CC BY
35
УДК 621.317
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЛИЯНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ РАДИАЦИИ НА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ
О. А. Губская, М.Н. Плут, Е.В. Фатьянова
В данной статье приведена методика, которая позволяет в первом приближении учесть негативное воздействие источника радиации (ИР) на оптический кабель, оценить его живучесть и в целом волоконно-оптические линии связи.
Ключевые слова: оптический кабель, волоконно-оптическая линия связи, источник радиации, нейтроны, одномодовый кабель, нейтронный поток, вероятность выхода из строя волоконно-оптической системы передач, мощность источника радиации, центры окраски.
Необходимость разработки методики расчета влияния излучения источников радиации на волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) вызвана тем, что в настоящее время оптический кабель (ОК), как основной элемент ВОЛС, стал все чаще применяться в зонах радиоактивного излучения, источниками которых могут выступать: атомные электростанции, технологические линии по переработке ядерных отходов, места захоронения радиоактивных отходов, удары молний (ядерные взрывы малой мощности - в особый период) и др.
В методике расчета принято следующее допущение: оценка живучести ОК производится без учета восстановления ее элементов.
Необходимость исследования влияний радиации на ВОЛС вызвана тем, что в настоящее время ОК, как основной элемент ВОЛС, стал все чаще применяться в зонах, находящихся под воздействием радиоактивного излучения ИР. Кроме того, радиационное воздействие может возникать и при ударах молнии, особенно в горах и вблизи высотных зданий [1,2].
Под действием ионизирующего излучения ОК, в зависимости от интенсивности, может терять свою пропускную способность.
Основная причина роста потерь заключается в возникновении центров окраски (ЦО) в световедущей сердцевине или в светоотражающей оболочке, по которой в одномодовых кабелях распространяется значительная часть света.
Центры окраски возникают в результате комбинации электронов проводимости с дырками и вакансиями, появившимися на дефектах кристаллической решётки, образовавшихся в результате воздействия радиации. Такие центры окраски поглощают свет в некоторых частях спектра, а значит, приводят к дополнительным потерям мощности [1,2].
С учётом достигнутых показателей по механической прочности ОК, в данной методике его живучесть будет оцениваться по воздействию на ОК нейтронного потока.
Расчет воздействия величины нейтронного потока ИР определяется по формулам:
при Н < 35^/0 , для Я < 200Ррр,
для Я>500 Р
Рн
Рп=6,0 1015 • дЯ- , н/см2. (1)
ехр(— р
Рп = 2,4-1016 • д-2^0 рн (н/см2), (2)
где Рп - поток нейтронов; д - мощность дозы ИР, Зв/ч; Я - расстояние от ИР до ВОЛС, км; — - отношение плотности воздуха на высоте размеще-
Рн
ния ИР к плотности воздуха на высоте Н = 0 (при высоте размещения ИР меньше 100 метров соотношение — можно принять за 1); Н - высота раз-
Рн
мещения ИР над уровнем моря.
Как видно из приведённых аналитических выражений, воздействие нейтронного потока ИР на ОК существенно зависит от удаленности ИР от ВОЛС.
В предлагаемой методике принято следующее: ОК ВОЛС выходит из строя, если расчетное значение потока нейтронов превышает допустимое значение, так как это приводит к значительному увеличению вероятности появления ошибок в передаваемой информации, а в отдельные промежутки времени к полной потере связи.
В качестве исходных данных для оценки живучести ОК ВОЛС используются: мощность источника радиации (ИР); допустимые значения степени защищенности ОК ВОЛС от нейтронного ИР; параметры воздуха, необходимые для расчетов; координаты ВОЛС.
Для расчета воздействия нейтронного потока на ОК ВОЛС и, следовательно, оценки ее живучести предлагается использовать метод статистических испытаний:
Последовательность расчёта воздействия радиации ИР на ВОЛС может быть представлена в следующем виде:
1. Определяются исходные данные (д, Н);
2. С помощью датчика случайных чисел задаются виды ИР;
3. Рассчитывается расстояние между ИР и ВОЛС;
4. Определяется значения нейтронного потока (Рп);
5. Оценивается воздействия поражающего фактора по формуле:
(Рп расч ^ рп доп. ). (3)
Воздействие поражающего фактора производиться путем сравнения расчетных значений и допустимых значений для ОК. В том случае, если расчетные значения воздействующего нейтронного потока не превышают допустимого, ВОЛС работоспособна, в противном случае - она вышла из строя (неработоспособна). Состояния кабельной линии «работоспособна» или «неработоспособна» заносятся в счетчик состояния линий.
