ISO/TR 22930-1:2020
(Main)Evaluating the performance of continuous air monitors — Part 1: Air monitors based on accumulation sampling techniques
Evaluating the performance of continuous air monitors — Part 1: Air monitors based on accumulation sampling techniques
The use of a continuous air monitor (CAM) is mainly motivated by the need to be alerted quickly and in the most accurate way possible with an acceptable false alarm rate when a significant activity concentration value is exceeded, in order to take appropriate measures to reduce exposure of those involved. The performance of this CAM does not only depend on the metrological aspect characterized by the decision threshold, the limit of detection and the measurement uncertainties but also on its dynamic capacity characterized by its response time as well as on the minimum detectable activity concentration corresponding to an acceptable false alarm rate. The ideal performance is to have a minimum detectable activity concentration as low as possible associated with a very short response time, but unfortunately these two criteria are in opposition. It is therefore important that the CAM and the choice of the adjustment parameters and the alarm levels be in line with the radiation protection objectives. The knowledge of a few factors is needed to interpret the response of a CAM and to select the appropriate CAM type and its operating parameters. Among those factors, it is important to know the half-lives of the radionuclides involved, in order to select the appropriate detection system and its associated model of evaluation. CAM using filter media accumulation sampling techniques are usually of two types: a) fixed filter; b) moving filter. This document first describes the theory of operation of each CAM type i.e.: — the different models of evaluation considering short or long radionuclides half-lives values, — the dynamic behaviour and the determination of the response time. In most case, CAM is used when radionuclides with important radiotoxicities are involved (small value of ALI). Those radionuclides have usually long half-life values. Then the determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit, limits of the coverage interval) of a CAM is described by the use of long half-life models of evaluation. Finally, a possible way to determine the minimum detectable activity concentration and the alarms setup is pointed out. The annexes of this document show actual examples of CAM data which illustrate how to quantify the CAM performance by determining the response time, the characteristics limits, the minimum detectable activity concentration and the alarms setup.
Évaluation des performances des dispositifs de surveillance de l'air en continu — Partie 1: Dispositifs de surveillance de l'air basés sur des techniques de prélèvement avec accumulation
L'utilisation d'un dispositif de surveillance de l'air en continu (CAM) est principalement motivée par la nécessité d'être alerté rapidement et de la façon la plus précise possible avec un taux acceptable de fausses alarmes lorsqu'une valeur d'activité volumique significative est dépassée, afin de prendre des mesures appropriées pour réduire l'exposition des personnes concernées. Les performances de ce CAM dépendent non seulement de l'aspect métrologique caractérisé par le seuil de décision, la limite de détection et les incertitudes de mesure, mais aussi de sa capacité dynamique caractérisée par son temps de réponse ainsi que de l'activité volumique minimale détectable correspondant à un taux de fausses alarmes acceptable. La situation idéale serait d'avoir une activité volumique minimale détectable aussi faible que possible et un temps de réponse associé très court, mais ces deux critères sont malheureusement en opposition. Il est donc important que le CAM et le choix des paramètres de réglage et des niveaux d'alarme soient alignés sur les objectifs de la radioprotection. La connaissance de plusieurs facteurs est nécessaire pour interpréter la réponse d'un CAM et sélectionner le type de CAM adapté et ses paramètres de fonctionnement. Parmi ces facteurs, il est important de connaître les demi-vies des radionucléides concernés, afin de sélectionner le système de détection approprié et son modèle d'évaluation associé. Les CAM qui mettent en œuvre des techniques de prélèvement avec accumulation sont généralement de deux types: a) à support filtrant fixe; b) à support filtrant déroulant. Le présent document décrit tout d'abord la théorie de fonctionnement de chaque type de CAM, à savoir: — les différents modèles d'évaluation en fonction de la demi-vie (courte ou longue) des radionucléides; — le comportement dynamique et la détermination du temps de réponse. Dans la majorité des cas, un CAM est utilisé dans les situations impliquant des radionucléides à radiotoxicité importante (faible valeur LAI), qui ont généralement des demi-vies longues. Le présent document décrit ensuite la détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection, limites de l'intervalle élargi) d'un CAM, en utilisant des modèles d'évaluation de demi-vies longues. Il suggère enfin une méthode permettant de déterminer l'activité volumique minimale détectable et le paramétrage des alarmes. Les annexes du présent document présentent des exemples actuels de données de CAM qui illustrent la quantification des performances d'un CAM en déterminant le temps de réponse, les limites caractéristiques, l'activité volumique minimale détectable et le paramétrage des alarmes.
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Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 22930-1
First edition
2020-05
Evaluating the performance of
continuous air monitors —
Part 1:
Air monitors based on accumulation
sampling techniques
Évaluation de la performance des dispositifs de surveillance de l'air
en continu —
Partie 1: Moniteurs d'air basés sur des techniques d'échantillonnage
par accumulation
Reference number
ISO/TR 22930-1:2020(E)
©
ISO 2020
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
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Published in Switzerland
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 4
5 Measuring principle . 6
6 Fixed-media filter monitor . 7
6.1 Preliminary note . 7
6.2 Study of the dynamic behaviour . 7
6.2.1 General. 7
6.2.2 Short half-life model of evaluation of the activity concentration . 8
6.2.3 Long half-life radionuclide activity concentration model of evaluation .11
6.2.4 Intermediate half-life radionuclide activity concentration model of evaluation .14
6.2.5 Comparison of the three fixed filter models of evaluation .15
7 Moving filter monitor .17
7.1 Preliminary note .17
7.2 Study of the dynamic behaviour .17
7.3 Activity concentration model of evaluation .20
8 Evaluation of the characteristic limits .23
8.1 General .23
8.2 Fixed media filter model of evaluation .24
8.2.1 General.24
8.2.2 Definition of the model .24
8.2.3 Standard uncertainty .24
8.2.4 Decision threshold.25
8.2.5 Detection limit .26
8.2.6 Limits of the coverage interval .26
8.3 Moving filter model of evaluation .28
8.3.1 Definition of the measurand .28
8.3.2 Standard uncertainty .28
8.3.3 Decision threshold.29
8.3.4 Detection limit .29
8.3.5 Limits of the coverage interval .29
9 Alarms setup, minimum detectable activity concentration and PME .29
Annex A (informative) Numerical example of gross beta emitting activity concentration
measurement on fixed filter .32
Annex B (informative) Numerical example of gross alpha emitting activity concentration
measurement on moving filter .37
Annex C (informative) Numerical example of iodine 131 activity concentration gamma
spectrometry measurement on fixed charcoal cartridge .41
Annex D (informative) Determination of the detectable activity concentration and its
associated response time by the use a linear regression and statistical test method .44
Bibliography .52
© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
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 on 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 the following URL:
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.
