CC BY
37
УДК 5.50.504.5
Сергеев И.Ю., Валуев Н.П.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА РАДИАЦИИ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ
В статье предлагается способ определения местоположения источника радиации в транспортном средстве с использованием, высокочувствительной системы контроля. Ключевые слова: радиационный инцидент, источник, зона контроля, детектор.
Sergeev I.Y., Valuyev N.P.
A METHOD FOR DETERMINING THE LOCATION OF THE RADIATION SOURCE IN A VEHICLE DURING DYNAMIC CONTROL
In this article proposes a method of determining the location of the radiation source in a vehicle using a highly sensitive control system,.
Keywords: radiation incident, a source, control, zone, the detector.
В последнее время все большую остроту приобретает проблема обеспечения радиоэкологической безопасности населения. В результате функционирования ядерно-энергетического, оборонного и других промышленных комплексов, происшедших радиационных аварий, накоплены огромные объемы (несколько млн. тонн) радиоактивных отходов. В мире эксплуатируется свыше миллиона различных радиоизотопных устройств, более 100 тысяч радионук-лидных источников ежегодно выводятся из эксплуатации. Ежегодно фиксируется свыше 200 радиационных инцидентов, связанных с несанкционированным распространением радиоактивных материалов, что связано, в том числе, с отсутствием должного радиационного контроля грузоперевозок. В настоящее время радиационный контроль транспорта с грузами осуществляют с помощью переносных приборов или стационарных дозиметрических систем [1].
Риск радиационного инцидента можно свести к нулю только при использовании высокочувствительных систем динамического контроля. Таким образом, основным направлением разработок в области динамического контроля для снижения рисков радиационных инциден-
тов должно являться обеспечение возможности обнаружения всех встречающихся на практике радионуклидных источников, в том числе ^-активных, с минимальным значением стандартного отклонения показаний, т.е. необходимо стремиться к повышению чувствительности и информативности дозиметрических систем [2].
При использовании стационарных высочув-ствительных систем для контроля транспортных средств [3] на въезде-выезде, например, на контрольно-пропускном пункте закрытого административного территориального образования с объектами атомной промышленности или санитарно-защитной зоны предприятия, необходимо при обнаружении источника оперативно оценить его местоположение в транспорте для локализации, изъятия из транспорта и последующего обезвреживания.
Существующие способы контроля такой возможностью не обладают. В рамках данной работы разработан способ, обеспечивающий оперативное определение зоны расположения обнаруженного источника в транспортном средстве. Схема предлагаемого способа представлена на рисунке 1.
//"////////////////////////////
Рисунок 1 Способ определения зоны расположения источника радиации
где Д1-Д4— детекторы; Т — транспорт; И — источник; х, у — координаты источника; = ИД1 — расстояние от источника до детектора Ди
12 = ИД2 — расстояние от источника до детектора Д2;
13 = ИДз — расстояние от источника до детектора Дз;
11, 12, 13, — длины пути излучения источника по объему транспорта; I IV зоны транспорта; ё расстояние от детекторов до поверхности транспорта.
Транспорт Т перемещается в зоне контроля, образованной детекторами Д1 Д4. При обнаружении источника, когда сигнал детекторов превышает установленный порог, фиксируется момент превышения порога срабатывания сигналом детектора(ов) на записи показаний детекторов при переезде транспорта через зону контроля. Момент срабатывания сигнализации определяет местоположение источника по длине транспортного средства. Координаты залегания источника по сечению транспорта (х, у, рисунок 1) определяются путем сравнения показаний (сигналов) детекторов следующим образом.
Фиксируется детектор с максимальной амплитудой сигнала. Для случая, представленного на рисунке 1, таким детектором является 1
мальное. Это дает возможность сразу определить зону транспорта, где находится источник (зона I). Более точно местоположение источника можно определить путем сравнения сигналов
1
из следующего выражения:
Р1 = | ехр(-рмэр^),
рмэ — массовый коэффициент поглощения энергии излучения материалом груза транспорта;
р — плотность материала; 11 длина траектории излучения источника по объему материала груза;
Р1 мощность дозы излучения на поверхности детектора Дь
Расстояние Ц, 11 определяются следующим образом:
(1)
где Ро — мощность дозы излучения источника на расстоянии 1 м;
11 расстояние источник детектор Ди
к = {(
М
к = \!(х + С})2 + (- - у)2,
И =
х11
х + й 2
Р2 = ехр(-рмр^), '2
где
/
12 = \1(Х + й)2 + (У + £ )2
Л =
Х12
X +
Сигнал детектора Д3 Р
Рз = -р ехр(-рмэр/3),
(2)
(3)
(4)
(о)
(6)
(7)
налов детектора 3 и детектора 1 (Р3/Р1), представлены в таблице 1. Полученные по формулам (1-9) данные соответствуют следующим условиям: габариты транспорта Ь 2 м, Н 2 м; расстояния между детекторами М 4 м; расстояние от детекторов до поверхности транспорта ё = 1 м; расстояние между детекторами Д1 и Д2, Дз и Д4 Ь = 1 м, эпергия 7-излучения источника и равна 0,7 МэВ.
Таблица 1 Численные значения отношений сигналов детекторов
X, м р - 300 кг/м3 £ - 600 кг/м3
у = 0 }' = 0,5 м У = 1 м у = о у = 0.5 м У = 1 м у = 0 у = 0.5 м У = 1 и
Р;Т1 РзР! Р;Т1 Рз/Рл Рз/Р1 Рз/Рл Р5/Р1 Р3/Р1 Р3/Р1 Р3/Р1 Р5/Р1 Р3/Р1 Г;Т, РзЛЧ Рз/Рл Р3/Р1 Рз/Рл
0 1 0,13 0,50 0,11 0,37 0,13 1 0,026 0,50 0,024 0,11 0,026 1 1,2x10 ! 0,5 10 ! 0,11 1,2x10-3
0,25 1 0,22 0,60 0,21 0,47 0,22 1 0,075 0,58 0,07 0,20 0,075 1 7х10-5 - 7x10"3 0,19 7x10-5
0.5 1 0,37 0,70 0,36 0,57 0,37 1 0,17 0,68 0,17 0,34 0,17 1 0,04 - 0,04 0,28 0,04
0,75 1 0,62 0,76 0,60 0,62 0,62 1 0,42 0,75 0,42 0,60 0,42 1 0,20 0,61 0,20 0,50 0,20
1,0 1 1 0,82 1 0,70 1 1 1 0,80 1 0,58 1 1 1 0,52 1 0,47 1
31
залегания источника в транспорте для различных значений плотности материала груза (р = 0, р = 300 кг/м3, р = 600 кг/м3).
Р;
1,0 -
0,9 -
0,8 -
0,7 -
0,6 -
0,5 -
0,4 -
0,3 -
0,2 -0,1'-
Рисунок 2 Зависимости отношения сигналов детекторов от глубины залегания источника в
транспорте
31
широких пределах от величины х (глубины приблизительно в 10 раз для всего диапазона залегания источника). При малой плотности изменения х. При заметной плотности материа-
3 13
1з = - х + с})2 + (- - у)2, (8)
И = (9)
3 Ь-хх '
Численные значения отношений сигналов
21
ла отношение сигналов может изменяться более чем в 100 раз.
Анализ рисунка 2 показывает, что наиболее точно определяется координата «х» источников, расположенных в глубине транспорта (при х > 0,5 м ). Погрешность, обусловленная возможными колебаниями плотности материала, >>
0,5 м не более 25 см. В случае, если колебания плотности материала не превышает 100 кг/м3, погрешность измерения глубины залегания источника не превышает 5-8 см. Для незагруженного транспорта погрешность определя-
ется только флуктуациями сигналов детекторов и составляет величину около 5-6 см.
На рисунке 3 приведены зависимости отно-
21
ординаты «у» при х 1 м (рисунок 1) для разных значений плотности материала. Видно, что указанное отношение с ростом «у» уменьшается, причем в большей степени для более высоких значений плотности материала. Снижение 21
нии величины, т.е. о расположении источника ближе ко дну транспортного средства.
Рисунок 3 Зависимости отношения сигналов детекторов для разных значений плотности
материала
Подобная система установлена на ОАО «Завод Алюминиевых сплавов» г. Подольск. С помощью этой системы удалось своевременно выявить опасный радиоактивный источник и тем самым предотвратить достаточно серьезный радиационный инцидент.
На рисунке 4 представлены записи сигналов детектора на различных расстояниях от локального источника Иа-226 до детекторов системы (0,9м; 1,5м; 2м; Зм) и записи сигнала тревоги, свидетельствующего об обнаружении радиоактивного источника. Скорость перемещения относительно детекторов составляла 1,5
м/с. Видно, что система надежно обнаруживает радиационные аномалии, над фоновая мощность дозы излучения которых на поверхности детектора не превышает 4 нЗв/ч. По мере удаления источника от детекторов (по мере увеличения глубины залегания источника в транспортном средстве), амплитуда сигнала надает приблизительно обратно пропорционально квадрату расстояния. Длительность сигнала на половине его высоты пропорциональна расстоянию между траекторией перемещения детектора и источником излучения.
Рисунок 4 Запись сигналов детекторов
Таким образом, предложенный способ контроля транспортных средств сводится к следующему. Фиксируются амплитуды сигналов детекторов. Устанавливается детектор с максимальной амплитудой сигнала. В соответствии с этим определяется сектор транспорта (I IV, рисунок 1), в котором расположен источник. Вычисляются отношения сигналов к сигналу детектора с максимальной амплитудой. Чем меньше отличаются амплитуды сигналов детекторов, тем ближе источник к центру транспорта (рисунок 1). Уменьшение величины отношения 31
от центра к поверхности транспорта (глубина залегания источника уменьшается). Уменыне-21
точника ко дну кузова транспорта. Более точно можно определить координаты источников, расположенных ближе к центру транспорта.
Погрешность определения координат источника не превышает 5-6 см для центральной зоны транспорта, 10-20 см для средней зоны и 15-30 см для наружных слоев транспорта. Указанные значения погрешности вполне приемлемы при проведении работ но локализации, извлечению и обезвреживанию радиоактивных источников.
Описанный способ динами чеекого контроля обеспечивает локализацию радиоактивных источников в движущихся транспортных средствах.
Литература
1. Валуев Н.П.. Никоненков Н.В.. Сергеев И.Ю.. Стасишин Л.А. Радиационный контроль транспортных средств с помощью переносных приборов и стационарных систем. // Грузовик: транспортный комплекс, спецтехника. 2015 №9 С. 35 39.
2. Сергеев И.Ю. Предложения по способам контроля радиационной обстановки для системы комплексной безопасности закрытого административного территориального образования с объектами атомной промышленности. // На-
учные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2016. №1. Химки: Академия гражданской защиты МЧС России. С. 63 71.
3. Валуев Н.П.. Лысова О.В.. Сергеев И.Ю. Оценка рисков радиационных инцидентов при динамическом контроле движущихся объектов. // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2015. №3. Химки: Академия гражданской защиты МЧС России. С. 47 50.
Рецензент: доктор технических наук, профессор Пушкин И. А.