6. Определяется вероятность выхода из строя ОК ВОЛС с помощью выражения вида:
(Pnpci) =1-NN^). (4)
общ
7. Оценивается вероятность выхода из строя ОК ВОЛС по формуле:
(Pnp(,)=1-). (5)
N общ
8. Оценивается вероятность выживания ВОЛС по формуле:
Pвыж(í) = 1 - Pnp(i), (6)
где N6r - количество благоприятных исходов; ^бщ - общее количество реализаций.
Таким образом, для повышения защищенности волоконно-оптической линии связи от вредного воздействия нейтронного потока источника радиации рекомендуется использовать предложенную методику, для оценки вероятности живучести волоконно-оптической линии связи и, как следствие, разработать меры по увеличению ее живучести.
Список литературы
1. Бондаренко А.В., Дядькин А.П., Кащук Ю.А., Красильников А.В., Поляков Г.А., Растягаев И.Н., Скопинцев Д.А., Тугаринов С.Н., Ярцев
B.П., Богатырев В.А., Томашук А.Л., Клямкин С.Н., Бендер С.Е. Исследование радиоактивной стойкости оптического волокна из кварцевого стекла в условиях реакторного облучения // Специальный выпуск «Фотон - Экспресс». М.: ФЭ, 2005. №6 (46). С. 11 - 19.
2. Овчинников А. А., Овчинникова И. А., Семенов П. А. О возможности применения оптического кабеля в условиях воздействия ионизирующих излучений // Кабель и провода, 2016. №3. С. 14 - 16.
Плут Михаил Николаевич, канд. техн. наук, доцент, mplout@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза
C. М. Буденного,
Губская Оксана Александровна, преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Фатьянова Елена Валентиновна, преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного
METHOD FOR CALCULATING THE EFFECT OF RADIATION SOURCES ONFIBER-
OPTIC COMMUNICATION LINES
O.A. Gubskaya, M.N. Plut, E. V. Fatyanova 137
This article presents a method that allows you to take into account the negative impact of a radiation source (IR) on an optical cable, assess its survivability and overall fiberoptic communication lines.
Key words: optical cable, fiber-optic communication line, radiation source, neutrons, single-mode cable, neutron flux, probability of failure of the fiber-optical transmission system, radiation source power, color centers.
Plut Mikhail Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, moroz19558@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marsha la Soviet Union S.M. Budyonny,
Gubska Oksana Alexandrovna, teacher, oksanochka23932393@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marsha la Soviet Union S.M. Budyonny,
Fat'yanova Elena Valentinovna, teacher, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marsha la Soviet Union S.M. Budyonny
УДК 628.81
ПОФАСАДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
И.В. Золотухин, К.Э. Куракин, Д.Н. Гула
Статья посвящена потерям тепла в системах отопления зданий и методам регулирования этих потерь. Даются рекомендации по снижению потерь тепла. Предлагается способ пофасадного регулирования, приводятся примеры расчета систем отопления и схема устройства индивидуального теплового пункта с пофасадным регулированием.
Ключевые слова: тепловая энергия, пофасалное регулирование.
Отопление обеспечивает необходимый тепловой режим зданий и сооружений в зимний период года. Поэтому в регионах с суровым и продолжительным отопительным сезоном, типичным для большей части нашей страны, эффективное использование энергии для отопления зданий и сооружений является определяющим моментом энергосбережения при теплоснабжении зданий [1].
Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции gогр определяются путем суммирования потерь теплоты через отдельные
наружные ограждения и потерь (поступлений) теплоты через внутренние ограждения, если температура воздуха в помещениях отличается более чем на 3 оС по формуле (1):
0огр = Ав - ¿н )п(1 +1 в), (1)
138