A list of all the parts in the ISO/TR 22930 series can be found on the ISO website.
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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ISO/TR 22930-1:2020(E)
Introduction
Sampling and monitoring of airborne activity concentration in workplaces are critically important for
maintaining worker safety at facilities where dispersible radioactive substances are used.
The first indication of a radioactive substance dispersion event comes, in general, from a continuous
air monitor (CAM) and its associated alarm levels. In general, the response of a CAM is delayed in time
compared to the actual situation of release.
The knowledge of a few factors is needed to interpret the response of a CAM and to select the appropriate
CAM type and its operating parameters.
The role of the radiation protection officer is to select the appropriate CAM, to determine when effective
release of radioactive substances occurs, to interpret measurement results and to take corrective
action appropriate to the severity of the release.
The objective of ISO/TR 22930 series is to assist radiation protection officer in evaluating the
performance of a CAM.
ISO/TR 22930 series describes the factors and operating parameters and how they influence the
response of a CAM.
This document deals with monitoring systems based on accumulation sampling techniques.
© ISO 2020 – All rights reserved v
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TECHNICAL REPORT ISO/TR 22930-1:2020(E)
Evaluating the performance of continuous air monitors —
Part 1:
Air monitors based on accumulation sampling techniques
1 Scope
The use of a continuous air monitor (CAM) is mainly motivated by the need to be alerted quickly and
in the most accurate way possible with an acceptable false alarm rate when a significant activity
concentration value is exceeded, in order to take appropriate measures to reduce exposure of those
involved.
The performance of this CAM does not only depend on the metrological aspect characterized by the
decision threshold, the limit of detection and the measurement uncertainties but also on its dynamic
capacity characterized by its response time as well as on the minimum detectable activity concentration
corresponding to an acceptable false alarm rate.
The ideal performance is to have a minimum detectable activity concentration as low as possible
associated with a very short response time, but unfortunately these two criteria are in opposition. It is
therefore important that the CAM and the choice of the adjustment parameters and the alarm levels be
in line with the radiation protection objectives.
The knowledge of a few factors is needed to interpret the response of a CAM and to select the appropriate
CAM type and its operating parameters.
Among those factors, it is important to know the half-lives of the radionuclides involved, in order to
select the appropriate detection system and its associated model of evaluation.
CAM using filter media accumulation sampling techniques are usually of two types:
a) fixed filter;
b) moving filter.
This document first describes the theory of operation of each CAM type i.e.:
— the different models of evaluation considering short or long radionuclides half-lives values,
— the dynamic behaviour and the determination of the response time.
In most case, CAM is used when radionuclides with important radiotoxicities are involved (small value
of ALI). Those radionuclides have usually long half-life values.
Then the determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit, limits of the
coverage interval) of a CAM is described by the use of long half-life models of evaluation.
Finally, a possible way to determine the minimum detectable activity concentration and the alarms
setup is pointed out.
The annexes of this document show actual examples of CAM data which illustrate how to quantify
the CAM performance by determining the response time, the characteristics limits, the minimum
detectable activity concentration and the alarms setup.
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 16639, Surveillance of the activity concentrations of airborne radioactive substances in the workplace
of nuclear facilities
IEC 60761-1, Equipment for continuous monitoring of radioactivity in gaseous effluents — Part 1: General
requirements
ISO 11929-1, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of
the coverage interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application — Part 1:
Elementary applications
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11929-1, ISO 16639,
IEC 60761-1 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
annual limit on intake
ALI
derived limit for the amount of radioactive substance (in Bq) taken into the body of an adult worker by
inhalation or ingestion in a year
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.7]
3.2
continuous air monitor
CAM
instrument that continuously monitors the airborne activity concentration on a near real-time basis
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.10]
3.3
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, it is decided that
the physical effect is present
Note 1 to entry: The decision threshold is defined such that in cases where the measurement result, y, exceeds
the decision threshold, y*, 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, y, is below the decision threshold, y*, 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]
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
3.4
derived air concentration
DAC
concentration of a radionuclide in air that, if breathed over the period of a work year, would result in the
intake of one ALI for that radionuclide
Note 1 to entry: The DAC is calculated by dividing the ALI by the volume of air breathed by reference man under
−3
light-activity work during a working year (in Bq m ).
Note 2 to entry: The parameter values recommended by the International Commission on Radiological Protection
3 −1 3
for calculating the DAC are a breathing rate of 1,2 m ·h and a working year of 2 000 h (i.e. 2 400 m ).
Note 3 to entry: The air concentration can be expressed in terms of a number of DAC. For example, if the DAC for
−3 −3
a given radionuclide in a particular form is 0,2 Bq m and the observed concentration is 1,0 Bq m , then the
observed concentration can also be expressed as 5 DAC (i.e. 1,0 divided by 0,2).
Note 4 to entry: The derived air concentration-hour (DAC-hour) is an integrated exposure and is the product of the
concentration of a radioactive substance in air (expressed as a fraction or multiple of DAC for each radionuclide)
and the time of exposure to that radionuclide, in hours.
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.12]
3.5
detection alarm level
S0
value of time-integrated activity concentration activity concentration corresponding to an acceptable
false alarm rate
Note 1 to entry: When S0 increases false alarm rate decreases.
Note 2 to entry: Others values of alarm level higher than S0 can also be set up for operational reasons.
3.6
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 according to 3.3, 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).
Note 2 to entry: The terms detection limit and decision threshold are used in an ambiguous way in different
standards (e.g. standards related to chemical analysis or quality assurance). If these terms are referred to one
has to state according to which standard they are used.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.7
limits of the coverage interval
values which define a coverage interval
Note 1 to entry: The limits are calculated in the ISO 11929 series to contain the true value of the measurand with
a specified probability (1−γ)
Note 2 to entry: The definition of a coverage interval is ambiguous without further stipulations. In this standard
two alternatives, namely the probabilistically symmetric and the shortest coverage interval are used.
Note 3 to entry: The coverage interval is defined in ISO 11929-1:2019, 3.4, as the 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, 3.16 modified – Note 3 to entry has been added]
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
3.8
measurand
quantity intended to be measured
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.3]
3.9
minimum detectable activity concentration
time-integrated activity concentration or activity concentration measurements and their associated
coverage intervals for a given probability (1−γ) corresponding to the detection alarm level S0
3.10
model of evaluation
set of mathematical relationships between all measured and other quantities involved in the evaluation
of measurements
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.11]
3.11
potential missed exposure
PME
time-integrated activity concentration or maximum activity concentration, as applicable, that can
acceptably be missed
Note 1 to entry: The value of PME is defined according to ALARA/ALARP principles, and below legal limits.
