CN111209610B - 一种辐射防护智能屏蔽系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种辐射防护智能屏蔽系统及方法，包括：辐射探测设备、屏蔽件和移动机构，所述屏蔽件为多个，所述屏蔽件设置于所述移动机构上，所述移动机构用于调整所述屏蔽件的位置和朝向，所述辐射探测设备设置于被屏蔽物体上或周围，所述辐射探测设备用于探测辐射的方向及辐射量，所述辐射探测设备、所述移动机构连接一指令发送设备。本发明把辐射探测设备与屏蔽件之间有机结合联动，根据不同方向辐照的剂量和能量的大小进行计算，得出各方向上所需要的屏蔽层厚度及体积大小，再自动调整屏蔽件的位置，移动到各自需要的方向和位置，从而解决未知放射性分布环境中，防护屏蔽的优化和实用的需求。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测及辐射成像技术领域，尤其涉及一种辐射防护智能屏蔽系统及方法。
背景技术
所有涉核的领域都需要辐射监测和检测，包括核电站，核废料后处理，放射性矿物处理流程，大型核设施，辐射成像的核医疗设备和安全检测设备等等。这些放射性的种类主要包括X射线，伽马射线，中子，alpha和beta等。传统的辐射防护屏蔽设计，是在系统建立之前，模拟计算整个系统及周边的放射性分布及强度，然后依据计算结果及环境辐射水平的要求，设计恰当的屏蔽结构，包括材料，厚度，结构及形态等，这样设计的防护屏蔽结构是固定的。
当发生事故，或既定的辐射场发生未知的变化，或进入未知的辐射环境时，整个环境的辐射分布是未知的，通常人们的做法是对进入的仪器设备或人体进行全方位的屏蔽防护。这样带来的问题是屏蔽重量大，成本高，操作不灵活。尤其是对于在辐射环境中进行移动的设备或人，没有一个最优的屏蔽措施。
发明内容
本发明针对上述这种未知的辐射分布环境，或动态变化的辐射环境，提出一种新型的辐射防护屏蔽设计方法和系统，所采用的技术方案是：一种辐射防护智能屏蔽系统，包括：辐射探测设备、屏蔽件和移动机构，所述屏蔽件为多个，所述屏蔽件设置于所述移动机构上，所述移动机构用于调整所述屏蔽件的位置和朝向，所述辐射探测设备设置于被屏蔽物体上或周围，所述辐射探测设备用于探测辐射的方向及辐射量，所述辐射探测设备、所述移动机构连接一指令发送设备。
本发明还提供了一种辐射防护智能屏蔽方法，包括如下步骤：
辐射探测设备设置于被屏蔽物体上或周围并实时采集环境中辐射信息，并将所述辐射信息发送给指令发送设备；
指令发送设备基于所述辐射信息，发送指令给移动机构，调整所有屏蔽件的方位。
进一步改进为，所述辐射信息包括辐射方向和辐射量。
进一步改进为，所述指令发送设备基于所述辐射信息，发送指令给移动机构，调整所有屏蔽件的朝向和位置。
进一步改进为，当辐射探测设备探测到某一方向的辐射量超过单一屏蔽件的屏蔽量时，指令发送设备发送指令给至少两个移动机构，使至少两个屏蔽件在辐射方向上前后叠加，单一方向上叠加后的全部屏蔽件的屏蔽量总和不小于该单一方向上的辐射量。
进一步改进为，当辐射探测设备探测到某一个方向的辐射源辐射范围大于一个屏蔽件所能屏蔽的范围时，指令发送设备发送指令给至少两个移动机构，使至少两个屏蔽件面向所述辐射源。
本发明的有益效果是：
本发明把辐射探测设备与屏蔽件之间有机结合联动，根据不同方向辐照的剂量和能量的大小进行计算，得出各方向上所需要的屏蔽层厚度及体积大小，再自动调整屏蔽件的位置，移动到各自需要的方向和位置，从而解决未知放射性分布环境中，防护屏蔽的优化和实用的需求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的辐射防护智能屏蔽系统结构示意图；
图2是本发明的辐射防护智能屏蔽方法流程图；
图3是本发明的不同屏蔽材料的组合结构示意图；
图4是本发明的复杂屏蔽需求下本屏蔽系统结构示意图；
图5是本发明的系统在不同情况下的结构示意图；
图6是本发明的系统在不同情况下的结构示意图；
图7是本发明的系统在需要屏蔽保护多个被屏蔽物体时的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供了一种辐射防护智能屏蔽系统，包括：辐射探测设备1、屏蔽件2和移动机构，所述屏蔽件2为多个，所述屏蔽件2设置于所述移动机构上，所述移动机构用于调整所述屏蔽件2的位置和朝向，所述辐射探测设备1设置于被屏蔽物体100上或周围，所述辐射探测设备1用于探测辐射源的辐射的方向及辐射量，所述辐射探测设备1、所述移动机构连接一指令发送设备。
其中，移动机构为根据指令发送设备能够向各个方向移动的小车，通过私服电机驱动。
本发明是一种辐射探测设备与防护屏蔽系统有机联动的一种设计方法和系统。在未知的环境或变化的辐射环境中，传统的方式是，一个有全方位屏蔽的或者只是关键部位的防护屏蔽的设备或操作人员，进入到辐射环境中，进行需要的作业。但是通常辐射环境中，放射性分布并不是均匀的，种类有差异，能量的大小有变化，剂量强弱不相同。对于置身其中的设备或人员而言，全方位的屏蔽，不仅重量大，行动不便，而且成本高，作业操作不易。
