), également
appelé «point de prélèvement»
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.69, modifiée — La définition a été reformulée.]
3.40
prélèvement
processus consistant à prélever un échantillon (3.38) de l’ensemble du flux d’air (3.8) et à le transporter
vers un moniteur
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.72]
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3.41
plan de prélèvement
section où l’échantillon (3.38) est extrait de l’écoulement d’air
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.75]
3.42
système de prélèvement
système composé d’une entrée, d’une ligne de transport, d’un système de surveillance de l’écoulement
et d’un moniteur
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.76]
3.43
sensibilité
variation de l’indication d’un instrument mécanique, nucléaire, optique ou électronique, résultant de
variations de la grandeur variable détectée par l’instrument
Note 1 à l'article: La sensibilité correspond à la pente de la courbe d’étalonnage d’un instrument, cette courbe
indiquant les valeurs de sortie d’un instrument en fonction des valeurs d’entrée.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.78]
3.44
conditions standard
25 °C pour la température et 101 325 Pa pour la pression
Note 1 à l'article: Ces conditions sont utilisées pour les conversions usuelles de masses volumiques de l’air.
D’autres conditions de température et de pression peuvent être utilisées mais il convient de les appliquer de
manière homogène.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.82]
3.45
ligne de transport
partie d’un système en dérivation (3.9) comprise entre le plan de sortie de la buse (3.28) et le plan
d’entrée d’une chambre de détection ou d’un collecteur
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.84]
3.46
écoulement turbulent
régime d’écoulement caractérisé par des propriétés de mélange en vrac du fluide
Note 1 à l'article: Dans un tube, l’écoulement est par exemple turbulent si le nombre de Reynolds est supérieur à
environ 3 000 et laminaire si le nombre de Reynolds est inférieur à environ 2 200. Le mélange est faible dans un
régime d’écoulement laminaire.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.86]
3.47
incertitude
paramètre non négatif qui caractérise la dispersion des valeurs attribuées à un mesurande, à partir des
informations utilisées
Note 1 à l'article: Une analyse de l’incertitude est un mode opératoire permettant d’estimer l’impact global des
incertitudes estimées des variables indépendantes, sur l’exactitude ou la fidélité d’une variable dépendante.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.10]
3.48
vapeur
forme gazeuse de matières qui sont liquides ou solides à température ambiante, par opposition aux gaz
non condensables
Note 1 à l'article: Les vapeurs sont des gaz, mais ce terme implique qu’elles proviennent de liquides ou de solides
par émission ou volatilisation.
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.89]
3.49
profil de vitesse
répartition des valeurs de vitesse au niveau d’une section donnée d’un émissaire de rejet ou d’un conduit
[SOURCE: ISO 2889:2010, 3.90]
4 Symboles
Les symboles utilisés dans les formules du présent document sont définis ci-dessous:
A aire de la section droite d’un émissaire de rejet ou d’un conduit, en m ;
A activité rejetée sur une période Δt , en Bq par unité de temps;
R R
*
seuil de décision de l’activité rejetée sur une période Δt , en Bq par unité de temps;
A
R
R
#
limite de détection de l’activité rejetée sur une période Δt , en Bq par unité de temps;
A
R
R
limite inférieure de l’intervalle élargi de l’activité rejetée sur une période Δt pour une
A
R
R
probabilité donnée (1 – γ), en Bq par unité de temps;
limite supérieure de l’intervalle élargi de l’activité rejetée sur une période Δt pour une
A
R
R
probabilité donnée (1 – γ), en Bq par unité de temps;
C facteur de correction de la vitesse moyenne afin de déterminer le débit dans un émissaire de
pt
rejet ou un conduit à partir d’un point unique lu à l’aide d’un tube de Pitot (sans dimension);
–3
*
seuil de décision de l’activité volumique, en Bq·m ;
c
–3
#
limite de détection de l’activité volumique, en Bq·m ;
c
–3
c mesurage primaire brut de l’activité volumique à un instant ti+⋅Δt , en Bq·m ;
g,i 0
activité volumique moyenne brute calculée sur un intervalle de temps mt⋅Δ à l’instant
c
g
–3
mi,m
ti+⋅mt⋅Δ , en Bq·m ;
activité volumique moyenne brute calculée sur un intervalle de temps ΔΔtn=⋅mt⋅ , en
c R
g
Δt
R
–3
Bq·m ;
–3
c activité volumique à un instant ti+⋅Δt , en Bq·m ;
i 0
–3
valeur moyenne de n nombre de c , en Bq·m ;
c
c 0,j
–3
valeur moyenne de n nombre de c , en Bq·m ;
c
mj, m
0 c
c mesurage primaire brut de l’activité volumique qui représente une situation de bruit de fond
0,j
–3
à un instant tj+⋅Δt , en Bq·m ;
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activité volumique moyenne brute calculée sur un intervalle de temps mt⋅Δ , qui représente
c
mj, m
–3
une situation de bruit de fond à l’instant tj+⋅mt⋅Δ , en Bq·m ;
d diamètre du tube, en m;
t
F constante de fluctuation, sans dimension;
k
NOTE 1 Cette constante est fixée à 1 pour un débitmètre dont les valeurs ne fluctuent pas. En
cas de fluctuations, le paramètre est pris égal au nombre moyen d’unités graduées au-dessus
et au-dessous de la valeur moyenne indiquée.
