1
Radiation Protection at SPSRadiation Protection at SPS
D. Forkel-Wirth (TIS-RP-SL)M. J. Mueller (TIS-RP)
I. Brunner, N. Conan, J.C. Gaborit, G. Grobon, S. Roesler, H. Vincke
(TIS-RP-SL)
10 December 2003
2
ContentContent
Events at the SPS complex in 2003 TDC2/TCC2: vacuum and water leaks during
proton run Radioactive water in DP540 BA1: release of slightly radioactive air Ejection tests in TT40
Upgrades of ECA4 and ECA5 for 2004
3
The SPS ComplexThe SPS Complex
TDC2/TCC2ECA4
ECA5
TT40BA1
4
A Summer in A Summer in TDC2/TCC2…TDC2/TCC2…
Doses intégrées avant et après le 18 juin par les groupes concernés
3072652%
2887448%
Avant
Après
Doses en µSv
Répartition des doses intégrées en µSv lors des interventions depuis le 18 juin 2003
1821
19624
11024652698
3164
câble T6
Vide
aimants
géomètres
transport
RP
Dose totale 28,874 mSv
Water leaks
Vacuum leaks
Electrical inst.
Consolidation
5
Water sampling Water sampling campaigncampaign
DP540
6
Water Sampling Water Sampling CampaignCampaign
#Sample
location
SampleSampling
date
Tritium
Gamma-emitting radionuclidesActivity [Bq/l]Activity
in Bq/l]Uncertinty [%]
1 DP521North area, TT20 sampled in tunnel
(point bas)11-Nov-02 < 3.5 None
2 DP522North area, TT20 sampled in tunnel
(point haut)11-Nov-02 16 20 None
3 DP523 North area, upper tube, sac de contrôle 6-Nov-02 19 21 None
4 DP523North area, lower tube,
sampled out of the tube, sac de contrôle6-Nov-02 27 16 Na-22 just below DL of 1.7
5 DP529 North area, EHN1 22-Nov-02 < 3.5 None
6 DP530 North area, EHN1 22-Nov-02 < 3.5 None
7 DP531 North area, EHN1 22-Nov-02 < 3.5 None
8 DP532 North area, Pont de Lion, South 22-Nov-02 < 3.5 None
9 DP538 North area, TDC2 int., sac de contrôle 6-Nov-02 21 19 Na-22: 46 (4%)
10
DP538 North area, TDC2 int., sampled in tunnel 11-Nov-02 13900 4 Na-22: 46 (4%)
11
DP540 North area, TCC2 int., sac de contrôle 6-Nov-02 17000 4 Na-22: 10.4 (16%)
12
DP540North area, TCC2 int., water was pumped,
sampled out of the tube, sac de contrôle
6-Nov-02 17000 4Na-22: 10.6 (17%),Sb-124: 2 (29%)
13
DP540 North area, TCC2 int., sampled in tunnel 11-Nov-02 28700 4Be-7: 14 (49%), Na-22: 20 (5%),Sb-124: 3.1 (12%)
7
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
26/0
8/03
29/0
8/03
1/9/
03
4/9/
03
7/9/
03
10/9
/03
13/0
9/03
16/0
9/03
19/0
9/03
22/0
9/03
25/0
9/03
28/0
9/03
1/10
/03
4/10
/03
7/10
/03
10/1
0/03
13/1
0/03
16/1
0/03
19/1
0/03
22/1
0/03
25/1
0/03
28/1
0/03
31/1
0/03
3/11
/03
6/11
/03
9/11
/03
12/1
1/03
15/1
1/03
18/1
1/03
21/1
1/03
24/1
1/03
27/1
1/03
30/1
1/03
3/12
/03
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000Activité des échantillons prelevés au DP540ext (Bq/l) Eau extraite par la pompes 540 int. (en L)
Periode Ions Setup du 22/09/03 au 01/10/03
Intervention TCC2 AT/VAC
Fuite d'eau importante au TCC2
En Len Bq/L
Coupure de l’arrive d’eau
week end du 6.09.
Puzzle: 3H in DP540
Radioactivity in DP540
8
Air Releases in BA1Air Releases in BA1
PAM11Gate monitor
PCM11Picomur
PMS1215.10. – 16.10.
