DE60013269T2

DE60013269T2 - Verbesserungen in und bezüglich signalverarbeitungssystemen

Info

Publication number: DE60013269T2
Application number: DE60013269T
Authority: DE
Inventors: John Adrian Calderbridge LIGHTFOOT; Neil Calderbridge PRITCHARD; David John Calderbridge STRAWBRIDGE; David Calderbridge BAILEY; Robert Johnathan Calderbridge SHARPE; John Paul Calderbridge RONALDSON
Original assignee: British Nuclear Fuels PLC
Current assignee: VT Nuclear Services Ltd
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2020-05-05
Also published as: JP4990436B2; KR20020011390A; US20050015219A1; AU4766600A; WO2000067044A1; GB9910174D0; KR100679707B1; CN1175281C; JP2002543437A; ATE274708T1; DE60013269D1; CN1348545A; EP1175627A1; EP1175627B1; US6912485B2

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei und bezüglich der Signalverwaltung und -verarbeitung, insbesondere, aber nicht ausschließlich Systeme zur Verwaltung und Verarbeitung von Signalen, die aus Strahlungsüberwachungssystemen hervorgehen.
Eine große Vielfalt von Strahlungsüberwachungssystemen ist für einen großen Bereich von Zwecken bekannt. Diese umfassen Systeme zum Nachweis von alpha-Emissionen, beta-Emissionen, gamma-Emissionen oder Neutronenemissionen. Der Nachweis kann direkt, beispielsweise durch die Wechselwirkung der emittierten Form mit einem Detektor, oder indirekt, beispielsweise durch ein Nebenprodukt der emittierten Form, das mit einem Detektor wechselwirkt, bewirkt werden.
Ein derartiges Strahlungsnachweis- und -erfassungssystem ist in dem Dokument US 4 677 300 offenbart.
Aufgrund der verschiedenen Emissionen, die von jedem Instrument nachgewiesen werden, des unterschiedlichen Zwecks jedes Instruments, der unterschiedlichen Umgebung, in der jedes Instrument einzusetzen ist, und der unterschiedlichen Betriebsweise jedes Instruments sind existierende Instrumente speziell für ihre Anwendung ausgelegt und weisen innere Strukturen und Betriebsmoden auf, die demgemäß spezifisch sind.
Zusätzlich trachten existierende Systeme, wenn Instrumente zur Strahlungsüberwachung oder Überwachung von anderen potentiell feindlichen Umgebungen hergestellt werden, allesamt danach, die Menge an Ausrüstung in oder nahe bei der feindlichen Umgebung zu minimieren und so viel wie möglich der Ausrüstung weg von der feindlichen Umgebung zu geeigneteren Orten zu entfernen. So werden, während die Detektoreinheit zur Erzeugung der Signale in naher Nachbarschaft zu der feindlichen Umgebung angeordnet sein kann, die Signalverwaltungsapparatur, wie Verstärkungs- und Diskriminierungs-Einheiten und die Verarbeitungsapparatur, wie Zähler, Datenverarbeitungsmittel und Ergebnisdarstellungs-Einheiten, so weit wie vernünftig möglich von der feindlichen Umgebung der Detektoren entfernt.
Unter ihren Zielen strebt die vorliegende Erfindung danach, ein Überwachungssystem bereitzustellen, das für eine leichte Anpassung an die Überwachung einer Vielfalt von verschiedenen Emissionstypen und/oder Emissionen in einer Vielfalt von verschiedenen Situationen geeignet ist. Unter den Zielen der Erfindung befindet sich auch die Verringerung der Kosten und der Grades der Spezifität des Aufbaus des Instruments.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Ereignis-Überwachungssystem bereit, wobei das Ereignis-Überwachungssystem umfasst:
eine Mehrzahl von Detektoreinheiten für die Ereignisse, wobei jede Detektoreinheit ein Ausgangssignal als Antwort auf ein Ereignis erzeugt, das von diesem Detektor nachgewiesen wird;
eine Signal-Verwaltungseinheit, die als Eingangssignale die Ausgangssignale der Detektoreinheiten empfängt und Signal-Verwaltungseinheits-Ausgangssignale erzeugt; und
eine Signal-Verarbeitungseinheit, die als Eingangssignale die Ausgangssignale der Signal-Verwaltungseinheit empfängt, wobei die Signal-Verarbeitungseinheit die Signale verarbeitet und ein Ausgangssignal erzeugt, das ein Charakteristikum der überwachten Ereignisse anzeigt;
wobei die Signal-Verwaltungseinheit Mittel zum Hinzufügen einer Kennzeichnung des Detektors, bei dem das Signal seinen Ursprung hatte, zu den Ausgangssignalen der Detektoreinheiten einschließt, wobei das kombinierte Signal das Signal-Verwaltungseinheits-Ausgangssignal bildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Ereignis-Überwachungssystem bereit, wobei das Ereignis-Überwachungssystem umfasst:
eine Mehrzahl von Detektoreinheiten für die Ereignisse, wobei jede Detektoreinheit ein Ausgangssignal als Antwort auf ein Ereignis erzeugt, das durch diesen Detektor nachgewiesen wurde;
eine Signal-Verwaltungseinheit, die als Eingangssignale die Ausgangssignale der Detektoreinheiten empfängt und Signal-Verwaltungseinheits-Ausgangssignale erzeugt; und
eine Signal-Verarbeitungseinheit, die als Eingangssignale die Ausgangssignale der Signal-Verwaltungseinheit empfängt, wobei die Signal-Verarbeitungseinheit die Signale verarbeitet und ein Ausgangssignal erzeugt, welches das Charakteristikum der zu überwachenden Ereignisse anzeigt;
wobei die Signal-Verwaltungseinheit eine Kennzeichnungs-Hinzufügeeinheit einschließt, um zu den Ausgangssignalen der Detektoreinheiten eine Kennzeichnung der Detektoreinheit hinzuzufügen, aus welcher das Ausgangssignal herstammte, wobei das kombinierte Signal das Signal-Verwaltungseinheits-Ausgangssignal bildet.