Note 2 to entry: In order to be alerted when a measurement is likely to exceed the value of PME, an alarm level S1
is set up. The PME is then the upper limit of the coverage interval for a given probability (1−γ) of time-integrated
activity concentration or activity concentration measurements corresponding to S1.
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.18]
3.12
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]
Note 1 to entry: The intrinsic response time is related to the measurement principle and its associated model of
evaluation of an ideal detector (without taking account of the counting time of the detector).
3.13
transit time
duration corresponding to the complete scrolling of the moving filter in front of the detector, in case of
moving filter, and considering that the entire deposition area is viewed by the detector
Note 1 to entry: If v is the moving filter speed and L the detector aperture or length of the deposition area
L
considering a constant width w then the time transit t = .
D
T
ν
4 Symbols
a(t) Activity deposited on the media filter at a time t, in Bq
b Slope of the linear regression line obtained from a set of n successive points (i, y ), y being
LR
i i
th −2
the i measurement of the counting pulse (i = 1, ., n), in s
C Correlation coefficient of the line resulting from the linear regression, dimensionless
LR
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
C Coefficient of Student, dimensionless
ST
−3
c Activity concentration, in Bq·m
−3
c* Decision threshold of the activity concentration, in Bq·m
# −3
c Detection limit of the activity concentration, in Bq·m
Lower limit of the coverage interval of the activity concentration for a given probability (1−γ),
c
−3
in Bq·m
Upper limit of the coverage interval of the activity concentration for a given probability (1−γ),
c
−3
in Bq·m
−3
c(t) Activity concentration measured at a time t, in Bq·m
−3
c(t ), c Activity concentration measured at a time t , in Bq·m
j j j
−3
c (t) Actual activity concentration measured at a time t, in Bq·m
ac
−3
c Detectable activity concentration, in Bq·m
det
−3
c Activity concentration of a gross measurement, in Bq·m
g
−3
c Minimum detectable activity concentration, in Bq·m
mi
Lower limit of the coverage interval of the minimum detectable activity concentration for a
c
min
−3
given probability (1−γ), in Bq·m
Upper limit of the coverage interval the minimum detectable activity concentration for a
c
min
−3
given probability (1−γ), in Bq·m
th
c
Activity concentration of the i measurement of a series of gross measurements (with
0,i
−3
i = 1, …, n) which represent a background situation, in Bq·m
−3
Mean value of c in Bq·m
c
0,i
0
D Diameter the circular window deposition area viewed by the detector, in m
K Detection alarm setup parameter corresponding to the chosen acceptable false alarm rate
level, dimensionless
k Quantile of a standard normal distribution, if kk= , dimensionless
11−−αβ
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
2
L Length of the rectangular window deposition area viewed by the detector, considering a
constant width w , in m
D
N Number of atoms on the media filter, dimensionless
n (t, t ) Gross count during the counting time t of the media filter at a time t, dimensionless
g c c
p Student test acceptance parameter of the linear regression with a risk less than one out of
ST
ten thousand to be aberrant, dimensionless
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
3 −1
q Flow rate, in m ·s
−1
r (t) Instantaneous gross count rate of the media filter at a time t, in s
g
−1
r (t, t ) Gross count rate during the counting time t of the media filter at a time t, in s
g c c
−1
r (t, t ), r Gross count rate during the counting time t of the media filter at a time t , in s
g c j c j
−1
r Background count rate, in s
0
s Standard deviation of the activity concentration at a series of i measurements which repre-
0
sent a background situation
t, t Time, in year (YYYY)-month (MM)-day (DD) T hour (hh):minute (mm): second (ss)
j
t Counting time, in s
C
t Duration of airborne release, in s
F
t Time interval, in s
I
t Response time, in s
R
t Intrinsic response time, in s
RI
t Transit time, in s
T
t Counting time for background measurement in s
0
t Half-life, in s
1/2
−1
v Moving filter speed, in m·s
−3
w Calibration factor, in Bq·m ·s
w Width of the rectangular deposition area viewed by the detector, in m
D
y Counting pulse measurement at the initiation of a linear regression process
1
δ
Correction factor related to sampling (sampling point representativity, aerosol deposition in
the transport line, …), dimensionless
−1 −1
ε
Detector efficiency, in Bq ·s
D
−1
λ Decay constant, in s
5 Measuring principle
A representative sample of ambient air to be monitored containing an actual activity c (t) at a time t
ac
is continuously captured through a transport line which deposits the radioactive substance on a media
filter. In parallel, a detector continuously measures the activity deposited on the media filter which
can be fixed or moving. Then a processing algorithm calculates the activity concentration c(t) and the
appropriate alarms on the basis of the evolution of the deposited activity and the volume of air sampled.
The processing algorithm can also, if necessary, take into account parameters which may perturb the
measurement result (see Figure 1).
6 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
Key
1 transport line
2 detector
3 sampling pump
4 media filter
5 processing algorithm
6 alarm processing unit
Figure 1 — Model of the sampling and alarming
6 Fixed-media filter monitor
6.1 Preliminary note
In Clause 6, fixed-media filter means any type of fixed trapping method of radioactive contaminant (e.g.
“filter” used for aerosols monitoring, “charcoal cartridge” used for iodine, etc.).
6.2 Study of the dynamic behaviour
6.2.1 General
This subclause describes the evolution over time of the activity concentration c(t) during the
sudden appearance of an actual activity concentration c (t). The dynamic behaviour is quantified
ac
by the response time t . The response time t is due to the intrinsic response time t related to the
R R RI
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ISO/TR 22930-1:2020(E)
measurement principle and its associated model of evaluation, the time delay provided by the counting
time t of the radioactivity measurement on the media filter, if needed the time interval t for calculating
C 1
the activity concentration c(t), and also the duration of the processing algorithm. This latter duration is
not taken into account in this document but it should be kept in mind.
It is considered in the following that the actual activity concentration measured at a time t changes over
:
time in steps to the duration of airborne release t
F
c (t) = c when 0 ≤ t < t (1)
ac ac F
c (t) = 0 when t ≥ t (2)
ac F
The differential equations describing the number of atoms N of the radionuclide deposited on the media
filter can be expressed as a function of the activity concentration c at the sampling point according to
ac
the following Formulae:
qcδ
dNt()
ac
=−λNt() when0<≤tt (3)
F
dt λ
NOTE 1 The monitor flow rate q is taken to be constant over the interval of interest.
and
dNt()
=−λNt() whentt≥ (4)
F
dt
Moreover, the evolution of the activity on the filter is given by Formula (5)
rt −r
()
g 0
at()=λNt()= (5)
εδ
D
NOTE 2 The detector efficiency ε is supposed
...
