Способ контроля герметичных контейнеров с хранящимися в них материалами

Способ контроля герметичных контейнеров с хранящимися в них материалами

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области способов контроля внутреннего пространства контейнеров с хранящимися в них материалами и может быть использовано для экспрессного обнаружения факта несанкционированного вскрытия контейнеров или доступа к их содержимому с нарушением герметичности последних.

Известен способ контроля среды хранения с хранящимися в них биологическими материалами (патент РФ №2016501, МПК А 01 F 25/00, публ. БИ №14/94, от 30.07.94 г.), включающий загрузку камеры, ее герметизацию, создание газовой среды заданного состава, измерение концентрации каждого из компонентов газовой среды, к которым относятся диоксид углерода и кислород, с последующим регулированием этих параметров на основе учета графических зависимостей коэффициента дыхания биологического объекта от содержания кислорода и диоксида углерода.

К недостаткам известного способа относится то, что в известном способе не предусмотрена возможность оперативного и точного определения факта несанкционированного вскрытия камеры с хранящимися в ней тепловыделяющими материалами, в связи с чем достоверность информации и эффективность контроля среды контейнеров в процессе хранения недостаточно высоки.

В качестве наиболее близкого к заявляемому по технической сущности и заявляемому техническому результату относится способ контроля герметичных систем (патент РФ №1759128, МПК G 01 M 3/02, публ. БИ №8/96, от 20.03.96 г.), включающий измерение в качестве параметров среды хранения концентрации или давления газовых компонентов среды хранения в замкнутом объеме.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая эффективность контроля газовой среды хранения материалов и отсутствие возможности обеспечения экспрессности и достоверности установления факта несанкционированного вскрытия контейнера с хранящимися в нем объектами.

Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка эффективного способа контроля герметичных контейнеров с хранящимися в них тепловыделяющими материалами для оперативного и достоверного установления факта несанкционированного вскрытия контейнеров или доступа к ним с нарушением герметичности последних.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа, заключается в повышении эффективности контроля хранения за счет обеспечения точности, оперативности и достоверности установления факта несанкционированного вскрытия контейнера с хранящимися в нем тепловыделяющими материалами.

Указанные задача и новый технический результат достигаются тем, что в известном способе контроля герметичных контейнеров с хранящимися в них материалами, включающем загрузку контейнера, его герметизацию и вакуумирование, создание среды хранения, измерение, по крайней мере, одного из параметров среды хранения, в соответствии с предлагаемым способом при хранении в контейнерах, выделяющих тепло материалов, измеряют только перепад температуры среды хранения в контейнере в начальный момент хранения и в произвольные моменты перед контрольным вскрытием контейнера посредством датчика для измерения разности температур с последующим построением графической зависимости определяемого параметра от времени, а о факте несанкционированного вскрытия контейнера судят по резкому изменению определяемого параметра на указанном графике.

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

На чертеже изображена графическая зависимость для случая измерения разности температур в контейнере с хранящейся в нем деталью, выделяющей при хранении тепло. Как это видно на графике, предлагаемый способ позволяет достаточно точно и оперативно определить момент нарушения термодинамического равновесия в среде хранения, т.е. установить факт вскрытия контейнера, поскольку этому факту соответствует резкий излом графической кривой.

В процессе хранения материалов, выделяющих тепло, в герметичных контейнерах устанавливается равновесный тепловой режим, характеризующийся конкретными значениями перепада температур на разном удалении от тепловыделяющего материала. После загрузки контейнера и его герметизации необходимо произвести вакуумирование его внутреннего объема для удаления исходной газовой среды с последующим созданием требуемой газовой среды хранения.

При нарушении герметичности контейнера или при его вскрытии происходит резкое изменение параметров среды хранения, что регистрируется соответствующими приборами (датчиками температуры, например). Поскольку в процессе хранения по предлагаемому способу контроль среды хранения осуществляется на основе учета изменения только одного параметра последней (перепада температур) с построением графиков зависимости измеряемого параметра от времени хранения, то представляется возможным оперативно и точно установить факт несанкционированного вскрытия контейнера по резкому изменению этого параметра на указанных выше кривых. Такое измерение может быть проведено в произвольный момент перед контрольным вскрытием контейнера.

