CN110325880B - 用于搜索和探测伽马辐射源头的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及辐射监测领域，具体地涉及用于执行搜索和探测伽马辐射源头的方法。用于在不均匀放射性污染的条件下搜索和探测伽马辐射源头的方法附加地包括多个阶段，其中，确定最大有效辐射源头，利用准直探测器测量辐射功率，并且同时借助于激光探测器测距仪确定到源头的距离，记录激光测距仪的读数和由探测器确立的剂量率值，并且基于所产生的数据，计算实际源头的辐射剂量率，此后，为了验证到辐射源头的测量距离，使测距仪的瞄准轴线水平移动一定距离，重复测量，并且记录距离，比较距离的相继测量的结果，并且，在测量中的差异在激光测距仪误差限制内的情况下，信息被认为是可靠的。技术结果在于，增加到伽马辐射源头的距离测量的准确性。

Description

用于搜索和探测伽马辐射源头的方法
技术领域
本发明涉及辐射监测领域，并且更具体地涉及用于搜索和探测伽马辐射源头的方法。其被设计成用于使用远程操作机器人系统而补救辐射事故后果，并且允许在由辐射污染的区域中执行无人应急操作。
背景技术
已知用于远程探测核电荷的方法，包括在所关注物体附近确定1.5–2.0 MeV范围中的伽马辐射流强度，随后进一步确定处于约10.83 MeV的伽马辐射流强度，在指定间隔内确定背景辐射，确定所测量值之间的关系，并且使用适当不等式以探测电荷的存在。参考专利第2068571号，IPC G01T 1/29，10/27/1996。
所述方法允许当在物体附近的近处中执行测量时确定所关注物体内部存在或不存在核电荷，但其不允许在开放区域中确定源头位置或确定远离测量单元的源头辐射功率；这是妨碍使用此方法的因素之一。
已知用于远程探测放射性物体的方法，包括通过测量在放射性核素能量线处的光子发射强度之间的关系（由一层吸收介质削弱）而确定到辐射源头的距离和其辐射监测特征。此方法允许确定到辐射源头的距离和源头的辐射监测特征。参考专利第2195006号，IPCG01T 1/169，12/20/2002。
此方法的缺点可包括所确定的探测源头方向所具有的低准确性和测量结果在吸收介质中的特性变化上的依赖性。
已知用于在不均匀放射性污染的条件下搜索和探测伽马辐射源头的方法，包括通过被安装在移动机器人(MR)平台上的多个探测器而记录辐射，以便在放射性污染跨越区域不均匀分布的条件下探测源头。为此目的，记录来自由屏幕分开的第一和第二探测器的信号。通过使MR的纵向轴线转向其中辐射更强的区域而平衡信号。MR在指定方向上移动，直到来自这些探测器的信号开始变化。记录来自第三探测器的信号，当接近伽马辐射源头时，所述信号由剂量率中的增加产生，并且重复这些操作，直到来自第三探测器的信号接受显示减小的剂量率，而指示探测到源头位置。参考专利第2195005号，IPC G01T 1/169，12/20/2002。此技术解决方案被接受为原型。
此方法的缺点之一是，其不允许确定远程源头的辐射功率。将辐射探测器安装在机器人系统交通工具的主体上允许确定源头位置的方向，但不是其在地面上的具体位置。
发明内容
用于在不均匀放射性污染的条件下使用移动机器人搜索和探测伽马辐射源头的方法，包括：探测辐射源头；测量辐射剂量率；并且记录通过使被安装在移动机器人平台上的探测器的瞄准轴线一个接一个地指向辐射源头处而由探测器确立的值。确定具有最高辐射水平的源头，利用准直探测器测量辐射功率，并且借助于激光探测器测距仪同时确定到源头的距离，其中，准直探测器和激光测距仪的轴线平行瞄准，并且被水平分开设置，记录激光测距仪的读数和由探测器确立的剂量率值，并且基于这些数据，计算来自实际源头的辐射剂量率，此后，为了验证到辐射源头的测量距离的准确性，使测距仪的瞄准轴线水平移动一定距离，重复测量，并且记录距离，比较距离的相继测量的结果，并且在测量中的差异在激光测距仪误差限制内的情况下，信息被认为是可靠的。在测量中的差异超出激光测距仪误差限制的情况下，测量结果被传送到操作员，以便视觉性确定结果之间的差异的原因。为此目的，使用被安装在移动平台或移动机器人上的电视摄像机。使用软件程序处理测量结果。
本发明的创造目的是通过排除意外误差而改进在搜索辐射源头的过程中执行的测量的结果的可靠性（有效性）。
技术结果
技术结果在于，增加到源头的距离测量所具有的准确性，而无关吸收介质的特性，并且因此，完全排除由于到源头的距离的不正确测量而导致的远程源头功率的错误测量。
附图说明
附图包括在远程操作处理设备的移动机器人上的安装图，其旨在用于实施用于补救辐射事故后果的方法，其中：
1是准直伽马辐射探测器；
2是激光测距仪；
3是防辐射电视摄像机；
4是平台；
5是平台转动驱动器；
6是平台旋转驱动器；
7是伽马辐射功率的测量轴线；
8是到物体的距离的测量轴线。
具体实施方式
所述方法被实施如下。
操作开始于确定具有最高辐射的源头。为此目的，所关注区域被人为划分成矩形区域，所述矩形区域具有的尺寸不超出准直探测器的立体角；借助于准直探测器(1)的MR驱动器(5)或平移和倾斜驱动器(6)测量每个区域中的伽马辐射功率。为此目的，利用准直探测器(1)沿着轴线(7)测量伽马辐射功率；同时，借助于激光探测器测距仪(2)沿着轴线(8)确定到源头的距离。准直伽马辐射探测器(1)沿着轴线(7)在窄立体角（约1.5–2度）中测量伽马辐射功率，这允许所述设备准确地瞄准在源头和位于彼此附近的待区分源头处。为执行这些测量，探测器（1和2）的轴线平行于彼此瞄准，但彼此水平间隔开一定距离，此后，记录来自激光测距仪(2)的读数和由准直探测器(1)确立的剂量率值。
源头功率由机载运算单元计算为从辐射源头到准直伽马辐射探测器(1)的距离的平方反比。如果与所关注源头无关的外来物体出现在距离测量轴线(8)上，则可由于在到源头的距离上的不正确数据而错误计算源头功率。为了排除错误测量，并且验证到辐射源头的测量距离的准确性，使测距仪(2)的瞄准轴线(8)水平移动一定距离，重复测量，并且记录结果。比较由于距离的相继测量而获得的数据，并且在测量中的差异在激光测距仪(2)误差限制内的情况下，信息被认为是可靠的。
在测量中的差异超出激光测距仪(2)误差限制的情况下，测量结果被传送到操作员，以便视觉性确定结果之间的差异的原因，为此，使用被安装在移动平台(4)或移动机器人上的防辐射电视摄像机(3)。
所提出的方法在测试场地（泽列诺格勒镇）处利用60Co伽马辐射源头测试。
所讨论的源头（在所述源头处，可使用此方法）的污染和伽马辐射水平主要取决于准直探测器的方向性系数（或保护）和负载能力。
在准直探测器的轴线和激光测距仪的轴线之间的距离取决于所使用的材料，并且取决于这些装置的设计。在测试期间，使用以下间隔距离：80 mm、100 mm、120 mm。
在具有相对低背景辐射水平的房间中并且在其中背景辐射水平低于8 R/h的特殊地下室中执行测量。
管道被安装在地下室中，所述管道具有的直径与在水平间隔的平行射线之间的距离（65–200 mm）是可比较的。观察到了情况，由此，激光射线由管道反射，并且点源头被定位成远超出管道（光学障碍物），或反之亦然。此情况对于其中发生事故的杂乱生产场所是典型的。测量功率，并且在场地处确定到源头的距离（利用以100 mm距离水平间隔的平行射线）。基于这些数据计算实际源头的剂量率。而后，为了验证测量距离的准确性，使测距仪的瞄准轴线移动100 mm（在射线之间的水平距离），重复测量，并且记录距离。
比较结果。如果在测量中不存在差异，则信息被认为是可靠的。
由于使用到辐射源头的距离的平方计算剂量率，因此在确定距离中的2倍误差将必然意味着剂量率的误差为4倍，而距离的错误测量为3倍将使得剂量率的误差为9倍，以及等等。
在测量中导致差异的情况下，操作员使用被安装在移动平台上的电视摄像机评估情况。而后从另一观察点重复测量，以便排除光学障碍物。
先前，当在不应用所提出的方法的情况下在探测辐射源头时执行测量时，在可疑情况下（如果物体跨越所关注区域分布），必须从其它观察点重复测量，这由于场地的几何形状和杂乱条件而不总是可能的。
根据所提出的方法远程获得的结果与直接测量结果的比较表示了所揭示的“热点”坐标之间的完美匹配。
当电视摄像机的像素分辨率可不足以准确补偿射线之间的偏移时，当执行较远测量时可出现令人怀疑的结果。具体值取决于电视摄像机的质量（分辨率、变焦，等）和处理硬件。所使用的硬件允许在多达8–10米的距离处补偿偏移。
在所提出的方法在企业测试场地处在类似于现实条件的条件下使用校准放射性源头测试的期间，没有远程源头的功率的错误测量被记录。
因此，所述方法的测试充分证明上述技术结果的成果，即，在到源头的距离测量所具有的准确性中的显著增加，而无关吸收介质的特性，并且因此，完全排除由于到源头的距离的不正确测量而导致的远程源头的功率的错误测量。