Auf diese Weise können die Ausgangssignale aus den Signal-Verwaltungsmitteln/der Signal-Verwaltungseinheit vereinigt oder auf andere Weise gehandhabt und verarbeitet werden, während die Möglichkeit der Unterscheidung beibehalten wird, in welcher Detektoreinheit das Signal entstand.
Eine oder mehrere der Detektoreinheiten können einen Ereignisdetektor umfassen, wobei der Ereignisdetektor in der Lage ist, ein elektrisches Ausgangssignal als Antwort auf ein Ereignis zu erzeugen, wobei die Detektoreinheit weiter einen Signalverstärker umfasst, der das Detektor-Ausgangssignal verstärken kann, wobei das verstärkte Ausgangssignal das Detektoreinheits-Ausgangssignal bildet.
Vorzugsweise ist das Ereignis eine Emission einer Art, die mit Strahlung verbunden ist.
Das Detektoreinheits-Ausgangssignal kann ein analoges Signal sein.
Vorzugsweise ist der Signalverstärker in enger Nachbarschaft zu dem Detektor vorgesehen, um eine Detektoreinheit zu bilden. Die enge Nachbarschaft kann mittels einer Verbindung, wie einer Verbindung aus einem elektrischen Leiter, zwischen den beiden hergestellt sein, wobei die Verbindungslänge weniger als 1 Meter, bevorzugt weniger als 50 cm und Idealerweise weniger als 15 cm beträgt, insbesondere, wenn die Verbindung nicht superabgeschirmt werden soll. Verbindungslängen von 15 m oder weniger können verwendet werden, wenn superabgeschirmte Verbindungen verwendet werden. Es wird besonders bevorzugt, dass der Verstärker an dem Detektor angebracht ist, um die Detektoreinheit zu bilden. Das Anbringen kann durch einen Gewindeabschnitt an dem Detektor und einem entsprechenden Gewindeabschnitt an dem Verstärker bewirkt werden.
Vorzugsweise ist jeder Detektor mit seinem eigenen Verstärker versehen.
Vorzugsweise weist der Verstärker ein oder mehrere, am bevorzugtesten alle Elemente aus einem Verbindungsglied für die Signalausgabe, einem Verbindungsglied für das Empfangen des Signaleingabe aus dem Detektor, einem Verbindungsglied für das Empfangen einer Leistungszufuhr mit niedriger Spannung, einem Verbindungsglied für das Empfangen einer Leistungszufuhr mit hoher Spannung auf. In einer Ausführungsform ist der Signaleingang an einem Ende des Verstärkers vorgesehen, wobei der Signalausgang, die Zufuhr mit niedriger Spannung und die Zufuhr mit hoher Spannung an dem entgegengesetzten Ende des Verstärkers vorgesehen sind.
Der Verstärker kann mit anderen Komponenten in einem Überwachungssystem für die Ereignisse über ein elektrisches Verbindungsglied verbunden sein. Vorzugsweise ist der Verstärker auf diese Weise mit einer Signal-Verwaltungseinheit verbunden. Vorzugsweise ist das Verbindungsglied an dem Verstärker durch eine Schraubengewinde-Verbindung angebracht, wobei das Schraubengewinde an dem Verstärker dem Schraubengewinde an dem elektrischen Verbindungsglied entspricht. Vorzugsweise ist ein elektrisches Signalverbindungsglied vorgesehen, am bevorzugtesten mit Mitteln zur Übertragung des Ausgangssignals, der Leistungszufuhr mit niedriger Spannung und der Leistungszufuhr mit hoher Spannung. Das elektrische Verbindungsglied kann ein Kabel mit mehreren Adern sein.
Eine oder mehrere, bevorzugt alle Detektoreinheiten können mit einer Signalverzweigungsmöglichkeit und/oder parallelen Ausgängen und/oder Eingängen versehen sein. Die Ausgänge können zur Überwachung des Betriebs der Detektoreinheit verwendet werden. Eine oder mehrere parallele Verbindungen können für die Zwecke der Systemdiagnose und/oder für eine Sicherheitsmaßnahmenverifikation und/oder für Berechtigungszwecke und/oder zur Verbindung mit anderen Ereignis-Überwachungssystemen oder Teilen derselben vorgesehen sein. Ein oder mehrere parallele Eingänge können vorgesehen sein, um Signale vom Detektortyp, die auf andere Weise als durch die Detektoren erzeugt wurden, und/oder andere Testsignal-Formen zu empfangen.
Die Ereignisse, für welche der Detektor ein Detektor sein kann, umfassen ein oder mehrere Elemente aus alpha-Teilchen, beta-Teilchen, Gammastrahlen, Neutronen, Röntgenstrahlen, Spaltungsfragmenten, Photonen oder Ionen. Wenn Photonen oder Ionen die Ereignisse sind, wird es bevorzugt, dass sie durch ein oder mehrere alpha-Teilchen, beta-Teilchen, Gammastrahlen, Neutronen oder Spaltungsfragmente erzeugt werden.
