Способ определения положения точечного источника гамма-излучения

Способ определения положения точечного источника гамма-излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки, а именно к способам поиска и обнаружения источников ионизирующего излучения, предназначается для поиска точечных источников гамма-излучения.

Задача поиска и локализации точечных источников гамма-излучения большой активности является одной из важных задач при ликвидации последствий радиационных аварий. Это могут быть фрагменты конструктивных элементов ядерных реакторов, хранилищ радиоактивных отходов, отработанных тепловыделяющих элементов и другие малоразмерные радиоактивные объекты. Кроме того, известны случаи потери контроля над источниками ионизирующего излучения в результате несанкционированного захоронения, утери или хищения.

Известен способ определения направления на точечный источник на основе анализа результатов измерений мощности дозы гамма-излучения двумя детекторами, разделенными слоем материала, сильно ослабляющего излучение [пат. РФ 2195005. Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения. Авторы: Соловых С.Н., Алимов Н.И., Перевозчиков А.Н., Глухов Ю.А., Андриевский Э.Ф. Заявитель ФГУ «33 ЦНИИИ МО РФ», опубл. 23.10.2000 г.]. Если вращать такую детекторную систему вокруг оси, то направление, при котором оба детектора будут давать одинаковые показания, будет указывать на источник излучения. Использование большего количества детекторов позволяет определить не только направление на источник излучения, но и указать его положение в пространстве. Однако реализация указанного подхода для поиска источников излучения требует создания специализированных приборов и комплексов разведки.

В настоящее время для решения задачи поиска и обнаружения источников гамма-излучения на вооружении специальных отрядов ликвидации последствий радиационных аварий находится радиационно-поисковая машина (РПМ-2) [www.russianarms.mybb.ru/viwtopic.php, www.zavod-tula.narod.rn]. В качестве технического средства обнаружения источников излучения РПМ-2 оснащена наземным комплексом разведки (НКР). В основе принципа работы комплекса лежит способ поиска точечных источников гамма-излучения, заключающийся в регистрации излучения четырьмя детектирующими элементами с платформы РПМ-2. Каждый экранированный детектирующий элемент имеет анизотропную зависимость чувствительности к гамма-излучению, что обеспечивает возможность оперативного определения квадранта нахождения источника излучения и угла направления на источник.

Разведывательный комплекс РПМ-2 эффективен для дистанционного поиска отдельных радиоактивных обломков на большой по площади территории. Входящая в состав комплекса аппаратура имеет высокую стоимость, обладает большими массогабаритными характеристиками и значительным энергопотреблением. Существенно важно, что данная аппаратура не пригодна для автономного использования, если поиск источника необходимо осуществлять внутри помещений или в местах, где невозможен проезд транспортных средств. Однако носимых специализированных приборов поиска источников излучения к настоящему времени не создано.

На практике для поиска источников излучения используются носимые измерители мощности дозы (ИМД) типа ДП-5, ИМД-1, МКС-01 или другие аналогичные приборы. Сущность используемого способа заключается в планомерном обследовании всей территории, где может находиться источник излучения, и определении положения этого источника путем локализации участка с наибольшими уровнями радиации. Недостатком такого подхода является возможность получения оператором значительных дозовых нагрузок. Вместе с тем, определение положения источника излучения при обеспечении минимального облучения оператора прибора является вполне достижимым техническим результатом.

Указанный технический результат достигается тем, что для определения пространственных координат источников гамма-излучения используются значения мощностей доз от точечного источника излучения, полученные с помощью измерителя мощности дозы.

Поскольку поле мощностей доз гамма-излучения точечного источника обладает круговой симметрией, то, если двигаться вдоль некоторой прямой, она будет пересекать изолинии поля с различными значениями. При этом прямая будет являться касательной к одной из таких изолиний. Так как данная изолиния будет представлять собой окружность наименьшего радиуса по сравнению с другими пересеченными, то в точке ее касания будет наблюдаться максимальный уровень радиации на рассматриваемой прямой.