如图2所示，本发明就是解决当前问题的，防护屏蔽系统是一个智能可调控的系统，具有变换位置的不同厚度的屏蔽材料，接收辐射探测设备测试到的结果，根据不同方向辐照的计量和能量的大小，进行计算，得出各方向上所需要的屏蔽层厚度及体积大小，再自动调整屏蔽材料的位置，移动到各自需要的方向和位置。
同时这个屏蔽结构并非一成不变的，而是随着仪器设备或操作人员的位置变化，相对于环境中的放射性分布的方向角度发生了变换，屏蔽体同样跟随变化，保证屏蔽到位。
这样一个智能控制防护屏蔽系统，可以应用于很多领域，取得灵活多变，重量可控，结构优化的效果。
本发明还提供了一种辐射防护智能屏蔽方法，包括如下步骤：
辐射探测设备设置于被屏蔽物体上或周围并实时采集环境中辐射信息，并将所述辐射信息发送给指令发送设备；
指令发送设备基于所述辐射信息，发送指令给移动机构，调整所有屏蔽件的方位。
进一步改进为，所述辐射信息包括辐射方向和辐射量。
进一步改进为，所述指令发送设备基于所述辐射信息，发送指令给移动机构，调整所有屏蔽件的朝向和位置。
进一步改进为，当辐射探测设备探测到某一方向的辐射量超过单一屏蔽件的屏蔽量时，指令发送设备发送指令给至少两个移动机构，使至少两个屏蔽件在辐射方向上前后叠加，单一方向上叠加后的全部屏蔽件的屏蔽量总和不小于该单一方向上的辐射量。
进一步改进为，当辐射探测设备探测到某一个方向的辐射源辐射范围大于一个屏蔽件所能屏蔽的范围时，指令发送设备发送指令给至少两个移动机构，使至少两个屏蔽件面向所述辐射源。
具体应用例：
如图1所示，通过辐射探测设备1的测试，得出作业环境中有3种放射性物质，241Am辐射源A，Ba133辐射源B和137Cs辐射源C。分布在3个不同的方向上，为了保证靠近中间的一个作业设备(被屏蔽物体100)，不受到环境中的辐射损伤，或辐射损伤减小到可接受的剂量以下，通过计算得出各方位需要的屏蔽件厚度尺寸等，并通过移动机构放置在对应的方位上。
屏蔽件可以是由同一种屏蔽材料，如铅，钨，钢等组成，也可以是多种屏蔽材料的集合体。
屏蔽件可以是同样尺寸或同样形状的屏蔽材料组成，也可以是不同尺寸，或不同形状的或形体的屏蔽材料组成。但是屏蔽材料的厚度可以是相同的，或不同的，依据屏蔽的射线能量而变化。
计算出的某一方位上应该放置的屏蔽件，可以是一个独立的整体屏蔽块，也可以是多个相同尺寸或不同尺寸或不同形体的屏蔽材料的拼接体(如图3所示)。
智能屏蔽系统的大小、结构、运动方式，可根据被辐射防护的仪器设备、人体的大小、运动方式、作业特点等进行变化。例如小的仪器设备，采用小的智能屏蔽系统，简单的屏蔽方式。而对于大体积的，复杂的屏蔽需求，设计更大的，更灵活多变的屏蔽系统(如图4所示)。
如图5和图6所示，本发明的方法，还可应用到固定测试系统中。例如某一具有放射性物质200的空间环境中，固定一个仪器设备(被屏蔽物体100)，为了保证其正常工作和一定的工作寿命，其主机外壳之外有一层防护屏蔽物质。依据前期测试的放射性分布信息，这个屏蔽物质可以不是所有部位都同等厚度，而是在不同方向上，针对不同能量和剂量有不同厚度和尺寸的屏蔽体分布。同时当周围的辐射环境发生变化时，这个屏蔽体，同样可以自动调整分布，达到优化的防护效果。
如图7所示，本发明可以应用于多台仪器设备(被屏蔽物体100)，同时在辐射环境内工作时，彼此之间的屏蔽体，还可以互为屏蔽物质，提高各屏蔽体的使用效率。同时各仪器设备的排列和运动也可以通过计算，选取最优的方案，达到减少成本，并增强功能的作用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种辐射防护智能屏蔽系统和方法，其特征在于，包括：辐射探测设备、屏蔽件和移动机构，所述屏蔽件为多个，所述屏蔽件设置于所述移动机构上，所述移动机构用于调整所述屏蔽件的位置和朝向，所述辐射探测设备设置于被屏蔽物体上或周围，所述辐射探测设备用于探测辐射的方向及辐射量，所述辐射探测设备、所述移动机构连接一指令发送设备；
辐射防护智能屏蔽方法，包括如下步骤：
辐射探测设备设置于被屏蔽物体上或周围并实时采集环境中辐射信息，并将所述辐射信息发送给指令发送设备；
指令发送设备基于所述辐射信息，发送指令给移动机构，调整所有屏蔽件的方位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐射信息包括辐射方向和辐射量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述指令发送设备基于所述辐射信息，发送指令给移动机构，调整所有屏蔽件的朝向和位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括：
当辐射探测设备探测到某一方向的辐射量超过单一屏蔽件的屏蔽量时，指令发送设备发送指令给至少两个移动机构，使至少两个屏蔽件在辐射方向上前后叠加，单一方向上叠加后的全部屏蔽件的屏蔽量总和不小于该单一方向上的辐射量。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括：当辐射探测设备探测到某一个方向的辐射源辐射范围大于一个屏蔽件所能屏蔽的范围时，指令发送设备发送指令给至少两个移动机构，使至少两个屏蔽件面向所述辐射源。
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