Style Definition: Heading 1:
ISO/TC 85/SC 2
Indent: Left: 0 pt, First line: 0 pt
Style Definition: Heading 2: Font:
Date: 2020‐05
Bold, Tab stops: Not at 18 pt
ISO/TR 22930-1:2020(F) Style Definition: Heading 3: Font:
Bold
ISO/TC 85/SC 2/GT 14 Style Definition: Heading 4: Font:
Bold
Secrétariat: AFNOR Style Definition: Heading 5: Font:
Bold
Style Definition: Heading 6: Font:
Bold
Style Definition: ANNEX
Style Definition: RefNorm
Style Definition: Body Text_Center
Style Definition: Dimension_100
Évaluation des performances des dispositifs de surveillance de l’air en continu —
Style Definition: Figure Graphic
Partie 1: Dispositifs de surveillance de l’air basés sur des techniques de
Style Definition: Figure subtitle
prélèvement avec accumulation
Style Definition: List Continue 1
Style Definition: List Number 1
Evaluating the performance of continuous air monitors — Part 1: Air monitors based on
Style Definition: AMEND Terms
accumulation sampling techniques
Heading: Font: Bold
Style Definition: AMEND Heading
ICS: 13.280
1 Unnumbered: Font: Bold
Type du document : Rapport technique
Sous‐type du document :
Stade du document : (60) Publication
Langue du document : F
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Sommaire Page
Avant-propos . 5
Introduction . 6
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 5
5 Principe de mesure . 7
6 Dispositif de surveillance à support filtrant fixe . 8
6.1 Remarque préliminaire . 8
6.2 Étude du comportement dynamique . 8
6.2.1 Généralités . 8
6.2.2 Modèle d’évaluation de l’activité volumique pour les demi-vies courtes . 9
6.2.3 Modèle d’évaluation de l’activité volumique des radionucléides à demi-vie longue . 12
6.2.4 Modèle d’évaluation de l’activité volumique des radionucléides à demi-vie
intermédiaire . 15
6.2.5 Comparaison des trois modèles d’évaluation pour un support filtrant fixe . 16
7 Dispositif de surveillance à support filtrant déroulant . 18
7.1 Remarque préliminaire . 18
7.2 Étude du comportement dynamique . 18
7.3 Modèle d’évaluation de l’activité volumique . 21
8 Évaluation des limites caractéristiques . 24
8.1 Généralités . 24
8.2 Modèle d’évaluation pour support filtrant fixe . 25
8.2.1 Généralités . 25
8.2.2 Définition du modèle . 25
8.2.3 Incertitude-type . 25
8.2.4 Seuil de décision . 26
8.2.5 Limite de détection . 27
8.2.6 Limites de l’intervalle élargi . 28
8.3 Modèle d’évaluation pour support filtrant déroulant . 29
8.3.1 Définition du mesurande . 29
8.3.2 Incertitude-type . 30
8.3.3 Seuil de décision . 31
8.3.4 Limite de détection . 31
8.3.5 Limites de l’intervalle élargi . 31
9 Paramétrage des alarmes, activité volumique minimale détectable et EMP . 31
Annexe A (informative) Exemple numérique de mesure de l’activité d’émission bêta globale
sur un filtre fixe . 35
Annexe B (informative) Exemple numérique de mesure de l’activité d’émission alpha
globale sur un filtre déroulant . 40
Annexe C (informative) Exemple numérique d’un mesurage par spectrométrie gamma de
l’activité volumique de l’iode 131 sur une cartouche au charbon fixe . 44
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Annexe D (informative) Détermination de l’activité volumique détectable et de son temps de
réponse associé en utilisant une méthode de régression linéaire et de test
statistique . 47
Bibliographie . 55
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
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).
Deleted: 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). Deleted: 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 le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant‐propos.html. Deleted: www.iso.org/iso/fr/avant
‐propos.html
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous‐comité SC 2, Radioprotection.
Une liste de toutes les parties de la série ISO/TR 22930 se trouve sur le site Web de l’ISO.
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Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
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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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ISO/TR 22930-1:2020(F)
Introduction
L’échantillonnage et la surveillance de l’activité volumique dans l’air des lieux de travail sont d’une
importance cruciale pour préserver la sécurité des travailleurs dans les lieux où des substances
radioactives dispersables sont utilisées.
En général, la première indication d’un événement de dispersion de substances radioactives est donnée
par un dispositif de surveillance de l’air en continu (CAM) et ses niveaux d’alarme associés. La réponse
d’un CAM est généralement décalée dans le temps par rapport à la situation de rejet réelle.
La connaissance de plusieurs facteurs est nécessaire pour interpréter la réponse d’un CAM et
sélectionner le type de CAM adapté et ses paramètres de fonctionnement.
Le rôle du spécialiste en radioprotection est de choisir le CAM approprié, de déterminer l’instant où le
rejet effectif de substances radioactives se produit, d’interpréter les résultats de mesure et de mener
une action corrective adaptée à la sévérité du rejet.
L’objectif de la série ISO/TR 22930 est d’aider le spécialiste en radioprotection à évaluer les Formatted: Font: French (France)
performances d’un CAM.
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La série ISO/TR 22930 décrit les facteurs et les paramètres de fonctionnement ainsi que leur impact sur
Formatted: Font: French (France)
la réponse d’un CAM.
Formatted: Font: French (France)
Le présent document traite des systèmes de surveillance basés sur des techniques de prélèvement avec
Formatted: Font: French (France)
accumulation.
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RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 22930-1:2020(F)
Formatted: Justified
Évaluation des performances des dispositifs de surveillance
de l’air en continu — Partie 1: Dispositifs de surveillance de
l’air basés sur des techniques de prélèvement avec
accumulation
1 Domaine d’application
L’utilisation d’un dispositif de surveillance de l’air en continu (CAM) est principalement motivée par la
nécessité d’être alerté rapidement et de la façon la plus précise possible avec un taux acceptable de
fausses alarmes lorsqu’une valeur d’activité volumique significative est dépassée, afin de prendre des
mesures appropriées pour réduire l’exposition des personnes concernées.
Les performances de ce CAM dépendent non seulement de l’aspect métrologique caractérisé par le seuil
de décision, la limite de détection et les incertitudes de mesure, mais aussi de sa capacité dynamique
caractérisée par son temps de réponse ainsi que de l’activité volumique minimale détectable
correspondant à un taux de fausses alarmes acceptable.
La situation idéale serait d’avoir une activité volumique minimale détectable aussi faible que possible et
un temps de réponse associé très court, mais ces deux critères sont malheureusement en opposition. Il
est donc important que le CAM et le choix des paramètres de réglage et des niveaux d’alarme soient
alignés sur les objectifs de la radioprotection.
La connaissance de plusieurs facteurs est nécessaire pour interpréter la réponse d’un CAM et
sélectionner le type de CAM adapté et ses paramètres de fonctionnement.