Известно, что касательная к окружности и отрезок, соединяющий точку касания с центром окружности, образуют прямой угол. Следовательно, если после измерения мощностей доз на некоторой прямой l_м1 определена точка A₁, в которой наблюдается максимальный уровень радиации, то перпендикуляр l_n1, восстановленный к этой прямой в точке A₁, будет проходить через точку, в которой находится источник. При этом локализовать положение источника возможно за счет определения еще одного направления на источник путем определения прямой l_n2 после проведения измерений вдоль некоторого другого маршрута l_м2 и определения точки А₂ (см. фиг.1).

При проведении разведки обследуемого участка предварительно выполняются измерения мощности дозы в точках по периметру, внутри которого находится источник, и определяются точки с наименьшим, наибольшим и две со средними значениями мощности дозы (Р_min, Р_max, P_sr1, P_sr2). Выбрав точки со средними значениями (P_sr1, P_sr2) расположенные по различные стороны от линии l_z, соединяющей в свою очередь точки максимального и минимального значений мощности дозы, необходимо наметить два прямолинейных маршрута разведки, представляющих собой отрезки, соединяющие точку минимума мощности дозы Р_min с точками, где наблюдаются средние значения P_sr1, P_sr2. Для определения положения источника излучения проводятся измерения значений мощности дозы на этих отрезках, строится зависимость изменения мощности дозы вдоль маршрутов разведки l_м1, l_м2, определяются точки с максимальными значениями (A₁, А₂), и в этих точках строятся два перпендикуляра к соответствующим линиям маршрутов, находится точка пересечения этих перпендикуляров, которая и указывает, в свою очередь, на положение источника ионизирующего излучения (фиг.2).

Определить точки максимумов мощности дозы A₁ и А₂ возможно путем аппроксимации кривой изменения мощности дозы гамма-излучения вдоль каждого маршрута.

Аппроксимация зависимостей мощности экспозиционной дозы гамма-излучения от величины пройденного пути P₁(l) и Р₂(l) для первого и второго маршрутов может быть осуществлена полиномом по методу наименьших квадратов:

где Р(l) - мощность экспозиционной дозы;

α_k - коэффициент полинома;

l - величина пройденного пути вдоль l_м1 или l_м2;

n - максимальная степень полинома.

Определение положения точек с максимальными значениями мощности дозы возможно на основе решения относительно l следующих уравнений:

В полученных точках-максимумах строятся перпендикуляры к линиям маршрутов и определяется точка их пересечения, которая и указывает на местоположение источника.

Особенность способа заключается в том, что поиск точечного источника излучения выполняется обыкновенным измерителем мощности дозы и определяются его координаты без непосредственного приближения к источнику, что позволяет существенно снизить дозовые нагрузки на лиц, проводящих разведку.

Способ может быть положен не только в основу методик поиска источников излучения с использованием носимых ИМД, но также может быть использован при разработке алгоритма обработки данных в перспективных приборах радиационной разведки.

Способ определения положения точечного источника гамма-излучения, основанный на использовании измерителя мощности дозы гамма-излучения, отличающийся тем, что предварительно проводятся измерения мощности дозы гамма-излучения в точках по периметру участка, внутри которого находится источник, определяются точки с наименьшим, наибольшим и две со средними значениями мощности дозы, причем точки со средними значениями выбираются расположенными по различные стороны от линии, соединяющей точки с максимальным и минимальным значениями мощности дозы, затем намечаются два прямолинейных маршрута разведки, представляющих собой отрезки, соединяющие точку минимума мощности дозы с точками, где наблюдаются средние значения, в точках, лежащих на данных отрезках, проводятся измерения значений мощности дозы, строятся зависимости изменения мощности дозы вдоль маршрутов разведки, с использованием установленных зависимостей на маршрутах определяются точки с максимальными значениями, и в этих точках строятся два перпендикуляра к соответствующим линиям маршрутов, находится точка пересечения этих перпендикуляров, которая и указывает на положение источника ионизирующего излучения.