Claims (3)

1.用于在不均匀放射性污染的条件下搜索和探测伽马辐射源头的方法，包括：探测辐射源头，测量辐射剂量率，并且记录通过使被安装在平台上的准直探测器的瞄准轴线一个接一个地指向辐射源头处而由所述准直探测器确立的值，其特征在于，确定具有最高辐射水平的源头，利用准直探测器测量辐射功率，并且借助于激光测距仪同时确定到所述源头的距离，其中，所述准直探测器和所述激光测距仪的瞄准 轴线平行，并且被水平分开设置，记录所述激光测距仪的读数和由所述准直探测器确立的剂量率值，并且基于这些数据，记录来自实际源头的辐射剂量率，此后，为了验证到所述辐射源头的测量距离的准确性，使所述激光测距仪的所述瞄准轴线水平移动一定距离，重复测量，并且记录距离，比较所述距离的相继测量的结果，并且在所述测量中的差异在所述激光测距仪误差限制内的情况下，信息被认为是可靠的；并且，在所述测量中的差异超出所述激光测距仪误差限制的情况下，测量结果被提供到操作员，以便视觉性确定所述结果之间的差异的原因。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用被安装在移动平台或移动机器人上的电视摄像机，以便在所述测量中的差异超出所述激光测距仪误差限制的情况下，测量结果被提供到操作员，以便视觉性确定所述结果之间的差异的原因。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用软件程序处理所述测量结果。
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