Parmi ces facteurs, il est important de connaître les demi‐vies des radionucléides concernés, afin de
sélectionner le système de détection approprié et son modèle d’évaluation associé.
Les CAM qui mettent en œuvre des techniques de prélèvement avec accumulation sont généralement de
deux types:
a) à support filtrant fixe;
b) à support filtrant déroulant.
Le présent document décrit tout d’abord la théorie de fonctionnement de chaque type de CAM, à savoir:
— les différents modèles d’évaluation en fonction de la demi‐vie (courte ou longue) des
radionucléides;
— le comportement dynamique et la détermination du temps de réponse.
Dans la majorité des cas, un CAM est utilisé dans les situations impliquant des radionucléides à
radiotoxicité importante (faible valeur LAI), qui ont généralement des demi‐vies longues.
Le présent document décrit ensuite la détermination des limites caractéristiques (seuil de décision,
limite de détection, limites de l’intervalle élargi) d’un CAM, en utilisant des modèles d’évaluation de
demi‐vies longues.
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Il suggère enfin une méthode permettant de déterminer l’activité volumique minimale détectable et le
paramétrage des alarmes.
Les annexes du présent document présentent des exemples actuels de données de CAM qui illustrent la
quantification des performances d’un CAM en déterminant le temps de réponse, les limites
caractéristiques, l’activité volumique minimale détectable et le paramétrage des alarmes.
2 Références normatives
Deleted:
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
Deleted:
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Deleted:
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements). Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
ISO 16639, Surveillance de l’activité volumique des substances radioactives dans l’air des lieux de travail
Deleted:
des installations nucléaires
Deleted:
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
IEC 60761‐1, Équipements de surveillance en continu de la radioactivité dans les effluents gazeux —
Auto, French (France)
Partie 1: Exigences générales
Deleted:
ISO 11929‐1, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
extrémités de l'intervalle élargi) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et
applications — Partie 1: Applications élémentaires
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
3 Termes et définitions
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 11929‐1, l’ISO 16639,
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
l’IEC 60761‐1 ainsi que les suivants, s’appliquent. Auto, French (France)
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
Auto, French (France)
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp;
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/.
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
3.1
Deleted: https://www.iso.org/obp;
limite annuelle d’incorporation
LAI
Deleted: http://www.electropedia.org/
limite sur une année dérivée de la quantité de substances (en Bq) radioactives absorbées par le corps
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
d’un travailleur adulte par inhalation ou ingestion
Auto, French (France)
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.7]
Auto, French (France)
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
3.2
Auto, French (France)
dispositif de surveillance de l’air en continu
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
CAM
Auto, French (France)
instrument qui surveille en continu l’activité volumique dans l’air sur une base de temps quasi réelle
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.10]
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
3.3
seuil de décision Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
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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, y, dépasse
le seuil de décision, y*, 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, y, est inférieur au seuil de décision, y*, on décide de conclure que le résultat ne peut
être attribué à l’effet physique. Néanmoins il ne peut pas être conclu que cet effet est absent.
[SOURCE: ISO 11929‐1:2019, 3.12] Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
Font color: Auto, French (France)
3.4
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
limite dérivée de contamination atmosphérique Font color: Auto, French (France)
LDCA
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
concentration de radionucléides dans l’air inhalés sur une période d’une année de travail, qui Font color: Auto, French (France)
correspond à l’incorporation d’une LAI de ce radionucléide
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
Font color: Auto, French (France)
Note 1 à l’article: La LDCA est calculée en divisant la LAI par le volume d’air respiré par un homme de référence
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
−3
effectuant un travail d’activité modérée sur une année de travail (en Bq m ).
Font color: Auto, French (France)
Note 2 à l’article: Les valeurs des paramètres recommandées par la Commission Internationale de la Protection
3 −1
Radiologique pour les LDCA calculées sont pour un débit respiratoire de 1,2 m·h et une année de travail
3
comptant 2 000 h (c’est‐à‐dire 2 400 m).
Note 3 à l’article: La concentration d’air peut être exprimée en termes de nombre de LDCA. Par exemple, si la
−3
LDCA d’un radionucléide donné et de forme particulière est égale à 0,2 Bq m et si la concentration observée est
−3
de 1,0 Bq m , alors la concentration observée peut également être exprimée comme étant égale à 5 LDCA (c’est‐à‐
dire 1,0 divisé par 0,2).
Note 4 à l’article: La concentration d’air dérivée‐heure (LDCA‐h) est une exposition intégrée et est le produit de la
concentration d’une substance radioactive dans l’air (exprimée sous forme de fraction ou de multiple de LDCA
pour chaque radionucléide) et la durée d’exposition à ce radionucléide, en heures.
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.12] Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
Font color: Auto, French (France)
3.5
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
niveau d’alarme de détection Font color: Auto, French (France)
S0
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
valeur d’activité volumique intégrée dans le temps ou d’activité volumique correspondant à un taux Font color: Auto, French (France)
acceptable de fausses alarmes
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
Font color: Auto, French (France)
Note 1 à l’article: Lorsque S0 augmente, le taux de fausses alarmes diminue.
Note 2 à l’article: D’autres valeurs de niveau d’alarme supérieures à S0 peuvent également être paramétrées pour
des raisons opérationnelles.
3.6
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 conforme à 3.3, la limite de détection est la plus petite valeur vraie du
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold,
mesurande pour laquelle la probabilité de décider de façon erronée que la valeur vraie du mesurande est nulle est Font color: Auto, French (France)
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).
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
Note 2 à l’article: Les termes «limite de détection» et «seuil de décision» sont utilisés de façon ambiguë dans
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
différentes normes (par exemple, les normes liées à l’analyse chimique ou à l’assurance de la qualité). En cas de
Auto, French (France)
référence à ces termes, on doit impérativement préciser la norme à laquelle ils se rapportent.
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
[SOURCE: ISO 11929‐1:2019, 3.13]
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
3.7
limites de l’intervalle élargi Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
valeurs qui définissent un intervalle élargi
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Note 1 à l’article: Les limites sont calculées dans la série ISO 11929 de manière à contenir la valeur vraie du Auto, French (France)
mesurande avec une probabilité spécifiée (1−γ).
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
Note 2 à l’article: La définition d’un intervalle élargi est ambiguë en l’absence d’informations complémentaires.
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold, Font color:
Dans la présente norme, on utilise deux alternatives, à savoir l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique et
Auto, French (France)
l’intervalle élargi le plus court.