Экспериментально был подтвержден факт соответствия резкого изменения измеряемых параметров во времени в момент несанкционированного вскрытия контейнера, что может быть положено в основу экспресс-метода и применимо в любых, как лабораторных, так и полевых, условиях.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение эффективности контроля хранения по сравнению с прототипом за счет обеспечения точности, оперативности и достоверности установления факта несанкционированного вскрытия контейнера с хранящимися в нем тепловыделяющими материалами.

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующим примером.

Пример. В лабораторных условиях предлагаемый способ опробован на опытном образце контейнера AT-400R с размещенным в нем бюксом с тепловыделяющим материалом, конкретно тепловым источником, имитирующим выделение тепловой мощности делящегося материала по величине и пространственному распределению. Мощность теплового источника составляла 20 Вт. Контроль перепада температуры производился с помощью датчиков температуры, установленных в контрольных точках теплового источника и поверхности контейнера.

Для уменьшения влияния на тепловой режим внешних конструкций контейнер устанавливался на два бруса из пенопласта, лежащих на столе с текстолитовой крышкой.

Эксперименты проводились в помещении с температурой окружающего воздуха Т₀=23...28°С. После включения нагревателя теплового источника через определенные промежутки времени снимались показания с датчиков температуры в контрольных точках.

Стационарный тепловой режим контейнера после включения нагревателя достигался для данных условий эксперимента через ˜60 часов. После достижения стационарного режима величина локального перегрева ΔT_i=Т_i-Т₀ элементарной площадки S_i поверхности контейнера относительно окружающего воздуха с температурой Т₀ стабилизируется. Общая продолжительность экспериментов по регистрации теплового поля контейнера AT-400R составила ˜300 часов. Собственно измерения только одного параметра - перепада температур среды хранения - занимают по продолжительности значительно меньше времени и обеспечиваются меньшим количеством операций.

В стационарном режиме максимальный перегрев относительно окружающей среды ˜10,5°С наблюдается для центра нижней поверхности контейнера. Верхняя и боковая поверхности перегреваются в ˜2 раза меньше - ˜5 и 4,5°С соответственно. При этом максимальный перепад в тепловых полях верхней и боковой поверхности не превышал ˜1°С, а нижней ˜5°С. Анализ полученных результатов показывает, что локализация областей с максимальным перегревом и величина перегрева для каждой из рассматриваемых поверхностей индивидуальна и связана с конструктивными особенностями контейнера и его содержимым. В частности, более сильный нагрев в центре нижней поверхности по сравнению с другими поверхностями связан с меньшим термическим сопротивлением R_T теплопроводящей цепи: источник тепла - нижняя поверхность контейнера. Основной вклад в уменьшение R_T вносит конструктивный элемент бюкса - ложемент, выполненный из Al сплава и обладающий высокой теплопроводностью.

На чертеже показано стационарное тепловое поле контейнера. При этом перегрев в верхней части боковой поверхности достигает своего максимального значения ˜4,5°С.

Эксперименты показали, что изменение внешних условий - температуры окружающего воздуха, интенсивности теплообмена, которые могут происходить в закрытом помещении, практически не отражается на величине и распределении перегрева по поверхности контейнера. Для примененного в эксперименте набора датчиков, применительно к контейнеру AT-400R, предельная чувствительность метода по оценкам составляет ˜0,3°С, что позволяет контролировать сохранность делящегося материала с минимальной выделяемой тепловой мощностью ˜1...2 Вт.

Экспериментально был подтвержден факт соответствия резкого изменения измеряемых параметров во времени в момент несанкционированного вскрытия контейнера.

Таким образом, экспериментально было подтверждено, что использование предлагаемого способа эффективно обеспечивает более высокие точность, оперативность и достоверность при установлении факта несанкционированного вскрытия герметичного контейнера с хранящимися в нем тепловыделяющими материалами.

Способ контроля герметичных контейнеров с хранящимися в них материалами, включающий загрузку контейнера, его герметизацию и вакуумирование, создание среды хранения, измерение, по крайней мере, одного параметра среды хранения, отличающийся тем, что при хранении в контейнерах тепловыделяющих материалов измеряют только перепад температуры среды контейнера в начальный момент хранения и в произвольные моменты перед контрольным вскрытием контейнера посредством датчика для измерения разности температур с последующим построением графической зависимости определяемого параметра от времени, а о факте несанкционированного вскрытия контейнера судят по резкому изменению определяемого параметра на указанном графике.