Für den alpha-Nachweis kann der Detektor ein Oberflächenbarriere-Detektor oder ein Geiger-Zähler, insbesondere wenn ein direkter Nachweis gewünscht wird, oder ein Ionendetektor sein, wobei der Ionendetektor Ionenereignisse nachweist, die durch den Durchtritt eines alpha-Teilchens verursacht werden.
Für den beta-Nachweis kann der Detektor eine Ionenkammer oder ein Geiger-Zähler, insbesondere wenn ein direkter Nachweis gewünscht wird, oder ein Ionendetektor sein, wobei der Ionendetektor Ionenereignisse nachweist, die durch den Durchtritt von Beta-Teilchen verursacht werden.
Für den gamma-Nachweis ist der Detektor bevorzugt ein Szintillations-Detektor oder ein Halbleiter-Detektor.
Für den Neutronen-Nachweis ist der Detektor bevorzugt ein Detektor vom ³He- oder BF₃-Typ.
Die Detektoreinheit kann das elektrische Verbindungsstück zum Verbinden der Detektoreinheit mit der Signal-Verwaltungseinheit umfassen. Das elektrische Verbindungsstück kann ein Kabel mit mehreren Adern sein. Das Kabel kann über 25 Meter, über 50 Meter oder über 100 Meter lang sein. Dies kann ohne das Problem einer Interferenz für die Signale erzielt werden. Es wird besonders bevorzugt, dass das Verbindungsstück kein superabgeschirmtes Kabel und/oder superabgeschirmte Anschlüsse verwenden muss.
Das Überwachungssystem kann zig oder selbst hunderte von Detektoreinheiten einschließen. Vorzugsweise sind die Detektoreinheiten des Überwachungssystems in Gruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe mit Signal-Verwaltungsmitteln verbunden ist. Dies ist besonders vorzuziehen, wenn die Zahl der Detektoreinheiten, welche das System bilden, 16 überschreitet oder selbst wenn sie 8 überschreitet. Vorzugsweise wird ein getrennter Satz von Signal-Verwaltungsmitteln für jede Gruppe von Detektoreinheiten verwendet.
Die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit können eine Mehrzahl von Anschlüssen für den Empfang von zu verwaltenden Signalen; Mittel zur Hinzufügung einer Adresse zu empfangenen Signalen, wobei die Adresse den Anschluss definiert, der das Signal empfängt, zu dem die Adresse zugefügt wird; einen oder mehrere Anschlüsse umfassen, durch welche die adressierten Signale ausgegeben werden.
Vorzugsweise weist das Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit bis zu 16 Eingangsanschlüsse für den Empfang von zu adressierenden Signalen auf. Vorzugsweise weisen die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit bis zu 8 derartige Anschlüsse auf.
Die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit umfassen vorzugsweise einen oder mehrere Diskriminatoren. Vorzugsweise legen die Diskriminatoren fest, welche Teile der empfangenen Signale echten Signalen entsprechen, die eine weitere Handhabung erfordern, und/oder welche Teile der empfangenen Signale Rauschen und/oder Interferenz entsprechen und keine weitere Handhabung erfordern. Bevorzugt ist jeder Anschluss an seinen eigenen Diskriminator angeschlossen.
Ein oder mehrere und bevorzugt alle Anschlüsse können mit Anzeigemitteln des Auftretens von empfangenen Signalen versehen sein. Das Anzeigemittel kann eine sichtbare Anzeige, wie ein Licht und bevorzugter eine LED sein, das bzw. die momentan beim Durchtritt eines Signals durch den Anschluss leuchtet.
Vorzugsweise wird die Detektoradresse zu dem Signal so hinzufügt, dass sie einen Teil des Gesamtsignals bildet. Vorzugsweise wird eine 3 oder 4 Bit-Detektoradresse hinzugefügt. Die Detektoradresse kann durch einen Adressen-Verkoder hinzugefügt werden, der vorzugsweise auf derselben Schaltungskarte wie der oder die Diskriminator(en) vorgesehen ist. Vorzugsweise wird zu einem Signal eine Adresse für die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit hinzugefügt, um eine Verwaltungseinheit-Adresse zu ergeben. Eine 4 bis 6 Bit-Verwaltungseinheit-Adresse für die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit kann verwendet werden. Vorzugsweise werden die Detektor/Anschluss-Adresse und die Signal-Verwaltungsmittel- und/oder Signal-Verwaltungseinheit-Adresse durch denselben Verkoder hinzugefügt. Idealerweise werden eine 3 Bit-Detektor/Anschluss-Adresse und eine 5 Bit-Verwaltungseinheit-Adresse hinzugefügt.
Eine Ereignisenergie-Adresse kann zu dem Signal hinzugefügt werden, vorzugsweise, um einen Teil des Gesamtsignals zu bilden. Vorzugsweise ist die Ereignisenergie-Adresse repräsentativ für das Energieniveau des Ereignisses, welches das Signal erzeugte. Die Ereignisenergie-Adresse kann vor der Vereinigung von Signalen aus einer Mehrzahl von Detektoren und/oder Anschlüssen vorzugsweise durch die Signal-Verwaltungsmittel und/oder Signal-Verwaltungseinheit hinzugefügt werden. Die Ereignisenergie-Adresse kann den Signalen nach der Vereinigung der Signale aus einer Mehrzahl von Detektoren und/oder Anschlüssen hinzugefügt werden.