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
Note 3 à l’article: L’intervalle élargi est défini dans l’ISO 11929‐1:2019, 3.4, comme étant l’intervalle contenant
l’ensemble des valeurs vraies d’un mesurande avec une probabilité déterminée, fondé sur l’information
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold, Font color:
disponible. Auto, French (France)
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold, Font color:
[SOURCE: ISO 11929‐1:2019, 3.16 modifiée – La Note 3 à l’article a été ajoutée]
Auto, French (France)
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold, Font color:
3.8
Auto, French (France)
mesurande
Formatted: Font: 10 pt, Not Bold, Font color:
grandeur que l’on veut mesurer
Auto, French (France)
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
[SOURCE: ISO 11929‐1:2019, 3.3]
Auto, French (France)
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
3.9
Auto, French (France)
activité volumique minimale détectable
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
mesurages de l’activité volumique intégrée dans le temps ou de l’activité volumique et leurs intervalles
Auto, French (France)
élargis associés pour une probabilité donnée (1−γ) correspondant au niveau d’alarme de détection S0
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
3.10
modèle d’évaluation
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
ensemble de relations mathématiques entre toutes les grandeurs mesurées et les autres grandeurs
impliquées dans l’évaluation de la mesure
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
[SOURCE: ISO 11929‐1:2019, 3.11]
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
Auto, French (France)
3.11
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold, Font color:
exposition manquée potentielle
Auto, French (France)
EMP
Formatted
... [1]
activité volumique intégrée dans le temps ou activité volumique maximale, selon le cas, qu’il est
Formatted
... [2]
potentiellement acceptable de manquer
Formatted
... [3]
Note 1 à l’article: La valeur EMP est définie selon les principes ALARA/ALARP, et inférieure aux limites légales.
Formatted
... [4]
Formatted
... [5]
Note 2 à l’article: Un niveau d’alarme S1 est paramétré afin de fournir une alerte dès qu’un mesurage est
susceptible de dépasser la valeur EMP. L’EMP est alors la limite supérieure de l’intervalle élargi pour une
Formatted
... [6]
−
probabilité donnée (1 γ) des mesurages de l’activité volumique intégrée dans le temps ou de l’activité volumique
Formatted
... [7]
correspondant à S1.
Formatted
... [8]
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.18]
Formatted
... [9]
Formatted
... [10]
3.12
Formatted
... [11]
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
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]
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
Font color: Auto, French (France)
Note 1 à l’article: Le temps de réponse intrinsèque est lié au principe de mesure et à son modèle d’évaluation
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
associé d’un détecteur idéal (sans tenir compte du temps de comptage du détecteur).
Font color: Auto, French (France)
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
3.13
Font color: Auto, French (France)
temps de transit
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
dans le cas d’un filtre déroulant, durée correspondant au défilement complet du filtre devant le
Font color: Auto, French (France)
détecteur en considérant que ce dernier voit la totalité de la surface de dépôt
Formatted: Font: 11 pt, Not Bold,
Font color: Auto, French (France)
Note 1 à l’article: Si v est la vitesse de déroulement du filtre et L l’ouverture du détecteur ou la longueur de la
L
surface de dépôt en considérant une largeur w constante, le temps de transit est alors t .
D
T
4 Symboles
a(t) Activité déposée sur le support filtrant à un instant t, en Bq
b Pente de la droite de régression linéaire obtenue à partir d’un ensemble de n points
LR
ème −2
successifs (i, y), y étant le i mesurage de l’impulsion de comptage (i = 1, ., n), en s
i i
C Coefficient de corrélation de la droite résultant de la régression linéair
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 22930-1
Première édition
2020-05
Évaluation des performances des
dispositifs de surveillance de l'air en
continu —
Partie 1:
Dispositifs de surveillance de
l'air basés sur des techniques de
prélèvement avec accumulation
Evaluating the performance of continuous air monitors —
Part 1: Air monitors based on accumulation sampling techniques
Numéro de référence
ISO/TR 22930-1:2020(F)
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ISO 2020
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2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 5
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longue .12
6.2.4 Modèle d’évaluation de l’activité volumique des radionucléides à demi-vie
intermédiaire .15
6.2.5 Comparaison des trois modèles d’évaluation pour un support filtrant fixe .16
7 Dispositif de surveillance à support filtrant déroulant .18
7.1 Remarque préliminaire.18
7.2 Étude du comportement dynamique .18
7.3 Modèle d’évaluation de l’activité volumique .21
8 Évaluation des limites caractéristiques .24
8.1 Généralités .24
8.2 Modèle d’évaluation pour support filtrant fixe .25
8.2.1 Généralités .25
8.2.2 Définition du modèle .25
8.2.3 Incertitude-type.26
8.2.4 Seuil de décision .26
8.2.5 Limite de détection .28
8.2.6 Limites de l’intervalle élargi .28
8.3 Modèle d’évaluation pour support filtrant déroulant .29
8.3.1 Définition du mesurande .29
8.3.2 Incertitude-type.30
8.3.3 Seuil de décision .30
8.3.4 Limite de détection .31
8.3.5 Limites de l’intervalle élargi .31
9 Paramétrage des alarmes, activité volumique minimale détectable et EMP .31
Annexe A (informative) Exemple numérique de mesure de l’activité d’émission bêta globale
sur un filtre fixe .34
Annexe B (informative) Exemple numérique de mesure de l’activité d’émission alpha
globale sur un filtre déroulant .39
Annexe C (informative) Exemple numérique d’un mesurage par spectrométrie gamma de
l’activité volumique de l’iode 131 sur une cartouche au charbon fixe .43
Annexe D (informative) Détermination de l’activité volumique détectable et de son temps
de réponse associé en utilisant une méthode de régression linéaire et de test
statistique .46
Bibliographie .54
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
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 le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
Une liste de toutes les parties de la série ISO/TR 22930 se trouve sur le site Web de l’ISO.
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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ISO/TR 22930-1:2020(F)
Introduction
L’échantillonnage et la surveillance de l’activité volumique dans l’air des lieux de travail sont d’une
importance cruciale pour préserver la sécurité des travailleurs dans les lieux où des substances
radioactives dispersables sont utilisées.
En général, la première indication d’un événement de dispersion de substances radioactives est donnée
par un dispositif de surveillance de l’air en continu (CAM) et ses niveaux d’alarme associés. La réponse
d’un CAM est généralement décalée dans le temps par rapport à la situation de rejet réelle.
La connaissance de plusieurs facteurs est nécessaire pour interpréter la réponse d’un CAM et
sélectionner le type de CAM adapté et ses paramètres de fonctionnement.
Le rôle du spécialiste en radioprotection est de choisir le CAM approprié, de déterminer l’instant où le
rejet effectif de substances radioactives se produit, d’interpréter les résultats de mesure et de mener
une action corrective adaptée à la sévérité du rejet.
L’objectif de la série ISO/TR 22930 est d’aider le spécialiste en radioprotection à évaluer les performances
d’un CAM.
La série ISO/TR 22930 décrit les facteurs et les paramètres de fonctionnement ainsi que leur impact sur
la réponse d’un CAM.