I courant brut du détecteur de compensation à l’instant ti+⋅Δt , en A;
gc,,d i 0
I courant brut du détecteur de mesure à l’instant ti+⋅Δt , en A;
g,i 0
I
Q
min min
quantité minimale de courant enregistrée par le détecteur de mesure avec I = , en A;
min
t
C
I courant de bruit de fond du détecteur de compensation à un instant tj+⋅Δt , en A;
0,cd, j 0
I courant de bruit de fond du détecteur de mesure à un instant tj+⋅Δt , en A;
0, j 0
k
quantile d’une loi normale centrée réduite, si kk= , sans dimension;
11−−αβ
NOTE 2 La valeur de k est 1,96 pour un intervalle élargi de 95 %.
k quantile d’une loi normale centrée réduite pour une probabilité (1 – α), sans dimension;
1−α
k quantile d’une loi normale centrée réduite pour une probabilité (1 – β), sans dimension;
1−β
k γ
γ
quantile d’une loi normale centrée réduite pour une probabilité 1− , sans dimension;
1−
2
m
nombre de fois Δt pour calculer c et c à partir des données archivées;
g 0
mj, m
mi,m
n
nombre de fois mt⋅Δ pour calculer c à partir des données archivées;
g
Δt
R
n
nombre de mesurages de c pour déterminer c , sans dimension;
c
0, j 0
n
nombre de mesurages de c pour déterminer c , sans dimension;
c
0 0
mj, m
P perméance, sans dimension;
NOTE 3 La perméance est le rapport entre l’activité volumique à la sortie du système de pré-
lèvement, lignes de transport incluses, et l’activité volumique dans le conduit de ventilation.
p pression, en Pa;
p pression standard, égale à 101 325 Pa;
std
Q quantité minimale de charge électrique qui induit une impulsion enregistrée par le détecteur
min
de mesure, en C;
Q volume total de gaz (air) prélevé, en m ;
T
3 −1
q débit volumétrique, en m ·s ;
3 –1
q débit volumétrique dans le conduit de ventilation, en m ·s ;
D
3 –1
q
débit volumétrique dans les conditions standard, en m ·s ;
std
–1 –1
R constante individuelle des gaz parfaits pour l’air, égale à 287 J·kg ·K ;
a
Re
nombre de Reynolds, sans dimension;
–1
r taux de comptage brut du détecteur de compensation à l’instant ti+⋅Δt , en s ;
gc,,d i 0
–1
r taux de comptage brut du détecteur de mesure à l’instant ti+⋅Δt , en s ;
g,i 0
–1
r bruit de fond mesuré par la sonde, en s ;
–1
r taux de comptage du bruit de fond du détecteur de compensation à l’instant tj+⋅Δt , en s ;
0,cd, j 0
–1
r taux de comptage du bruit de fond du détecteur de mesure à l’instant tj+⋅Δt , en s ;
0, j 0
–3
s écart-type de n valeurs de c , en Bq·m ;
c c 0, j
0 0
–3
s
écart-type de n valeurs de c , en Bq·m ;
c 0
c mj, m
T température, en K;
T température standard, égale à 298 K;
std
t temps, en s;
t temps initial, en s;
t temps de comptage du détecteur de mesure, en s;
C
t durée du prélèvement, en s;
s
t horodatage (par exemple en AAAA-MM-JJ hh: mm: ss);
st
t horodatage initial (par exemple en AAAA-MM-JJ hh: mm: ss);
st0
–1
U vitesse moyenne spatiale du gaz (air) dans un tube d’écoulement, en m·s ;
m
ux() incertitude-type associée à x, en unités de x;
NOTE 4 L’incertitude associée à l’instrument d’étalonnage peut être utilisée pour fournir une
estimation.
u incertitude-type relative de la lecture d’échelle du débitmètre, sans dimension;
()rel
NOTE 5 Cette incertitude peut être estimée en divisant la valeur de la plus petite division
d’échelle par le débit indiqué et en multipliant par un facteur de 0,5.