Bevorzugt sind Mittel und/oder eine Vereinigungseinrichtung für die Vereinigung der Ausgangssignale eines oder mehrerer der Anschlüsse und/oder Diskriminatoren vorgesehen. Vorzugsweise liefert die Vereinigung ein einziges Anschlussstück, das alle Signale trägt, die von den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit empfangen werden, am bevorzugtesten alle. durch den Diskriminator selektierten Signale.
Das einzige Anschlussstück liefert vorzugsweise das Eingangssignal für die Signal-Verwaltungsmittel-Ausgabeschnittstelle und/oder Signal-Verwaltungseinheit-Ausgabeschnittstelle. Die Ausgabeschnittstelle kann eine Schnitt stelle für eine serielle Verbindung, wie eine Kupfer- oder Lichtleitfaser-Verbindung, am bevorzugtesten mit mehr als 1 Gigabit/Sekunde Kapazität, sein. Vorzugsweise ist die Ausgabe-Schnittstelle mit einer seriellen Verbindung verbunden, welche das Ausgangssignal an anschließende Orte und/oder Arbeitsgänge übermittelt.
Ein oder mehrere, bevorzugt alle Anschlüsse können mit parallelen Ausgängen versehen sein. Die Ausgänge können für die Überwachung des Betriebs des Detektors und/oder Diskriminators und/oder Adressen-Verkoders dieses Anschlusses verwendet werden. Eine oder mehrere parallele Verbindungen können für Systemdiagnose-Zwecke und/oder für eine Sicherheitsmaßnahmen-Verifikation und/oder für Berechtigungszwecke und/oder für eine Verbindung mit anderen Ereignis-Überwachungssystemen oder Teilen derselben vorgesehen sein. Ein oder mehrere parallele Anschlüsse zum Empfang von Signalen vom Detektor-Typ, die nicht von den Detektoren erzeugt wurden, und/oder anderen Testsignal-Formen können vorgesehen sein.
Bei der seriellen Verbindung kann es sich um eine elektrische Verbindung, wie ein Kupferkabel, und/oder um eine optische Verbindung, wie ein Lichleitfaserkabel, handeln. Die serielle Verbindung ist vorzugsweise eine 16 Bit-Verbindung. Die serielle Verbindung kann mindestens 50 m, gegebenenfalls mindestens 200 m, gegebenenfalls mindestens 1000 m oder mehr betragen, ohne dass Probleme des Signalrauschens oder der Interferenz eingeführt werden. Die serielle Verbindung verbindet bevorzugt die Signal-Verwaltungsmittel und/oder Signal-Verwaltungseinheit mit einer anschließenden Stufe, z. B. Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit.
Der Schwellenwert und/oder die Pulsformungs-Parameter und/ oder andere Merkmale des Diskriminators oder der Diskriminatoren können einstellbar sein. Die Leistung und/oder andere Merkmale der Leistungsausgabe(n) mit niedriger Spannung und/oder Leistungsausgabe(n) mit hoher Spannung der Signal-Verwaltungsmittel können einstellbar sein. Vorzugsweise ist eine Einstellung möglich, indem man Kontrollsignale in die Signal-Verwaltungsmittel und/oder Signal-Verwaltungseinheit eingibt. Die Kontrollsignale können an anderer Stelle als den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit erzeugt und/oder eingegeben werden. Beispielsweise können die Kontrollsignale durch einen Kontrollort und/oder Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit bereitgestellt werden. Die Kontrollsignale können dem Diskriminator und/oder den Stromversorgungen über die Signal-Verwaltungsmittel-Ausgabe-Schnittstelle und/oder über die Signal-Verwaltungseinheit-Ausgabe-Schnittstelle zugeführt werden. Die Kontrollsignale können zu der Signal-Verwaltungsmittel-Schnittstelle und/oder der Signal-Verwaltungseinheit-Schnittstelle durch eine serielle Verbindung übertragen werden, am bevorzugtesten dieselbe serielle Verbindung wie diejenige, welche die Ausgangssignale aus den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit bereitstellt.
Das Überwachungssystem kann eine Mehrzahl von Signal-Ververwaltungsmitteln und/oder Signal-Verwaltungseinheiten einschließen. Bevorzugt sind alle Signal-Verwaltungsmittel und/oder jede Signal-Verwaltungseinheit mit ihrem eigenen Satz von Detektoreinheiten ausgestattet. Die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit können zueinander äquivalent sein, wobei sie sich am bevorzugtesten lediglich bezüglich der Detektoreinheiten, mit denen sie verbunden sind, unterscheiden.
Wenn eine Mehrzahl von Signal-Verwaltungsmitteln und/oder Signal-Verarbeitungseinheiten vorgesehen ist, können diese Mittel zur Hinzufügung einer Kennzeichnung zu den Signalen einschließen, welche sie empfangen und/oder ausgeben, dass diese durch diese speziellen Signal-Verwaltungsmittel und/ oder spezielle Signal-Verwaltungseinheit gehandhabt worden sind. Die Kennzeichnung kann einen Teil des ausgegebenen Signals bilden. Bevorzugt werden die Ausgangssignale aus einer Mehrzahl von Signal-Verwaltungsmitteln und/oder Signal-Verwaltungseinheiten miteinander vereinigt, am bevorzugtesten unter Bildung der Eingangssignale in eine nachfolgende Stufe, wie Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit. Die Mehrzahl von Signal-Verwaltungsmitteln und/oder Signal-Verwaltungseinheiten kann über ein gemeinsames serielles Verbindungsglied mit den Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit verbunden sein.