Le présent document traite des systèmes de surveillance basés sur des techniques de prélèvement avec
accumulation.
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RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 22930-1:2020(F)
Évaluation des performances des dispositifs de
surveillance de l'air en continu —
Partie 1:
Dispositifs de surveillance de l'air basés sur des techniques
de prélèvement avec accumulation
1 Domaine d’application
L’utilisation d’un dispositif de surveillance de l’air en continu (CAM) est principalement motivée par
la nécessité d’être alerté rapidement et de la façon la plus précise possible avec un taux acceptable de
fausses alarmes lorsqu’une valeur d’activité volumique significative est dépassée, afin de prendre des
mesures appropriées pour réduire l’exposition des personnes concernées.
Les performances de ce CAM dépendent non seulement de l’aspect métrologique caractérisé par le seuil
de décision, la limite de détection et les incertitudes de mesure, mais aussi de sa capacité dynamique
caractérisée par son temps de réponse ainsi que de l’activité volumique minimale détectable
correspondant à un taux de fausses alarmes acceptable.
La situation idéale serait d’avoir une activité volumique minimale détectable aussi faible que possible
et un temps de réponse associé très court, mais ces deux critères sont malheureusement en opposition.
Il est donc important que le CAM et le choix des paramètres de réglage et des niveaux d’alarme soient
alignés sur les objectifs de la radioprotection.
La connaissance de plusieurs facteurs est nécessaire pour interpréter la réponse d’un CAM et
sélectionner le type de CAM adapté et ses paramètres de fonctionnement.
Parmi ces facteurs, il est important de connaître les demi-vies des radionucléides concernés, afin de
sélectionner le système de détection approprié et son modèle d’évaluation associé.
Les CAM qui mettent en œuvre des techniques de prélèvement avec accumulation sont généralement de
deux types:
a) à support filtrant fixe;
b) à support filtrant déroulant.
Le présent document décrit tout d’abord la théorie de fonctionnement de chaque type de CAM, à savoir:
— les différents modèles d’évaluation en fonction de la demi-vie (courte ou longue) des radionucléides;
— le comportement dynamique et la détermination du temps de réponse.
Dans la majorité des cas, un CAM est utilisé dans les situations impliquant des radionucléides à
radiotoxicité importante (faible valeur LAI), qui ont généralement des demi-vies longues.
Le présent document décrit ensuite la détermination des limites caractéristiques (seuil de décision,
limite de détection, limites de l’intervalle élargi) d’un CAM, en utilisant des modèles d’évaluation de
demi-vies longues.
Il suggère enfin une méthode permettant de déterminer l’activité volumique minimale détectable et le
paramétrage des alarmes.
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
Les annexes du présent document présentent des exemples actuels de données de CAM qui illustrent
la quantification des performances d’un CAM en déterminant le temps de réponse, les limites
caractéristiques, l’activité volumique minimale détectable et le paramétrage des alarmes.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 16639, Surveillance de l’activité volumique des substances radioactives dans l’air des lieux de travail
des installations nucléaires
IEC 60761-1, Équipements de surveillance en continu de la radioactivité dans les effluents gazeux —
Partie 1: Exigences générales
ISO 11929-1, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et
extrémités de l'intervalle élargi) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et
applications — Partie 1: Applications élémentaires
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 11929-1, l’ISO 16639,
l’IEC 60761-1 ainsi que les 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
limite annuelle d’incorporation
LAI
limite sur une année dérivée de la quantité de substances (en Bq) radioactives absorbées par le corps
d’un travailleur adulte par inhalation ou ingestion
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.7]
3.2
dispositif de surveillance de l’air en continu
CAM
instrument qui surveille en continu l’activité volumique dans l’air sur une base de temps quasi réelle
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.10]
3.3
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, y, dépasse
le seuil de décision, y*, 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, y, est inférieur au seuil de décision, y*, on décide de conclure que le résultat ne peut
être attribué à l’effet physique. Néanmoins il ne peut pas être conclu que cet effet est absent.
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.12]
3.4
limite dérivée de contamination atmosphérique
LDCA
concentration de radionucléides dans l’air inhalés sur une période d’une année de travail, qui correspond
à l’incorporation d’une LAI de ce radionucléide
Note 1 à l'article: La LDCA est calculée en divisant la LAI par le volume d’air respiré par un homme de référence
−3
effectuant un travail d’activité modérée sur une année de travail (en Bq m ).
Note 2 à l'article: Les valeurs des paramètres recommandées par la Commission Internationale de la Protection
3 −1
Radiologique pour les LDCA calculées sont pour un débit respiratoire de 1,2 m ·h et une année de travail
3
comptant 2 000 h (c’est-à-dire 2 400 m ).
Note 3 à l'article: La concentration d’air peut être exprimée en termes de nombre de LDCA. Par exemple, si la
−3
LDCA d’un radionucléide donné et de forme particulière est égale à 0,2 Bq m et si la concentration observée est
−3
de 1,0 Bq m , alors la concentration observée peut également être exprimée comme étant égale à 5 LDCA (c’est-
à-dire 1,0 divisé par 0,2).
Note 4 à l'article: La concentration d’air dérivée-heure (LDCA-h) est une exposition intégrée et est le produit de
la concentration d’une substance radioactive dans l’air (exprimée sous forme de fraction ou de multiple de LDCA
pour chaque radionucléide) et la durée d’exposition à ce radionucléide, en heures.
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.12]
3.5
niveau d’alarme de détection
S0
valeur d’activité volumique intégrée dans le temps ou d’activité volumique correspondant à un taux
acceptable de fausses alarmes
Note 1 à l'article: Lorsque S0 augmente, le taux de fausses alarmes diminue.
Note 2 à l'article: D’autres valeurs de niveau d’alarme supérieures à S0 peuvent également être paramétrées pour
des raisons opérationnelles.
3.6
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 conforme à 3.3, 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).
Note 2 à l'article: Les termes «limite de détection» et «seuil de décision» sont utilisés de façon ambiguë dans
différentes normes (par exemple, les normes liées à l’analyse chimique ou à l’assurance de la qualité). En cas de
référence à ces termes, on doit impérativement préciser la norme à laquelle ils se rapportent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.7
limites de l’intervalle élargi
valeurs qui définissent un intervalle élargi
Note 1 à l'article: Les limites sont calculées dans la série ISO 11929 de manière à contenir la valeur vraie du
mesurande avec une probabilité spécifiée (1−γ).
Note 2 à l'article: La définition d’un intervalle élargi est ambiguë en l’absence d’informations complémentaires.
Dans la présente norme, on utilise deux alternatives, à savoir l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique
et l’intervalle élargi le plus court.
