1 Radiation 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)

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1 1 Radiation 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 2 Content u Events at the SPS complex in 2003 u TDC2/TCC2: vacuum and water leaks during proton run u Radioactive water in DP540 u BA1: release of slightly radioactive air u Ejection tests in TT40 u Upgrades of ECA4 and ECA5 for 2004

3 3 The SPS Complex TDC2/TCC2 ECA4 ECA5 TT40 BA1

4 4 A Summer in TDC2/TCC2… Water leaks Vacuum leaks Electrical inst. Consolidation

5 5 Water sampling campaign DP540

6 6 Water Sampling Campaign # Sample locatio n Sample Sampling date Tritium Gamma-emitting radionuclides Activity [Bq/l] Activity in Bq/l] Uncertinty [%] 1DP521 North area, TT20 sampled in tunnel (point bas) 11-Nov-02< 3.5None 2DP522 North area, TT20 sampled in tunnel (point haut) 11-Nov-021620None 3DP523North area, upper tube, sac de contrôle6-Nov-021921None 4DP523 North area, lower tube, sampled out of the tube, sac de contrôle 6-Nov-022716Na-22 just below DL of 1.7 5DP529North area, EHN122-Nov-02< 3.5None 6DP530North area, EHN122-Nov-02< 3.5None 7DP531North area, EHN122-Nov-02< 3.5None 8DP532North area, Pont de Lion, South22-Nov-02< 3.5None 9DP538North area, TDC2 int., sac de contrôle6-Nov-022119Na-22: 46 (4%) 1010 DP538North area, TDC2 int., sampled in tunnel11-Nov-02139004Na-22: 46 (4%) 1 DP540North area, TCC2 int., sac de contrôle6-Nov-02170004Na-22: 10.4 (16%) 1212 DP540 North area, TCC2 int., water was pumped, sampled out of the tube, sac de contrôle 6-Nov-02170004 Na-22: 10.6 (17%), Sb-124: 2 (29%) 1313 DP540North area, TCC2 int., sampled in tunnel11-Nov-02287004 Be-7: 14 (49%), Na-22: 20 (5%), Sb-124: 3.1 (12%)

7 7 En L en Bq/L Coupure de larrive deau week end du 6.09. Puzzle: 3 H in DP540 Radioactivity in DP540

8 8 Air Releases in BA1 15.10. – 16.10. 3.5. 10 13 ppp, 450 Gev FB: increased radiation levels during waste bin control

9 9 Air Releases in BA1 Nom du moniteur Données maximales mesurées Données moyennes mesurées PCAM112.5mSv/h1.4mSv/h PAM11200nSv/h net *104nSv/h* PMS1280nSv/h net **46nSv/h net** PMVG11R16GBq/h ***8.84GBq/h *** PAMTUNN49nSv/h net ****24nSv/h net **** PMIU105473mSv/h (saturation) Not adapted to the measuring problem close to TIDV

10 10 TT40 test u Extraction from SPS into TED just downstream. u 2 * 24 hours u 8-9 th September 2003 u 24 hours with 5 to 10 x 10 9 protons per extraction u Total 1.3 x 10 13 u 8-9 th October 2003 u 24 hours with 5 to 10 x 10 9 proton per extraction u and for a period 12 bunch extraction u Total 1.4 x 10 14 u Careful measurements performed before and after by RP group

11 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 8 0.5 1 TT40 Ejection Tests

12 12 Results of TT40 tests BEAM TT40 TT40 TJ8 TI8 TT41 TED 400354F4 400368 QTL 400034MBSG 410010MBSG 410017 MBSG 410024 QTLD 400018 888888 2 4 3 5 6 1 8 7 9 10 11 12 13 14 15 PPG 400490 Date de mesure 24 Na 42 K 152m Eu 153 Sm 10/09/035000 ± 400 745 ±104127 ± 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 24 Na 54 Mn Lot entier 1-15< 21.1 ± 0.7 75 ± 1< 4 8< 6< 3 Negligible!

13 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 LHC intensity: 4.0E12 p/s CNGS intensity: 1.2E13 p/s

14 14 ECX4 Septum magnets Dummy Chicane to ECA4 ECA4 SPS tunnel Cable tubes ECX4 Beam loss rate = 0.1 %

15 15 Shielding wall Chicane entrance to SPS SPS tunnel Access gallery ECX4 Additional shielding slit Shielding of corners Cable tubes ECA4 click here to proceed

16 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 Weakest area Upgrade ECX4ECX4 ECX4ECX4 Septum magnets 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 17 SPS5 The UA1 Place CERNTIS – RP 10.12.2003

18 18 SPS5 Weak Points for Radiation Protection Shielding Shielding Block Gap between Blocks CERNTIS – RP 10.12.2003

19 19 SPS5 Weak Points for Radiation Protection CERNTIS – RP 10.12.2003 Upstream Downstream Crossings

20 20 SPS5 Monte Carlo Simulation to find the worst case scenario SPS5 Monte Carlo Simulation to find the worst case scenario CERNTIS – RP 10.12.2003

21 21 SPS5 CERNTIS – RP 10.12.2003 Weak Points Crossings & Shielding Gaps Vertical Shafts Elevator & Spiral Staircase Gap between Blocks Spiral staircase Elevator-Shaft

22 22 SPS5 Future Options & Outlook CERNTIS – 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 23 …2004 and onwards u Lets prepare for LHC and CNGS u TT40 irradiation tests u TI8 injection tests u CNGS beam tests into TT40 u Besides the daily routine u Extremely busy shut-down (e.g. consolidation of TDC2 and TCC2) u ….North area modifications u Follow up of BA1, activated water…. u Surprises….

24 24 Sv/h Chicane TED TT40 For beam extraction tests protons are stopped in the beam dump TED High E muonsAll muonsHadrons 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 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 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 26 French Radiation Protection 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 27 French Radiation Protection 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 28 French Radiation Protection 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 29 French Radiation Protection 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.