3.5.1013 ppp, 450 Gev
FB: increased radiation levels during waste bin control
9
Air Releases in BA1Air Releases in BA1
Nom du moniteur
Données maximales mesurées
Données moyennes mesurées
PCAM11 2.5mSv/h 1.4mSv/h
PAM11 200nSv/h net * 104nSv/h*
PMS12 80nSv/h net ** 46nSv/h net**
PMVG11R 16GBq/h *** 8.84GBq/h ***
PAMTUNN 49nSv/h net **** 24nSv/h net ****
PMIU105 473mSv/h (saturation)
PAM11Gate monitor
PCM11Picomur
PMS12
Not adapted to the measuring problem
close to TIDV
10
TT40 testTT40 test
Extraction from SPS into TED just downstream. 2 * 24 hours 8-9th September 2003
24 hours with 5 to 10 x 109 protons per extraction
Total 1.3 x 1013
8-9th October 2003 24 hours with 5 to 10 x 109 proton per extraction and for a period 12 bunch extraction Total 1.4 x 1014
Careful measurements performed before and after by RP group
11
•Dose rate in Sv/h
Debits de dose du 22.09.03 (2 weeks cooling)
Debits de dose du 11.11.03 (~ 4 weeks cooling)
1.8
80.5
1
TT40 Ejection Tests
12
Results of TT40 testsResults of TT40 testsBEAM TT40
BEAM TT40
TT40
TJ8
TI8
TT41
TED 400354 F4 400368 QTL 400034 MBSG 410010 MBSG 410017
MBSG 410024
QTLD 400018
888
2
4
3
5
6
1
8 7
9
10
11
12
13
14
15
PPG 400490
Date de mesure
24Na 42K 152mEu 153Sm
10/09/03 5000 ± 400
745 ±104 127 ± 36
64 ±13
17/09/03 < 5 < 30 < 45 < 9
Specific activity in mBq/g of the “carrotte”
Specific activity in mBq/g (No. 1 – 15)
Echantillons 1 à 15
24Na 54Mn
Lot entier 1-15 < 2 1.1 ± 0.7
7 5 ± 1 < 4
8 < 6 < 3
Negligible!
13
SPS to LHC/CNGS beam extraction/injection facility
SPS protons (450 GeV/c) are extracted from the SPS (at ECX/ECA4) into the transfer tunnel TT40 to be routed into the TI8 tunnel (LHC) or into the TT41 tunnel (CNGS).
ECX4
ECA4
protons
protons
LHC intensity: 4.0E12 p/s CNGS intensity: 1.2E13 p/s
14
ECX4
Septummagnets
Dummy
Chicane to ECA4
ECA4
SPS tunnel
Cable tubes
ECX4
Beam loss rate = 0.1 %
15
Shielding wallChicane entrance
to SPS
SPS tunnel
Access gallery
ECX4
Additional shielding
slit
Shielding of corners
Cable tubes
ECA4
click here to proceed
16
Radiation studies for ECA4 under LHC/CNGS beam extraction conditions
High losses in ECX4 High dose in ECA4
1.0E+01
4.6E+00
2.2E+00
1.0E+00
4.6E-01
2.2E-01
1.0E-01
4.6E-02
2.2E-02
1.0E-02
4.6E-03
2.2E-03
1.0E-03
4.6E-04
2.2E-04
1.0E-04
4.6E-05
2.2E-05
1.0E-05
4.6E-06
2.2E-06
1.0E-06
Sv/h
ECA4
ECA4
Weakest area
Upgrade
ECX4
ECX4
Septummagnets
Dummy
Chicane to ECA4
ECA4
SPS tunnel
Cable tubes
ECX4
Beam loss rate = 0.1 %
Dose rates after upgrade of major weak points:
ECA4 floor level: ~ 5 Sv/h (almost acceptable)
upper levels: > 10 Sv/h (not acceptable)Local beam shielding or reinforcement of the whole shielding wall required to achieve “Simple Radiation Controlled” conditions.
