Устройство для обнаружения взрывчатых веществ в контролируемых предметах, преимущественно в авиабагаже
Сущность изобретения: в устройство введена радиационная защита, выполненная в виде кругового разомкнутого П-образного ступенчатого тоннеля, внутри которого размещены средство транспортирования предметов, блоки детектирования гамма-излучения, излучатель тепловых нейтронов и отражатели нейтронов. Средство транспортирования выполнено в виде круговой кольцевой грузовой платформы с приводами ее вращения, а излучатель - в виде блока с излучающей нейтроны поверхностью. Тоннель смонтирован симметрично относительно своей вертиклаьной диаметральной плоскости, проходящей через центр блока излучателя. Грузовая платформа установлена горизонтально на опорных катках, а ее внутренняя торцовая поверхность взаимодействует с центрирующими катками. Приводы вращения установлены под грузовой платформой и имеют ведущие катки, взаимодействующие с ее поверхностью. 4 з. п. ф-лы, 15 ил.
Изобретение относится к анализу материалов радиационными методами измерением вторичной эмиссии с использованием нейтронов, а более конкретно к устройствам, предназначенным для обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) среди содержимого различных контролируемых предметов, преимущественно авиабагажа (портфели, сумки, радио- и видеоаппаратура, баулы, чемоданы и т. п. ) без их вскрытия, Известно устройство для проверки багажа авиапассажиров на наличие ВВ, содержащее источник быстрых нейтронов калифорний-252, блоки детектирования гамма-излучения, аппаратуру обработки, проступающей с блоков детектирования информации, запрограммированную на принятие решения, и ленточный транспортер для перемещения багажа [1] . При этом источник нейтронов установлен в камере контроля под лентой транспортера, а блоки детектирования - над ней напротив источника нейтронов. Поток быстрых нейтронов используемого источника калифорний-252 ок. 109нейтрон/с (300 мкг изотопа), доза излучения, получаемая обслуживающим персоналом за календарный год, составляет ок. 200 мбэр.
Использование в этом устройстве ленточного транспортера приводит к снижению плотности потока тепловых нейтронов в месте размещения контролируемого багажа по причине поглощения тепловых нейтронов материалами ленточного полотна и роликоопорами транспортера, а также за счет увеличения расстояния от источника нейтронов до контролируемого багажа на величину, равную высоте транспортера. Для компенсации этого снижения плотности потока тепловых нейтронов необходимо применять источник быстрых нейтронов с большим потоком нейтронов (ок. 109нейтрон/с), что требует усиления радиационной защиты, влекущее за собой удорожание устройства как за счет возрастания стоимости радиационной защиты, так и стоимости источника быстрых нейтронов. Далее, применение в упомянутом устройстве источника быстрых нейтронов с большой величиной потока нейтронов (ок. 109 нейтрон/с) с одной стороны, и принятые технические решения по конструкции камеры контроля - прямолинейный транспортер и ввод-вывод контролируемого багажа в камеру через открытые проемы с другой, предопределили высокий уровень облучения персонала (200 мбэр за календарный год), что снижает радиационную безопасность при эксплуатации устройства. Такой высокий уровень облучения полностью исключает участие в процессе досмотра багажа и других предметов их владельцев, что сокращает эксплуатационные возможности устройства. Известное устройство, принятое за прототип, предназначенное для контроля багажа, включает камеру, стенки которой являются замедлителем нейтронов, размещенный в стенке внутри камеры источник быстрых нейтронов, первый и второй ряды блоков детектирования гамма-излучения [2] . При этом источник быстрых нейтронов размещен между первым и вторым рядами блоков детектирования. Внутренние размеры камеры соответствуют предельному размеру багажа, который вводится (выводится) в камеру посредством ленточного транспортера. Для размещения багажа на транспортере последний разделен на секции при помощи вертикально установленных экранов, выполненных из материала замедлителя нейтронов и служащих отражателями нейтронов. Блоки детектирования первого ряда предназначены для определения общего содержания азота в контролируемом багаже, а блоки детектирования второго ряда - для определения количества азота "в просматриваемом" каждым блоком детектирования отдельном участке предмета. Электрические сигналы с блоков детектирования первого и второго рядов поступают на электронно-анализирующее устройство, осуществляющее обработку поступающей информации и выработку решения о наличии или отсутствии ВВ в контролируемых предметах. Задачей изобретения является создание устройства для обнаружения ВВ в контролируемых предметах, преимущественно в авиабагаже, без их вскрытия, которое бы обеспечивало радиационную безопасность участвующих в досмотре владельцев предметов и повышало радиационную безопасность персонала без снижения производительности устройства. При осуществлении изобретения достигается технический результат, заключающийся в том, что без снижения производитель- ности устройства снижается мощность дозы излучения в месте загрузки контролируемых предметов в устройство и в месте их выгрузки до значений, обеспечивающих уменьшение дозы облучения персонала за календарный год работы и допускающих участие в процессе досмотра владельцев контролируемых предметов. В известном устройстве, включающем источник быстрых нейтронов и замедлитель нейтронов излучатель тепловых нейтронов, блоки детектирования гамма-излучения, отражатели нейтронов, аппаратуру обработки, поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации, и средство транспортирования контролируемых предметов, содержащее грузовую поверхность, разделенную на образованные поперечными вертикальными в виде пластин отражателями нейтронов секции для размещения контролируемых предметов, устройство снабжено радиационной защитой, выполненной в виде кругового разомкнутого П-образного ступенчатого тоннеля из блоков поглотителей нейтронного и гамма-излучения. Внутри тоннеля размещены средство транспортирования контролируемых предметов, блоки детектирования гамма-излучения, излучатель тепловых нейтронов и отражатели нейтронов. Средство транспортирования контролируемых предметов выполнено в виде круговой кольцевой грузовой платформы с приводами ее вращения. Поперечные вертикальные отражатели расположены параллельно радиальной оси симметрии секций для размещения контролируемых предметов и жестко закреплены на грузовой платформе. Излучатель тепловых нейтронов выполнен в виде блока с излучающей нейтроны поверхностью, которая обращена в сторону чувствительных элементов блоков детектирования. Площадь излучающей нейтроны поверхности излучателя тепловых нейтронов не больше площади секции для размещения контролируемых предметов. Тоннель смонтирован симметрично относительно своей вертикальной диаметральной плоскости, проходящей через центр блока излучателя тепловых нейтронов. Длина тоннеля определяется из соотношений: L




























