Устройство для обнаружения радиоактивных материалов
Использование: при обнаружении радиоактивных ядерных материалов и предназначено для обнаружения несанкционированно перемещаемых в ручной клади, грузах и багаже указанных материалов через проходные и контрольно-пропускные пункты таможни и других объектов народнохозяйственного назначения, изобретение может также применяться для контроля потоков гамма- и нейтронного излучений в составе систем непрерывного мониторинга окружающей среды.
Сущность: в устройство, содержащее блок детектирования гамма-излучения, блок детектирования нейтронного излучения, датчик присутствия объекта, датчик вскрытия, контроллер обработки информации, блок сигнализации, блок электропитания, пульт управления
дополнительно к контроллеру подключен модуль измерения скорости объекта через контролируемое пространство,
а между блоком детектирования нейтронного излучения и контроллером дополнительно установлено программное устройство с заданным алгоритмом, представляющим собой функцию контроля счетных характеристик нейтронного канала путем обнаружения отказов, возникающих в отдельных счетчиках блока детектирования нейтронного излучения.
Технический результат: существенно повышается достоверность результатов радиационного контроля.
Изобретение относится к области обнаружения радиоактивных ядерных материалов и предназначено для обнаружения несанкционированно перемещаемых в ручной клади, грузах и багаже указанных материалов через проходные и контрольно-пропускные пункты таможен и других объектов народнохозяйственного назначения. Изобретение может также применяться для контроля потоков гамма- и нейтронного излучений в составе систем непрерывного мониторинга окружающей среды.
Известно аналогичное устройство JPM-22A, выпускаемое фирмой CANBERRA (Описание прилагается). Указанное устройство включает в себя блоки детектирования гамма излучения, состоящие из пластиковых сцинтилляционных датчиков, соединенных с фотоумножителями через их оптические входы, датчик присутствия объекта в контролируемой зоне,
датчик вскрытия, металлодетектор, контроллер обработки информации, средства сигнализации и блок электропитания.
Устройство JPM-22A работает следующим образом. В отсутствии объекта контроля в контролируемой зоне устройство измеряет усредненное число фоновых импульсов за единицу времени, вырабатываемых блоками детектирования гамма-излучения, и запоминает его. При появлении сигнала присутствия объекта контроля от датчика присутствия устройство вновь измеряет число импульсов в единицу времени, поступающих от блоков детектирования гамма-излучения, сравнивает это с числом фоновых импульсов и в случае его превышения над фоновым числом вырабатывает сигнал тревоги. Сигнал тревоги вырабатывается также в случаях появления в зоне контроля металлических масс и в случае несанкционированного вскрытия устройства.
Недостатком указанного устройства является низкая эффективность обнаружения радиоактивных материалов, испытывающих спонтанное деление, по их нейтронному излучению, что ограничивает функциональные возможности устройства и надежность обнаружения указанного класса радиоактивных материалов. (Например, при упаковке образцов 239Рu в защиту из свинца), а так же низкое соответствие фактической вероятности ложных тревог (Р л.т.), задаваемой (Р з.л.т.).
В качестве прототипа рассмотрим «Устройство для обнаружения радиоактивных материалов» патент №2129289 состоящее из блока детектирования гамма-излучения, блока детектирования нейтронного излучения, датчика присутствия объекта в контролируемой зоне, датчика вскрытия, контроллера обработки информации, блока сигнализации, блока электропитания и пульта управления, при этом блок детектирования нейтронного излучения состоит из счетчиков медленных нейтронов, окруженных замедлителем нейтронов, и усилителя сигналов указанных счетчиков, а указанный контроллер снабжен входом для приема информации, поступающей с указанного блока детектирования
нейтронного излучения, счетчики снабжены экранами из борированного полиэтилена толщиной, например, 70 мм.
Недостатками прототипа является низкая устойчивость к отказам блока детектирования нейтронного канала, а также недостатком прототипа является отсутствие контроля скорости движения объекта в зоне контроля, что не позволяет оценивать соблюдение самого критического условия проведения измерений.
Так как характеристики обнаружения радиационного монитора нормируются только в ограниченном диапазоне скоростей объекта в зоне контроля, то превышение скорости объекта приводит к получению недостоверных результатов радиационного контроля.
Целью данного изобретения является повышение достоверности результатов радиационного контроля.
Цель достигается благодаря тому, что в устройство, содержащее блок детектирования гамма-излучения, блок детектирования нейтронного излучения, датчик присутствия объекта, датчик вскрытия, контроллер обработки информации, блок сигнализации, блок электропитания, пульт управления, дополнительно установлен модуль измерения скорости объекта в зоне контроля, между блоком детектирования нейтронного излучения и контроллером установлено программное устройство с заданным алгоритмом, представляющим собой функцию контроля счетных характеристик нейтронного канала путем обнаружения отказов (выбросов в счете или отсутствия счета), возникающих в отдельных счетчиках блока детектирования нейтронного излучения.
На рис.1 изображена блок-схема предполагаемого устройства, где можно видеть:
1. Блок детектирования гамма-излучения
2. Блок детектирования нейтронного излучения
3. Датчик присутствия
4. Датчик вскрытия
5. Контроллер
6. Блок сигнализации
7. Блок электропитания
8. Аккумулятор
9. Пульт управления
10. Программное устройство
11. Системный контроллер
12. Модуль измерения скорости.