–1
v vitesse, en m·s ;
–1
v vitesse dans les conditions standard, en m·s ;
std
w –3 –1 –3 –1
coefficient d’étalonnage, en Bq·m ·s en mode taux de comptage ou en Bq·m ·A en mode
courant;
Δt
durée d’acquisition, en s;
Δt durée de l’intervalle de temps sur lequel l’activité rejetée est calculée, en s;
R
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μ viscosité dynamique de l’air, en Pa·s;
ρ –3
masse volumique, en kg·m ;
–3
ρ masse volumique de l’air dans les conditions standard, égale à 1,184 kg·m .
std
5 Facteurs influant sur la conception du système de surveillance
Le présent document porte sur le mécanisme de surveillance des gaz radioactifs dans les rejets des
installations. Certains facteurs peuvent avoir un impact sur la conception du système, notamment:
— l’objectif de la surveillance;
— le type de conditions (normales ou anormales);
— les caractéristiques du flux d’air et des gaz radioactifs;
— la sensibilité de mesure souhaitée;
— la compensation due au bruit de fond du rayonnement ambiant;
— les concentrations ou les rejets totaux qui déclenchent une action corrective (niveaux d’action).
Les Annexes A, B et C, informatives, contiennent des recommandations concernant ces facteurs.
L’utilisateur peut toutefois avoir besoin de considérer d’autres facteurs spécifiques à un site, un
processus ou une (des) condition(s) environnementale(s) particuliers. Il convient d’évaluer l’impact de
ces facteurs sur le système de surveillance.
6 Types de systèmes de surveillance
Deux grands types de systèmes sont actuellement utilisés pour surveiller les effluents gazeux
émetteurs de positrons: le premier type (système en dérivation) utilise un dispositif de prélèvement
pour extraire du conduit un échantillon représentatif et analyse le contenu radioactif dans un détecteur
distant du conduit; le second type (système en ligne) utilise des détecteurs (ou éventuellement des
sondes) disposés autour ou à l’intérieur du conduit pour analyser directement l’activité volumique des
substances radioactives dans le flux d’air.
Pour les deux types de systèmes, il faut tenir compte de la réponse des détecteurs aux autres sources
de rayonnement et les réduire le plus possible afin de mesurer avec exactitude l’activité volumique du
gaz radioactif présent dans le flux d’air. Cette réduction de la réponse peut par exemple être obtenue au
moyen d’un blindage, ou d’un détecteur de compensation si la dose ambiante s’avère conséquente et en
utilisant un algorithme de compensation lorsque le radon influe sur la réponse du détecteur.
Le Tableau 1 spécifie les exigences applicables aux systèmes de surveillance en général et résume les
caractéristiques recommandées pour un système de surveillance adapté, tel que décrit aux Articles 7 à 9.
Tableau 1 — Résumé des caractéristiques recommandées pour un système de
surveillance adapté
Critères d’un système de surveillance adapté Paragraphe
Le système de détection peut indiquer la concentration minimale détectable spécifiée. 7.2
La condition de rejet normal la plus élevée possible peut être mesurée. 7.2
Les rejets après un incident peuvent être quantifiés. 7.2
La plage de détection est compatible avec celle susceptible d’être présente dans le système. 7.2
Les réponses des détecteurs aux sources de rayonnement extérieures, autres que le bruit de
7.3.1
fond, sont prises en compte et réduites le plus possible.
Les effets du bruit de fond sont réduits le plus possible. 7.3.1
Tableau 1 (suite)
Critères d’un système de surveillance adapté Paragraphe
Les composants du système sont facilement accessibles pour la maintenance et l’étalonnage. 7.3.2, 8.2
Les effets des conditions environnementales sont pris en compte. 7.3.3, 9.3
Les mesurages d’écoulement sont connus et réalisés en continu. 7.4
Des échantillons sont extraits d’un emplacement bien mélangé avec l’ensemble du flux d’air. 8.2
Les systèmes sont conçus pour éviter la condensation des vapeurs. 8.3
Les buses de prélèvement sont entretenues et contrôlées périodiquement. 8.4
Des contrôles d’étanchéité sont réalisés périodiquement. 8.5
Des contrôles sont effectués pour empêcher la lecture de valeurs de mesure des systèmes
9.2
adjacents.