контролируемые предметы 10 загружены в секции 9 I-VI;
секции 9 II-VI находится в тоннеле, секции I и VII - вне его;
предметы, загруженные в секции I, II и III должны быть подвергнуты контролю, а находящиеся в секциях IV, V и VI - прошли контроль. В момент окончания измерения аппаратурой обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации вырабатывается сигнал, обеспечивающий подачу напряжения на электродвигатели 23 приводов вращения 3 грузовой платформы 2. Вращение вала электродвигателя 23 через муфту 24, редуктор 26 и ведущую звездочку 27 приводит во вращение ведомую звездочку 29 посредством цепи 28. Вследствие этого ведущий каток 20, выполненный заодно с ведомой звездочкой 29, за счет фрикционного сцепления с кольцевой фрикционной поверхностью 21, выполненной на нижней плоскости грузовой платформы 2, приводит последнюю во вращение по опорным каткам 18 в направлении по часовой стрелке, при этом центрирующие катки 19 предотвращают какое-либо смещение грузовой платформы 2 от оси ее вращения. Необходимая сила прижима ведущих катков 20 к фрикционной поверхности 21 и исключение проскальзывания обеспечиваются размещением привода вращения 3 на основании 30, установленном на качающейся опоре 31, в совокупности с пружинным пригрузом 33, который регулирует силу прижима. Вращение грузовой платформы 2 происходит до момента срабатывания конечного выключателя (на фиг. не показан), когда секция 9 N III войдет в зону контpоля (см. фиг. 13) и контролируемый предмет, загруженный в эту секцию, окажется в поле тепловых нейтронов, сформированном блоком 5 излучателя тепловых нейтронов и отражателями 6, 7 и 8. Срабатывание конечного выключателя открывает канал аппаратуры для регистрации импульсов от вторичного гамма-излучения с энергией гамма-квантов 10,8 МэВ блоками детектирования 4, поступающих в результате взаимодействия тепловых нейтронов с азотом, содержащимся в ВВ (в случае наличия его среди содержимого контролируемого предмета). В течение времени измерения поступающая с блоков детектирования гамма-излучения инфор- мация накапливается в аппаратуре ее обработки. Одновременно в течение времени измерения в секцию N VII загружается предмет, подлежащий контролю на наличие в нем ВВ, а из секции N VI выгружается предмет, ранее прошедший контроль (см. фиг. 13). По окончании процесса измерения аппаратурой по заданному алгоритму осуществляется анализ и обработка поступившей информации и формируется решение о наличии или отсутствии ВВ с отображением его на световом табло или дисплее. Одновременно с окончанием процесса измерения аппаратурой обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации вырабатывается сигнал, обеспечивающий подачу напряжения на электродвигатели 23 приводов вращения 3 грузовой платформы 2, и в дальнейшем работа устройства осуществляется в порядке, описанном выше. Для принятой конструкции устройства: наружный диаметр кругового тоннеля - около 4 м, внутренний - около 2 м; высота тоннеля в месте расположения блока излучателя тепловых нейтронов и блоков детектирования гамма-излучения - около 2 м, остальной части тоннеля - около 1,2 м; число секций для размещения контролируемых предметов 7; размеры зоны контроля 450 х 650 х 850 мм; толщина стенок и потолка тоннеля из блоков борированного полиэтилена от 200 до 400 мм; толщина радиационной защиты, установленной на боковых поверхностях блока излучателя тепловых нейтронов 60 мм свинца; источник быстрых нейтронов - калифорний-252 с потоком нейтронов 2