Die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit kann einen oder mehrere Anschlüsse zum Empfang von Eingangssignalen, wobei die Eingangssignale eine Kennzeichnung des Ursprungs des Signals einschließen; Mittel zur Hinzufügung einer Kennzeichnung der Zeit zu den Eingangssignalen; eine Schnittstelle zur Lieferung der die Zeit-Kennzeichnung und Ursprungs-Kennzeichnung einschließenden Signale an eine Rechnereinheit und/oder einen Rechner; eine Rechnereinheit und/oder einen Rechner zur Verarbeitung der Signale umfassen, um eine Information über die Signale oder Ereignisse, die sie darstellen, zu erzeugen, wobei die Verarbeitung der Signale auf der Zeit- und Orts-Kennzeichnung beruht, welche diese Signale besitzen.
Vorzugsweise werden die Signale aus den Signal-Verwal- tungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit und/oder den Detektoreinheiten durch einen einzigen Anschluss empfangen. Der Anschluss ist vorzugsweise durch eine serielle Verbindung mit den vorangehenden Stufen oder Arbeitsgängen verbunden. Die vorangehenden Stufen können ein oder mehrere Signal-Verwaltungsmittel und/oder Signal-Verwaltungseinheiten einschließen. Ein oder mehrere andere Anschlüsse können vorgesehen sein, z. B. für Validierungs- und/oder Berechtigungszwecke und/oder für Systemdiagnose-Zwecke. Die Anschlüsse können verwendet werden, um Signale, die durch die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit geändert wurden, und/oder Signale auszugeben, die von den Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit aus vorangehenden Stufen empfangen wurden. Die Anschlüsse können verwendet werden, um in die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit Testsignale einzugeben.
Die Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit können einen oder mehrere Ausgänge für Kontrollsignale an die Signal-Verwaltungsmittel und/oder eine Signal-Verwaltungseinheit und/oder Detektoreinheiten einschließen. Die Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit können einen oder mehrere Eingänge und/oder Ausgänge zur Durchführung von Status-Überprüfungen bei den Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit und/oder Detektoreinheiten einschließen.
Vorzugsweise umfasst das Mittel und/oder der Zeit-Marker zur Hinzufügung einer Kennzeichnung der Zeit zu den Eingangssignalen eine Zeit-Marker-Schaltungskarte. Das Mittel und/oder der Zeit-Marker fügen dem Signal vorzugsweise eine weitere Signal-Komponente hinzu, welche die Zeit des Ereignisses anzeigt. Die Kennzeichnung der Zeit bezieht sich bevorzugt auf die Zeit des Nachweises, welcher das fragliche Signal erzeugte. Die Kennzeichnung der Zeit kann eine absolute Kennzeichnung der Zeit und/oder eine Kennzeichnung der Zeit relativ zu der Zeit von anderen Nachweisen sein. Das weitere Signal oder die weitere Signal-Komponente kann eine 24 Bit-Adresse sein.
Vorzugsweise werden die Signale, welche die Zeitkennzeichnung einschließen, der Schnittstelle durch Datenpuffermittel und/oder einen Datenpuffer geliefert. Die Datenpuffermittel und/oder ein Datenpuffer können Daten speichern, wenn die Dateneingangsgeschwindigkeit aus den Mitteln zur Hinzufügung der Zeitkennzeichnung und/oder dem Zeit-Marker die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit durch die Schnittstelle zu der Rechnereinheit und/oder einem Rechner überschreitet. Die gespeicherten Daten können zu der Rechnereinheit und/oder einem Rechner ausgegeben werden, wenn die Dateneingangsgeschwindigkeit aus den Mitteln zur Hinzufügung der Zeitkennzeichnung und/oder dem Zeit-Marker unterhalb der maximalen Datenübertragungsgeschwindigkeit für die Schnittstelle zu der Rechnereinheit und/oder einem Rechner liegt.
Vorzugsweise wird die Schnittstelle von einem PCI-Bus geliefert.
Die Rechnereinheit und/oder ein Rechner ist vorzugsweise direkt mit der Schnittstelle verbunden. Die Rechnereinheit und/oder ein Rechner kann alternativ eine zweite Rechnereinheit und/oder ein zweiter Rechner sein, der mit der ersten Rechnereinheit und/oder einem ersten Rechner über ihre jeweiligen Schnittstellen und eine Verbindung zwischen diesen Schnittstellen verbunden ist. Die Schnittstellen können PCI-Busse sein. Die Verbindung zwischen den Schnittstellen kann eine Ethernet-Verbindung sein. Wenn eine zweite Rechnereinheit und/oder ein zweiter Rechner verwendet wird, um das Berechnen der Signale durchzuführen, wird die erste Rechnereinheit und/oder ein erster Rechner für andere Rechenzwecke verwendet, z. B. zur Systemkontrolle und/oder Datenzusammenstellung und/oder Datenreduzierung und/oder Datenpräsentation. Vorzugsweise ist die Rechnereinheit und/oder der Rechner ein Computerprozessor. Die Rechnereinheit und/oder der Rechner kann eine digitale Signalverarbeitungs-Schaltungskarte sein.