7 Exigences générales applicables aux systèmes de surveillance
7.1 Généralités
Les paragraphes 7.2 à 7.4 fournissent des recommandations et des exigences pour la conception d’un
système de surveillance.
7.2 Plage de détection
L’importance de la plage de détection (à la fois haute [~TBq] et basse [~MBq]) découle de l’exigence de
pouvoir déterminer l’activité volumique avec un degré de certitude suffisant, et avec une résolution
temporelle suffisante pour pouvoir ensuite calculer et déclarer l’activité en termes de rejets totaux.
Dans la plage basse, le système de détection doit être adapté pour atteindre une concentration détectable
minimale spécifiée (avec un niveau de confiance de 95 %) avec un temps de comptage raisonnable, en
tenant compte du bruit de fond ambiant sur le lieu d’installation du système de détection, tel que décrit
ci-dessous.
La plage haute du système doit pouvoir mesurer la condition de rejet normal la plus élevée, ce qui
nécessite souvent une correction de temps mort pour le système de détection. Des informations
supplémentaires sur le temps mort sont données en A.4.4.2.
Les rejets à la suite d’un incident doivent être quantifiés et pris en compte dans les rejets totaux de
l’installation (sauf en cas de panne de ventilation).
Afin d’évaluer au mieux les rejets, il faut tout d’abord s’assurer que l’étendue de mesure du système
de détection est compatible avec les niveaux de concentration qui peuvent être présents. En cas de
saturation d’un système de détection (surcharge), toute évaluation de l’activité émise (ou rejetée) au
cours de l’incident devient impossible.
Les caractéristiques isotopiques, y compris la période, le mode et l’énergie de décroissance, des
18 11 15 13 41
radionucléides produits et parasites (par exemple, F, C, O, N, Ar) sont fournies dans l’Annexe A.
Les avantages et les inconvénients des différents types de détecteurs, ainsi que les principes de
fonctionnement associés, sont présentés dans le Tableau A.3.
7.3 Emplacement du détecteur
7.3.1 Contexte
Dans les deux types de systèmes de surveillance (en ligne ou en dérivation), il faut tenir compte de
la réponse des détecteurs aux autres sources de rayonnement et les réduire le plus possible afin de
mesurer avec exactitude l’activité volumique du gaz radioactif présent dans le flux d’air. Il convient
12 © ISO 2021 – Tous droits réservés
donc de positionner les détecteurs de manière à réduire le plus possible les sources de bruit de fond, qui
peuvent être:
— des accélérateurs (cyclotron, linac);
— des batteries de filtres;
— des lignes de transfert de cible;
— des cellules chaudes/hottes de laboratoire;
— d’autres conduits d’effluents;
— des entreposages de sources;
— des équipements;
— des salles d’attente pour les patients;
— le radon;
— des sites d’entreposage de déchets radioactifs.
Il convient que la partie sensible du système de surveillance soit maintenue suffisamment éloignée,
bien protégée ou bien compensée par rapport à des sources de bruit de fond précitées afin de satisfaire
aux exigences de sensibilité du système.
7.3.2 Facilité d’accès pour la maintenance
Il convient que le détecteur, le système de mesure d’écoulement et l’équipement associé soient facilement
accessibles pour la maintenance de routine et l’étalonnage.
7.3.3 Conditions environnementales
Il convient de tenir compte de l’effet de la température, de l’humidité, des vibrations, des conditions
atmosphériques et des interférences électromagnétiques lors de la définition de l’emplacement du
système, et d’appliquer la compensation appropriée aux endroits requis.
7.4 Mesurage du débit des rejets
Les mesurages de débit dans l’émissaire de rejet, le conduit ou l’évent sont critiques dans les systèmes
de surveillance en ligne et en dérivation car ils ont un impact direct sur l’exactitude des rejets calculés.
L’écoulement d’air des rejets doit être mesuré en continu, sauf justification contraire. Des erreurs sont
introduites dans le calcul des rejets si les unités volumétriques de prélèvement et de rejet ne reposent
pas sur la même masse volumique de gaz. Des réglementations locales peuvent spécifier les conditions
de masse volumique de gaz à utiliser pour déclarer les rejets, et si l’activité volumique ou l’activité
rejetée est déclarée. Lors du calcul de la quantité d’effluents gazeux, il convient que l’utilisateur effectue
des ajustements en fonction des différences de masse volumique de l’air, ou qu’il utilise des mesurages
basés sur la masse volumique habituelle. Pour les systèmes de surveillance en dérivation, l’application
d’un facteur de correction au rapport ent
...
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