вплотную к внешней поверхности тоннеля 1 мбэр/ч (в месте размещения блока излучателя тепловых нейтронов); на расстоянии 1 м от нее - 0,1 мбэр/ч (там же), что соответственно в 10 и 3 раза меньше значений, регламентированных НРБ-76/87 для радионуклидных приборов. Максимальная мощность эквивалентной дозы излучения в месте загрузки-выгрузки контролируемых предметов составляет от менее, чем 0,01 мбэр/ч, до 0,02 мбэр/час. В соответствии с этим:
доза излучения, получаемая при эксплуатации заявляемого устройства персоналом категории Б за календарный год (2000 рабочих часов), составляет от 20 до 40 мбэр, что в 5-10 раз меньше, чем соответствующая величина, приведенная в описании аналога устройства,
доза излучения, получаемая при досмотре владельцами контролируемых предметов за время 10 мин (что принято с большим коэффициентом запаса), составляет от 2


Формула изобретения
L




l




где l - длина внутренней стенки тоннеля;
D - диаметр внешней стенки канала;
d - диаметр внутренней стенки канала;
n - число секций для размещения контролируемых предметов, а в тоннеле в его стенках между излучающей нейтроны поверхностью блока излучателя и плоскостью торцов чувствительных элементов блоков детектирования установлены дополнительные отражатели нейтронов. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство транспортирования снабжено опорными и центрирующими катками, при этом грузовая платформа установлена горизонтально на опорных катках, а центрирующие катки взаимодействуют с ее внутренней торцевой поверхностью. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что на нижней плоскости грузовой платформы выполнена кольцевая фрикционная поверхность. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что приводы вращения грузовой платформы установлены под ней и имеют ведущие катки с фрикционной поверхностью, предназначенные для взаимодействия с фрикционной поверхностью грузовой платформы. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок излучателя тепловых нейтронов снабжен радиационной защитой в виде блоков-поглотителей нейтронного и гамма-излучения, размещенных на его внешних боковых поверхностях, обращенных в проходы тоннеля.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15