Принцип работы системы основан на оценке статистических параметров естественного радиационного фона при отсутствии контролируемого объекта в контролируемом пространстве (режим измерения фона) с последующим сравнением этих параметров с параметрами радиационного излучения от контролируемого объекта (режим измерения объекта) при условии соответствия скорости объекта установленным требованиям. Оцениваемыми параметрами излучения являются счета количества импульсов от детекторов. Оцениваемым параметром объекта является скорость объекта в зоне измерения.
В режиме измерения фона - датчик присутствия (3) выключен, выполняется измерение фоновых значений счетов от гамма (1) - и нейтронных (2) детекторов устройства. Оценку фоновых значений счетов осуществляет контроллер (5).
При срабатывании датчика присутствия (3) устройство переходит в режим измерения объекта. Результат каждого измерения сравнивается с пороговыми значениями, вычислительными на основании последней оценки фона. Сравнение и расчет пороговых значений осуществляет контроллер (5). Дополнительно при помощи модуля измерения скорости (12) контроллер (5) осуществляет обработку результатов измерения скорости движения каждого объекта в зоне контроля и сравнивает полученный результат с установленными пороговыми значениями скорости.
Контроллер (5) выдаст информацию на пульт управления (9) и
сигнал на включение сигнализации (6) в случае, если значение счета от гамма (1) и/или нейтронных (2) детекторов превысит соответствующее пороговое значение.
В случае, если значение счета от гамма (1) и/или нейтронных (2) детекторов не превысит соответствующее пороговое значение, но измеренная скорость объекта в зоне контроля превышает установленные значения, контроллер (5) выдаст соответствующую информацию на пульт управления (9). Данное измерение объекта является недостоверным. В данном случае объект должен пройти повторное измерение с соблюдением установленных ограничений по скорости. Измерение объекта считается достоверным только при соблюдении условия соответствия скорости объекта в зоне контроля установленным ограничениям.
С целью уменьшения числа ложных тревог, обусловленных отказами счетчиков нейтронного излучения, и повышения достоверности радиационного контроля по результатам измерений нейтронного излучения между блоком детектирования и контролером установлено программное устройство с заданным алгоритмом. Поскольку число отсчетов в единицу времени при регистрации нейтронного излучения блоком детектирования нейтронов складывается из чисел отсчетов множества нейтронных счетчиков, составляющих указанный блок, то отказ даже одного из указанных счетчиков может существенно повлиять на результаты контроля.
Возможны следующие типы отказов счетчиков нейтронного излучения:
1. Выбросы в счете (шум).
2. Отсутствие счета.
Влияние отказов на работу устройства зависит от того, в каком режиме находилось устройство во время проявления отказа. В режиме измерения фона выбросы в счете приведут к завышению порога и, соответственно, к снижению чувствительности, а отсутствие счета
приведет к снижению порога и потенциально может привести к ложной тревоге. В режиме измерения объекта выбросы в счете могут провести к появлению ложных тревог, а отсутствие счета снижает чувствительность блока детектирования. В более сложных случаях разные типы отказов могут появляться в разное время на разных счетчиках. Применение указанного программного устройства способно сохранить высокое качество радиационного контроля в большинстве случаев.
Алгоритм работы указанного программного устройства основан на проверке распределения счета разных счетчиков блока детектирования. Так как счетчики блока детектирования однотипны и находятся в одинаковых условиях измерения нейтронного излучения, то следует ожидать, что полученные значения счета принадлежат к одному и тому же распределению. Для проверки этого предположения вычисляется оценка математического ожидания этого распределения. Для оценки математического ожидания используется значение медианы измерений счетчиков, как более устойчивой оценки по отношению к выбросам в распределении по сравнению с оценкой на основе среднего значения. Полученная оценка математического ожидания распределения позволяет оценить вероятность принадлежности к этому распределению значений счета, полученных от счетчиков. Если вероятность появления измеренного значения счета от какого-либо счетчика очень низка, то этот счетчик считается вышедшим из строя, и его показания могут быть исключены из обработки.
Таким образом, применение заявленного изобретения обеспечивает повышение достоверности радиационного контроля перемещающихся объектов.
Устройство для обнаружения радиоактивных материалов при их несанкционированном перемещении через контролируемое пространство, включающее блоки детектирования гамма-излучения, блоки детектирования нейтронного излучения, состоящие из счетчиков медленных нейтронов, окруженных замедлителем нейтронов, и усилителя сигналов указанных счетчиков с экранами из борированного полиэтилена, датчик присутствия объекта в контролируемой зоне, датчик вскрытия, контроллер обработки информации, блок сигнализации, блок электропитания и пульт управления, отличающееся тем, что к контроллеру подключен модуль измерения скорости объекта через контролируемое пространство, а между блоком детектирования нейтронного излучения и контроллером дополнительно установлено программное устройство с заданным алгоритмом, представляющим собой функцию контроля счетных характеристик нейтронного канала путем обнаружения отказов, возникающих в отдельных счетчиках блока детектирования нейтронного излучения.