Die Information, die von der Rechnereinheit und/oder dem Rechner erzeugt wird, kann eine Anzeige der Konzentration des ereigniserzeugenden Materials an dem Ort oder den Orten, die durch die Nachweiseinheit oder -einheiten nachweisbar ist, und/oder eine Anzeige der Verteilung des ereigniserzeugenden Materials an dem Ort oder den Orten, die durch die Nachweiseinheit oder -einheiten nachweisbar ist, und/oder ein Charakteristikum der Zusammensetzung des ereigniserzeugenden Materials an dem Ort oder den Orten sein, das durch die Nachweiseinheit oder -einheiten nachweisbar ist, z. B. die Isotopen-Zusammensetzung.
Die Information kann durch die Rechnereinheit und/oder den Rechner der Signal-Verarbeitungsmittel und/oder der Signal-Verarbeitungseinheit erzeugt werden.
Zwei oder mehr Signal-Verarbeitungsmittel und/oder Signal-Verarbeitungseinheiten können Ausgangssignale bereitstellen, die in ein oder mehrere weitere Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine oder mehrere weitere Signal-Verarbeitungseinheiten eingegeben werden. Die weiteren Signal-Verarbeitungsmittel und/oder weiteren Signal-Verarbeitungseinheiten können in Einklang mit den Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder der Signal-Verarbeitungseinheit bereitgestellt sein. Alternativ oder zusätzlich können die weiteren Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die weitere Signal-Verarbeitungseinheit unterschiedliche Signal-Verarbeitungsmittel und/ oder eine unterschiedliche Signal-Verarbeitungseinheit bereitstellen. Ein oder mehrere der Signal-Verarbeitungsmittel und/oder der weiteren Signal-Verarbeitungseinheiten und weitere Verarbeitungsmittel und/oder eine weitere Signal-Verarbeitungseinheit können über eine gemeinsame Verbindung, z. B. eine Ethernet-Verbindung, verbunden sein. Die Ethernet-Verbindung kann eine Schnittstelle mit einem PCI-Bus bilden, der in den Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder der Signal-Verarbeitungseinheit und/oder den weiteren Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder der weiteren Signal-Verarbeitungseinheit vorgesehen ist.
Die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die Signal-Verarbeitungseinheit und/oder die weiteren Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die weitere Signal-Verarbeitungseinheit können Signale aus einer oder mehreren Signalerzeugungsstufen außer den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit, die hierin beschrieben sind, empfangen.
Die Information kann durch die Rechnereinheit und/oder einen Rechner der weiteren Signal-Verarbeitungsmittel und/oder der weiteren Signal-Verarbeitungseinheit erzeugt werden.
Die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die Signal-Verarbeitungseinheit können Kontrollsignale an ein oder mehrere Merkmale von vorangehenden Stufen und/oder Arbeitsgängen liefern. Vorzugsweise werden die Kontrollsignale durch dieselbe serielle Verbindung wie diejenige geliefert, welche die Signaleingaben in die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die Signal-Verarbeitungseinheit liefert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Überwachungssystem
eine Mehrzahl von Detektoreinheiten, wobei mindestens eine der Detektoreinheiten einen Detektor für zu überwachende Ereignisse und einen Verstärker zur Verstärkung von durch den Detektor erzeugten Signalen umfasst;
Signal-Verwaltungsmittel und/oder eine Signal-Verwaltungseinheit, wobei die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit Mittel zum Empfang der verstärkten Signale, Mittel und/oder einen Verkoder zum Hinzufügen einer Kennzeichnung der Detektoreinheit, aus der die Signale stammten, zu den Signalen und Mittel zum Vereinigen der Signale umfasst;
eine serielle Verbindung zur Übertragung der vereinigten Signale von der Signal-Verwaltungsstufe und/oder der Signal-Verwaltungseinheit- zu Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit; und
Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit, wobei die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit Mittel zum Empfangen der Signale und/oder einen Signal-Empfänger, welche die Kennzeichnung der Detektoreinheit des Ursprungs des Signals umfassen, Mittel und/oder einen Zeit-Marker zum Anbringen einer Kennzeichnung der Zeit der Erzeugung des Signals durch die Detektoreinheit an dem Signal und eine Rechnereinheit und/oder einen Rechner zur Verarbeitung der Signale unter Verwendung von Software umfassen, um Information über die Signale oder Ereignisse, welche sie darstellen, zu erzeugen, wobei die Verarbeitung der Signale auf der Zeit- und Detektoreinheit-Kennzeichnung beruht, welche diese Signale besitzen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren zur Überwachung von Ereignissen bereit, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Mehrzahl von Detektoreinheiten in einem Nachweisbereich der Ereignisse, wobei jede Detektoreinheit ein Ausgangssignal als Antwort auf ein Ereignis erzeugt, das durch die Detektoreinheit nachgewiesen wird;
Übertragen der Ausgangssignale der Detektoreinheiten als Eingangssignale zu Signal-Verwaltungsmitteln und/oder einer Signal-Verwaltungseinheit, die Ausgangssignale erzeugen; und
Übertragen der Ausgangssignale der Signal-Verwaltungsmittel und/oder der Signal-Verwaltungseinheit als Eingangssignale zu Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit, wobei die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die Signal-Verarbeitungseinheit die Signale verarbeiten und ein Ausgangssignal erzeugen, das ein Charakteristikum der überwachten Ereignisse anzeigt;
wobei die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit den Ausgangssignalen der Detektoren eine Signal-Komponente hinzufügen, die den Detektor kennzeichnet, wobei das kombinierte Signal das Ausgangssignal der Signal-Verwaltungsmittel und/oder das Ausgangssignal der Signal-Verwaltungseinheit bildet.
Der dritte Aspekt der Erfindung kann Merkmale, Wahlmöglichkeiten und Möglichkeiten einschließen, die an anderer Stelle in diesem Dokument angeführt sind, einschließlich Schritten, Stufen, Verfahren und Arbeitsgängen, die für ihre Durchführung erforderlich sind.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung stellen wir eine Detektoreinheit bereit, wobei die Detektoreinheit einen Ereignisdetektor umfasst, wobei der Ereignisdetektor ein elektrisches Ausgangssignal als Antwort auf ein Ereignis erzeugen kann, die Detektoreinheit weiter einen Signalverstärker umfasst, der das Detektor-Ausgangssignal verstärken kann, wobei das verstärkte Ausgangssignal das Detektoreinheits-Ausgangssignal bildet.
Vorzugsweise ist das Ereignis vom Emissionstyp, der mit Strahlung verbunden ist.
Das Detektoreinheits-Ausgangssignal kann ein analoges Signal sein.
Bevorzugt ist der Signalverstärker in enger Nachbarschaft mit dem Detektor vorgesehen, um die Detektoreinheit zu ergeben. Eine enge Nachbarschaft kann mittels einer Verbindung, wie einer elektrischen Leitungsverbindung, zwischen den beiden vorgenommen sein, wobei die Verbindungslänge weniger als 1 Meter, bevorzugt weniger als 50 cm und Idealerweise weniger als 15 cm beträgt, insbesondere, wenn die Verbindung nicht superabgeschirmt werden soll. Verbindungslängen von 15 m oder weniger können verwendet werden, wenn superabgeschirmte Verbindungen verwendet werden. Es wird besonders bevorzugt, dass der Verstärker an dem Detektor angebracht ist, um die Detektoreinheit zu ergeben. Die Anbringung kann mittels eines Gewindeabschnitts an dem Detektor und eines entsprechenden Gewindeabschnitts an dem Verstärker bewirkt werden.
Vorzugsweise ist jeder Detektor mit seinem eigenen Verstärker ausgestattet.
Vorzugsweise weist der Verstärker ein oder mehrere, am bevorzugtesten alle Elemente aus einem Verbindungsglied für die Signalausgabe, einem Verbindungsglied für das Empfangen der Signaleingabe aus dem Detektor, einem Verbindungsglied für das Empfangen einer Leistungszufuhr mit niedriger Spannung, einem Verbindungsglied für das Empfangen einer Leistungszufuhr mit hoher Spannung auf. In einer Ausführungsform ist der Signaleingang an einem Ende des Verstärkers vorgesehen, wobei der Signalausgang, die Zufuhr mit niedriger Spannung und die Zufuhr mit hoher Spannung an dem entgegengesetzten Ende des Verstärkers vorgesehen sind.
Der Verstärker kann mit anderen Komponenten in einem Überwachungssystem für die Ereignisse über ein elektrisches Verbindungsglied verbunden sein. Vorzugsweise ist das Verbindungsglied an dem Verstärker durch eine Schraubengewinde-Verbindung angebracht, wobei das Schraubengewinde an dem Verstärker dem Schraubengewinde an dem elektrischen Verbindungsglied entspricht. Vorzugsweise ist ein elektrisches Signalverbindungsglied vorgesehen, am bevorzugtesten mit Mitteln zur Übertragung des Ausgangssignals, der Leistungszufuhr mit niedriger Spannung und der Leistungszufuhr mit hoher Spannung. Das elektrische Verbindungsglied kann ein Kabel mit mehreren Adern sein.
Eine oder mehrere, bevorzugt alle Detektoreinheiten können mit einer Signalverzweigungsmöglichkeit und/oder parallelen Ausgängen und/oder Eingängen versehen sein. Die Ausgänge können zur Überwachung des Betriebs der Detektoreinheit verwendet werden. Eine oder mehrere parallele Verbindungen können für die Zwecke der Systemdiagnose und/oder für eine Sicherheitsmaßnahmenverifikation und/oder für Berechtigungszwecke und/oder zur Verbindung mit anderen Ereignis-Überwachungssystemen oder Teilen derselben vorgesehen sein. Ein oder mehrere parallele Eingänge können vorgesehen sein, um Signale vom Detektortyp, die auf andere Weise als durch die Detektoren erzeugt wurden, und/oder andere Testsignal-Formen zu empfangen.
Die Ereignisse, für welche der Detektor ein Detektor sein kann, umfassen ein oder mehrere Elemente aus alpha-Teilchen, beta-Teilchen, Gammastrahlen, Neutronen, Röntgenstrahlen, Spaltungsfragmenten, Photonen oder Ionen.
Für den alpha-Nachweis kann der Detektor ein Oberflächenbarriere-Detektor oder ein Geiger-Zähler, insbesondere wenn ein direkter Nachweis gewünscht wird, oder ein Ionendetektor sein, wobei der Ionendetektor Ionenereignisse nachweist, die durch den Durchtritt eines alpha-Teilchens verursacht werden.
Für den Beta-Nachweis kann der Detektor eine Ionenkammer oder ein Geiger-Zähler, insbesondere wenn ein direkter Nachweis gewünscht wird, oder ein Ionendetektor sein, wobei der Ionendetektor Ionenereignisse nachweist, die durch den Durchtritt von Beta-Teilchen verursacht werden.
Für den gamma-Nachweis ist der Detektor bevorzugt ein Szintillations-Detektor oder ein Halbleiter-Detektor.
Für den Neutronen-Nachweis ist der Detektor bevorzugt ein Detektor vom ³He- oder BF₃-Typ.