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
Note 3 à l'article: L’intervalle élargi est défini dans l’ISO 11929-1:2019, 3.4, comme étant l’intervalle contenant
l’ensemble des valeurs vraies d’un mesurande avec une probabilité déterminée, fondé sur l’information
disponible.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.16 modifiée – La Note 3 à l’article a été ajoutée]
3.8
mesurande
grandeur que l’on veut mesurer
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.3]
3.9
activité volumique minimale détectable
mesurages de l’activité volumique intégrée dans le temps ou de l’activité volumique et leurs intervalles
élargis associés pour une probabilité donnée (1−γ) correspondant au niveau d’alarme de détection S0
3.10
modèle d’évaluation
ensemble de relations mathématiques entre toutes les grandeurs mesurées et les autres grandeurs
impliquées dans l’évaluation de la mesure
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.11]
3.11
exposition manquée potentielle
EMP
activité volumique intégrée dans le temps ou activité volumique maximale, selon le cas, qu’il est
potentiellement acceptable de manquer
Note 1 à l'article: La valeur EMP est définie selon les principes ALARA/ALARP, et inférieure aux limites légales.
Note 2 à l'article: Un niveau d’alarme S1 est paramétré afin de fournir une alerte dès qu’un mesurage est
susceptible de dépasser la valeur EMP. L’EMP est alors la limite supérieure de l’intervalle élargi pour une
probabilité donnée (1−γ) des mesurages de l’activité volumique intégrée dans le temps ou de l’activité volumique
correspondant à S1.
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.18]
3.12
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]
Note 1 à l'article: Le temps de réponse intrinsèque est lié au principe de mesure et à son modèle d’évaluation
associé d’un détecteur idéal (sans tenir compte du temps de comptage du détecteur).
3.13
temps de transit
dans le cas d’un filtre déroulant, durée correspondant au défilement complet du filtre devant le
détecteur en considérant que ce dernier voit la totalité de la surface de dépôt
Note 1 à l'article: Si v est la vitesse de déroulement du filtre et L l’ouverture du détecteur ou la longueur de la
L
surface de dépôt en considérant une largeur w constante, le temps de transit est alors t = .
D
T
ν
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
4 Symboles
a(t) Activité déposée sur le support filtrant à un instant t, en Bq
b Pente de la droite de régression linéaire obtenue à partir d’un ensemble de n points
LR
ème −2
successifs (i, y ), y étant le i mesurage de l’impulsion de comptage (i = 1, ., n), en s
i i
C Coefficient de corrélation de la droite résultant de la régression linéaire, sans dimension
LR
C Coefficient de Student, sans dimension
ST
−3
c Activité volumique, en Bq·m
−3
c* Seuil de décision de l’activité volumique, en Bq·m
# −3
c Limite de détection de l’activité volumique, en Bq·m
Limite inférieure de l’intervalle élargi de l’activité volumique pour une probabilité donnée
c
−3
(1−γ), en Bq·m
Limite supérieure de l’intervalle élargi de l’activité volumique pour une probabilité donnée
c
−3
(1−γ), en Bq·m
−3
c(t) Activité volumique mesurée à un instant t, en Bq·m
−3
c(t ), c Activité volumique mesurée à un instant t , en Bq·m
j j j
−3
c (t) Activité volumique réelle mesurée à un instant t, en Bq·m
ac
−3
c Activité volumique détectable, en Bq·m
det
−3
c Activité volumique d’un mesurage brut, en Bq·m
g
−3
c Activité volumique minimale détectable, en Bq·m
mi
Limite inférieure de l’intervalle élargi de l’activité volumique minimale détectable pour une
c
min
−3
probabilité donnée (1−γ), en Bq·m
Limite supérieure de l’intervalle élargi de l’activité volumique minimale détectable pour une
c
min
−3
probabilité donnée (1−γ), en Bq·m
ème
c Activité volumique du i mesurage d’une série de mesurages bruts (avec
0,i
−3
i = 1, …, n) qui représentent une situation de bruit de fond, en Bq·m
−3
Valeur moyenne de c , en Bq·m
c
0,i
0
D Diamètre de la surface de dépôt circulaire vue par la fenêtre du détecteur, en m
K Paramètre d’alarme de détection correspondant au niveau choisi de taux de fausses alarmes
acceptable, sans dimension
k Quantile d’une loi normale centrée réduite, si kk= , sans dimension
11−−αβ
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
2
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
L Longueur de la surface de dépôt rectangulaire vue par la fenêtre du détecteur, en considérant
une largeur w constante, en m
D
N Nombre d’atomes sur le support filtrant, sans dimension
n (t, t ) Comptage brut pendant le temps de comptage t du support filtrant à un instant t, sans dimension
g c c
p Paramètre d’acceptation du test de Student de la régression linéaire, avec un risque de moins
ST
de 1 sur 10 000 d’être aberrant, sans dimension
3 −1
q Débit, en m ·s
−1
r (t) Taux de comptage brut instantané du support filtrant à un instant t, en s
g
−1
r (t, t ) Taux de comptage brut pendant le temps de comptage t du support filtrant à un instant t, en s
g c c
−1
r (t , t ), r Taux de comptage brut pendant le temps de comptage t du support filtrant à un instant t , en s
g j c j c j
−1
r Taux de comptage du bruit de fond, en s
0
s Écart-type de l’activité volumique sur une série de i mesurages qui représentent une situation
0
de bruit de fond
t, t Temps, en année (AAAA)-mois (MM)-jour (JJ) T heure (hh):minute (mm): seconde (ss)
j
t Temps de comptage, en s
C
t Durée du rejet dans l’air, en s
F
t Intervalle de temps, en s
I
t Temps de réponse, en s
R
t Temps de réponse intrinsèque, en s
RI
t Temps de transit, en s
T
t Temps de comptage pour le mesurage du bruit de fond, en s
0
t Demi-vie, en s
1/2
−1
v Vitesse du filtre déroulant, en m·s
−3
w Facteur d’étalonnage, en Bq·m ·s
w Largeur de la surface de dépôt rectangulaire vue par la fenêtre du détecteur, en m
D
y Mesurage de l’impulsion de comptage au début d’un processus de régression linéaire
1
δ
Facteur de correction lié au prélèvement (représentativité des points de prélèvement, dépôt
d’aérosol dans la ligne de transport, etc.), sans dimension
−1 −1
ε Rendement du détecteur, en Bq ·s
D
−1
λ Constante de décroissance, en s
5 Principe de mesure
Un échantillon représentatif de l’air ambiant à surveiller, contenant une activité réelle c (t) à un
ac
instant t, est capté en continu via une ligne de transport qui dépose la substance radioactive sur un
support filtrant. En parallèle, un détecteur mesure en continu l’activité déposée sur le support filtrant
6 © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO/TR 22930-1:2020(F)
qui peut être fixe ou déroulant. Un algorithme de traitement calcule ensu
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.