CNGS intensity: 1.2E13p/s
17
SPS5SPS5
TheTheUA1 UA1
PlacePlace
CERN TIS – RP 10.12.2003
18
SPS5SPS5
WeakWeakPointsPoints
forforRadiationRadiationProtectioProtectio
nn
Shielding
Shielding Block
Gap between Blocks
CERN TIS – RP 10.12.2003
19
SPS5SPS5
WeakWeakPointsPoints
forforRadiatioRadiatio
nnProtectiProtecti
onon
CERN TIS – RP 10.12.2003
Upstream
Downstream
Crossings
20
SPS5SPS5
Monte Monte CarloCarlo
SimulatioSimulation to find n to find the worst the worst
case case scenarioscenario
CERN TIS – RP 10.12.2003
21
SPS5SPS5
CERN TIS – RP 10.12.2003
Weak Points
Crossings
&Shielding
Gaps
Vertical ShaftsElevator
&Spiral Staircase
Gap between Blocks
Spiral staircase
Elevator-Shaft
22
SPS5SPS5
Future Future OptionsOptions
&&OutlookOutlook
CERN TIS – RP 10.12.2003
Shielding improvements are necessary to assure radiation protection limits for future experimental installations (e.g.: roman pots, LHC collimator tests during 2004)
Access to elevator and spiral staircase shafts have to be controlled – not at least, because of the given problem on two interlinked fronts: decreasing dose limits on one hand side and rising design source intensities on the other.
Additional shielding
23
……2004 and onwards2004 and onwards
Let’s prepare for LHC and CNGS TT40 irradiation tests TI8 injection tests CNGS beam tests into TT40
Besides the daily routine Extremely busy shut-down (e.g. consolidation
of TDC2 and TCC2) ….North area modifications Follow up of BA1, activated water…. Surprises….
24
Sv/h
Chicane
TED
TT40
For beam extraction tests protons are stopped in the beam dump “TED”
High E muons All muons Hadrons
Radiation components (high E muons, all muons, hadrons) seen at the beginning of the tunnels leading to CNGS and LHC in case of highest beam intensity.
Radiation levels in the injection tunnel system in case of beam extraction tests
Sv/h
CNGS intensity: 1.2E13p/s
25
Dose rates from hadrons () and muons () together with the total dose rate () as a function of depth in the curved sections of TT41 (left) and TI8 (right) due to protons
(highest intensity) interacting in the TED.
Tunnel depth in mTunnel depth in m
Interlock doors and radiation monitors will be installed at a depth of about 350 m inside the curved tunnel sections to keep dose rate on personnel below to 10 nSv/h .
26
French Radiation French Radiation Protection LegislationProtection Legislation
Décret n° 2003-296 du 31 mars 2003 relatif à la protection des travailleurs contre les dangers des rayonnements ionisants
Lorsque le chef de l'entreprise utilisatrice fait intervenir une entreprise extérieure ou un travailleur non salarié, il assure la coordination générale des mesures de prévention
Il transmet les consignes particulières applicables en matière de radioprotection dans l'établissement aux chefs des entreprises extérieures
27
French Radiation French Radiation Protection LegislationProtection Legislation
En particulier, lors d'une opération se déroulant dans la zone contrôlée le chef d'établissement, en collaboration, avec le chef d'établissement de l'entreprise extérieure ou le travailleur non salarié
fait procéder à une évaluation prévisionnelle de la dose collective et des doses individuelles que les travailleurs sont susceptibles de recevoir lors de l'opération. A cet effet, les responsables de l'opération apportent leur concours à la personne compétente. Ces objectifs sont fixés au niveau le plus bas possible compte tenu de l'état des techniques et de la nature de l'opération à effectuer
28
French Radiation French Radiation Protection LegislationProtection Legislation
Les travailleurs susceptibles d'intervenir en zone surveillée ou en zone contrôlée bénéficient d'une formation à la radioprotection organisée par le chef d'établissement.
Cette formation porte sur les risques liés à l'exposition aux rayonnements ionisants. Elle est adaptée aux procédures particulières de radioprotection touchant au poste de travail occupé ainsi qu'aux règles de conduite à tenir en cas de situation anormale.
Le chef d'établissement remet à chaque travailleur avant toute intervention dans une zone contrôlée, une notice rappelant les risques particuliers liés au poste occupé ou à l'intervention à effectuer, les règles de sécurité applicables, ainsi que les instructions à suivre en cas de situation anormale.
29
French Radiation French Radiation Protection LegislationProtection Legislation
Les entreprises qui assurent des travaux de maintenance, d'intervention ou de mise en oeuvre des appareils émettant des rayonnements ionisants doivent avoir obtenu un certificat de qualification justifiant de leur capacité à effectuer des travaux sous rayonnements ionisants. Les entreprises de travail temporaire qui mettent à disposition des travailleurs pour la réalisation de tels travaux sont soumises aux mêmes obligations.
Les certificats de qualification sont délivrés par des organismes accrédités dans des conditions fixées par arrêté des ministres chargés du travail, de l'industrie et de l'agriculture pris après avis de l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire.