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Einrichtung zur Simulierung radioaktiver Verseuchungen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Simulierung radioaktiver Verseuchungen, bei welcher die
Strahlungswirkung auf Nachweisgeräte mittels elektromagnetischer Strahlung nachgebildet wird, bestehend aus einem elektromagnetischen Sender und mindestens einem Empfänger.
Die durch Atomexplosion verursachte Radioaktivität breitet sich in verhältnismässig komplizierter
Abhängigkeit von der Radialentfernung und Zeit aus. Diese Radioaktivität ist bekanntlich vor allem auf den Niederschlag von Spaltprodukten zurückzuführen, weshalb ihre Intensität in unmittelbarer Nähe des
Explosionszentrums sofort ihr Maximum erreicht, welches jedoch an weiter entfernten Stellen infolge der
Ausbreitungsgeschwindigkeit entsprechend später auftritt ; die Strahlungsintensität geht dann nach diesem wandernden Maximum gemäss der abnehmenden Radioaktivität stetig zurück.
Es wurde bereits verschiedentlich versucht, bei elektromagnetischen Sendern durch Messung der Feld- intensität diese Wirkung zu simulieren, wobei diese Intensität nach einem entsprechenden Gesetz ge- steuert wurde ; bei einer solchen Simulierung tritt jedoch-im Gegensatz zu den wirklichen Verhältnissen - das dem Beginn der Explosion entsprechende Maximum der Senderleistung an allen Messstellen gleichzei- tig auf ; bei dieser Methode kann somit das die Messungen durchführende Personal falsche Schlussfolgerungen ziehen, weil unmittelbar nach einer wirklichen Atomexplosion einige Kilometer weit vom Zentrum gar keine Radioaktivität vorhanden ist.
Nach der Erfindung wird nun bei Einrichtungen der eingangs beschriebenen Art zur Simulierung radioaktiver Verseuchungen dieser Nachteil dadurch behoben, dass der die Strahlungswirkung auf Nachweisgeräte nachbildende elektromagnetische Sender - allenfalls über eine Richtantenne - eine Impulsreihe ausstrahlt, deren zeitliches Verhalten, das ist ihr Amplituden-Spektrum, dem Mischergebnis mindestens zweier im Sender gemischter Impulsreihen mit unterschiedlicher Zeitfunktion-und vorzugsweise ver- änderbarer Impulsfrequenz - entspricht und veränderbar ist,
und dass die Empfänger - die in Gestalt und Handhabung möglichst den bekannten Strahlenspürgeräten entsprechen-zweckmässig mit einer Ferritantenne ausgestattet sind und ferner einen als Schwellenwert-Diskriminator ausgebildeten Amplituden-Disknminator sowie Anzeigeorgane für die empfangenen Impulse enthalten.
Diese elektromagnetischen Sendeimpulse sind zweckmässig einer Trägerwelle - vorzugsweise von kurzer Wellenlänge, wie z. B. von 10 m-überlagert, die allenfalls unterdrückt sein kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Simuliereinrichtung besteht von den im Sender zu mischenden Impulsreihen eine erste aus sehr kurzen Impulsen von konstanter Amplitude und eine zweite Impulsreihe enthält sogenannte Spektralimpulse mit konstanter Maximalamplitude, die wesentlich länger sind als die Impulse der ersten Impulsreihe, wobei diese Spektralimpulse - an deren Anfang vorzugsweise die Maximalamplitude liegt-einen charakteristischen, z. B. sägezahnförmigen, allenfalls veränderbaren Verlauf haben.
Weiters können in den Empfängern der Simuliereinrichtung dem Amplituden-Diskriminator eine bzw. auch zwei Oszillatorstufen nachgeschaltet sein, deren Frequenz bzw. der nur wenig unterschiedliche Eigenfrequenzen von der mittleren Frequenz der durchgelassenen Impulse abhängig sind und deren Ausgangsspannung bzw. Spannungen den Anzeigeorganen zugeführt werden.
Schliesslich ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Simuliereinrichtung zur qualitativen Anzeige der örtlichen Verteilung der simulierten Radioaktivität eine Kathodenstrahlröhre - vorzugsweise im Sen-
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Die Empfänger der Simuliereinrichtung sind mit einem"Ja-Nein"Amplituden-Diskriminator ausgei rüstet, wodurch bei Zusammensetzung des Emissionsspektrums des Senders aus vielen Impulsen mit kleiner
Amplitude und nur wenigen mit grosser Amplitude die simulierte Radioaktivität in der Nähe der durch den
Sender simulierten Explosionsstelle sehr stark-in einer gewissen Entfernung jedoch sehr schwach ist ; ent- hält dagegen das Emissionsspektrum viele Impulse mit grosser und nur wenige mit kleiner Amplitude, dann wird die simulierte Radioaktivität bei zunehmender Entfernung zwischen Sender und Messstelle nur lang- sam abnehmen ;
durch entsprechende Gestaltung des zeitlichen Verlaufes der Spektralimpulse L können somit alle praktisch möglichen Fälle sowie auch kontinuierliche Übergänge des örtlichen Verlaufes der radioaktiven Strahlungsintensität simuliert werden. Die zeitliche Abnahme der Radioaktivität wird durch eine entsprechende Verkleinerung der vom Sender ausgesandten mittleren Impulsfrequenz nachgeahmt.
Sowohl der zeitliche Verlauf der Spektralimpulse Is als auch die Verkleinerung der mittleren Impulsfre- quenz können automatisch oder auch von Hand gesteuert werden.
Der Beginn einer simulierten Explosion wird im allgemeinen durch eine hohe mittlere Impulsfrequenz und durch ein Emissionsspektrum nachgeahmt, das viele schwache und nur wenige starke Impulse enthält, wogegen nach einigen Stunden die mittlere Impulsfrequenz stark verkleinert wird und im Emissionsspek- trum die Impulse mit grosser Amplitude immer dichter gesetzt werden.
Es können auch Impulse mit angenähert statistischer Verteilung gesendet werden, deren jeder dann ein optisches (Szintillation einer Gasentladungsröhre) oder ein akustisches Signal auslöst und dabei einen RC-Integrator auflädt ; eine solche angenähert statistische Verteilung der eintreffenden Impulse ist insbe- sondere bei tiefen mittleren Frequenzen zweckmässig.
Diese Bedingung wird durch die beschriebene Ein- richtung zur Simulierung radioaktiver Verseuchungen zwar erfüllt-es kann aber auch zweckmässig wie folgt vorgegangen werden : Der interessierende Aktivitätsmessbereich variiert praktisch im Verhältnis von etwa 1 : 10000 ; auf Grund der verfügbaren Bandbreite kann aber die mittlere Impulsfrequenz auf 1000/sec begrenzt sein, so dass die minimale mittlere Impulsfrequenz bis auf 0, 1/sec reduziert werden müsste ; im Empfänger nun eine derart kleine Impulsfrequenz in ein wahrnehmbares Signal umzuwandeln, würde jedoch kein mit der Wirklichkeit übereinstimmendes Bild ergeben ; die weitere Möglichkeit der Raffung der Messbereiche hat aber auch wieder gewisse Nachteile.
Nach der Lehre der Erfindung soll daher eine
Simuliereinrichtung verwendet werden, in deren Empfängern selbst radioaktive Impulse simuliert werden, u. zw. durch einen im Empfänger untergebrachten Oszillator - vorzugsweise in Kippschaltung- dessen (nicht statistisch verteilte) Frequenz durch eine von den Eingangsimpulsen erzeugte und integrierte Span- nung bestimmt wird ; in einem solchen Oszillator kann eine angenähert statistische Verteilung der Impulse dadurch erreicht werden, dass diese Impulsfrequenz durch einen zweiten Oszillator mit wenig verschiedener Frequenz moduliert wird.
In handelsüblichen Suchgeräten ist häufig als Eichvorrichtung eine normaler-
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weise durch einen Bleischirm geschützte radioaktive Quelle eingebaut, welche nunmehr im Empfänger durch den oben erwähnten Oszillator simuliert werden kann ; hiezu wird dem Oszillator eine geeignete Spannung zugeführt, so dass seine Frequenz entsprechend geändert wird.
Die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Koinzidenzimpulsen zwischen zwei gegebenen Amplituden ist-wie bereits erwähnt-proportional der Zeit, während welcher sich ein Spektralimpuls Is im Bereich der entsprechenden Amplituden der Grundimpulse lb befindet ; spricht nun beim Grenzabstand (SenderEmpfänger) im Empfänger eine gegebene Impuls-Amplitude eben noch an-z. B. A-, so sprechen dort auch sämtliche grösseren Impulsamplituden an ; die Wahrscheinlichkeit, dass sich solche Impulsamplitu- den ( > A) bilden, ist proportional der Abszisse der entsprechenden Grenzamplitude eines Spektralimpulses Is.
Die örtliche Verteilung der simulierten Radioaktivität kann sehr einfach qualitativ dargestellt werden : Es genügt nämlich, auf dem Bildschirm einer z. B. im Sender eingebauten Kathodenstrahlröhre ein stehendes Bild eines Spektralimpulses zu erzeugen, dessen Einsatzpunkt auf der Zeitachse dabei als Nullpunkt eines Koordinatensystemes betrachtet wird, welches den Amplituden aller Sendeimpulse (Ic), deren Hüllkurve ein Spektralimpuls (Is) ist, ein Längenmass (z. B. % der Reichweite des Senders) zuordnet, das den Abstand Sender-Empfänger veranschaulicht, und welches der eigentlichen Zeitachse des Spektral-
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und dem darauffolgenden Nulldurchgang seiner Amplitude der Maximalintensität der simulierten Aktivität entspricht.
Die vorgesehene Impulsmodulation-d. h. Unterdrückung der Trägerfrequenz zwischen den Impulsen ergibt bei reduzierten Abmessungen des Senders eine sehr hohe Sende-Spitzenleistung ; ausserdem werden die bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer Sender entstehenden Interferenzerscheinungen eliminiert.
Die Wahl einer kurzwelligen Trägerfrequenz-etwa 10 m-ermöglicht zudem die Simulierung des Windeinflusses durch eine Richtantenne von kleinen Abmessungen.
Die in der beschriebenen Weise arbeitenden Empfänger stimmen in ihrem Aussehen mit den bekannten Suchgeräten zur Feststellung der wirklichen Radioaktivität überein ; sie sind vorzugsweise transistorisiert und mit einer im Empfängergehäuse eingebauten Ferritantenne ausgerüstet, wodurch tatsächlich möglichst weitgehende äussere Übereinstimmung gegeben ist.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Simulierung radioaktiver Verseuchungen, bei welcher die Strahlungswirkungauf
Nachweisgeräte mittels elektromagnetischer Strahlung nachgebildet wird, bestehend aus einem elek- tromagnetischen Sender und mindestens einem Empfänger. dadurch gekennzeichnet, dass der elektro- magnetische Sender - allenfalls über eine Richtantenne-eine Impulsreihe ausstrahlt, deren zeitliches
Verhalten, das ist ihr Amplituden-Spektrum, dem Mischergebnis mindestens zweier im Sender gemischter i Impulsreihen mit unterschiedlicher Zeitfunktion - und vorzugsweise veränderbarer Impulsfrequenz - ent- spricht und veränderbar ist,
und dass die Empfänger - die in Gestalt und Handhabung möglichst den be- kannten Strahlenspürgeräten entsprechen - zweckmässig mit einer Ferritantenne ausgestattet sind und fer- ner einen-als Schwelleawert-Diskriminator ausgebildeten Amplituden-Diskriminator sowie Anzeigeorgane für die empfangenen Impulse enthalten.