Die Detektoreinheit kann das elektrische Verbindungsstück zum Verbinden der Detektoreinheit mit der Signal-Verwaltungseinheit umfassen. Das elektrische Verbindungsstück kann ein Kabel mit mehreren Adern sein. Das Kabel kann über 25 Meter, über 50 Meter oder über 100 Meter lang sein. Dies kann ohne das Problem einer Interferenz für die Signale erzielt werden. Es wird besonders bevorzugt, dass das Verbindungsstück kein superabgeschirmtes Kabel und/oder superabgeschirmte Anschlüsse verwenden muss.
Die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit können gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung und/oder, wie an anderer Stelle in diesem Dokument in Einzelheit angeführt, bereitgestellt sein.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung stellen wir Signal-Verwaltungsmittel und/oder eine Signal-Verwaltungseinheit bereit, wobei die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die Signal-Verarbeitungseinheit umfassen:
eine Mehrzahl von Anschlüssen zum Empfangen von zu handhabenden Signalen;
Mittel und/oder einen Verkoder zum Hinzufügen einer Adresse zu empfangenen Signalen, wobei die Adresse den Anschluss definiert, der das Signal empfängt, dem die Adresse hinzugefügt wird;
einen oder mehrere Anschlüsse, durch welche die adressierten Signale ausgegeben werden.
Vorzugsweise weist das Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit bis zu 16 Eingangsanschlüsse für den Empfang von zu adressierenden Signalen auf. Vorzugsweise weisen die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit bis zu 8 derartige Anschlüsse auf.
Die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit umfassen vorzugsweise einen oder mehrere Diskriminatoren. Vorzugsweise legen die Diskriminatoren fest, welche Teile der empfangenen Signale echten Signalen entsprechen, die eine weitere Handhabung erfordern, und/oder welche Teile der empfangenen Signale Rauschen und/oder Interferenz entsprechen und keine weitere Handhabung erfordern. Bevorzugt ist jeder Anschluss an seinen eigenen Diskriminator angeschlossen.
Ein oder mehrere und bevorzugt alle Anschlüsse können mit Anzeigemitteln des Auftretens von empfangenen Signalen versehen sein. Das Anzeigemittel kann eine sichtbare Anzeige, wie ein Licht und bevorzugter eine LED sein, das bzw. die momentan beim Durchtritt eines Signals durch den Anschluss leuchtet.
Vorzugsweise wird die Adresse dem Signal so hinzufügt, dass sie einen Teil des Gesamtsignals bildet. Vorzugsweise wird eine 3 oder 4 Bit-Detektoradresse hinzugefügt. Die Adresse kann durch einen Adressen-Verkoder hinzugefügt werden, der vorzugsweise auf derselben Schaltungskarte wie der oder die Diskriminator(en) vorgesehen ist. Vorzugsweise wird dem Signal eine Adresse für die Signal-Verwaltungsmittel und/oder die Signal-Verwaltungseinheit hinzugefügt. Eine 4 bis 6 Bit-Adresse für die Signal-Verwaltungsmittel kann verwendet werden. Vorzugsweise werden die Detektor/Anschluss-Adresse und die Signal-Verwaltungsmittel-Adresse durch denselben Verkoder hinzugefügt. Idealerweise werden eine 3 Bit-Detektor/Anschluss-Adresse und eine 5 Bit-Signal-Verwaltungseinheit-Adresse hinzugefügt.
Bevorzugt sind Mittel zur Vereinigung der Ausgangssignale eines oder mehrerer der Anschlüsse und/oder Diskriminatoren vorgesehen. Vorzugsweise liefert die Vereinigung ein einziges Anschlussstück, das alle Signale trägt, die von den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit empfangen werden, am bevorzugtesten alle durch den Diskriminator selektierten Signale.
Das einzige Anschlussstück liefert vorzugsweise das Eingangssignal für die Signal-Verwaltungsmittel-Ausgabeschnittstelle und/oder Signal-Verwaltungseinheit-Ausgabeschnittstelle. Die Ausgabeschnittstelle kann eine Schnittstelle für eine serielle Verbindung, wie eine Kupfer- oder Lichtleitfaser-Verbindung, am bevorzugtesten mit mehr als 1 Gigabit/Sekunde Kapazität, sein. Vorzugsweise ist die Ausgabe-Schnittstelle mit einer seriellen Verbindung verbunden, welche das Ausgangssignal zu anschließenden Orten und/oder Arbeitsgängen übermittelt.
Ein oder mehrere, bevorzugt alle Anschlüsse können mit parallelen Ausgängen versehen sein. Die Ausgänge können für die Überwachung des Betriebs des Detektors und/oder Diskriminators und/oder Adressen-Verkoders dieses Anschlusses verwendet werden. Eine oder mehrere parallele Verbindungen können für Systemdiagnose-Zwecke und/oder für eine Sicherheitsmaßnahmen-Verifikation und/oder für Berechtigungszwecke und/oder für eine Verbindung mit anderen Ereignis-Überwachungssystemen oder Teilen derselben vorgesehen sein. Ein oder mehrere parallele Anschlüsse zum Empfang von Signalen vom Detektor-Typ, die nicht von den Detektoren erzeugt wurden, und/oder anderen Testsignal-Formen können vorgesehen sein.
Bei der seriellen Verbindung kann es sich um eine elektrische Verbindung, wie ein Kupferkabel, und/oder um eine optische Verbindung, wie ein Lichleitfaserkabel, handeln. Die serielle Verbindung ist vorzugsweise eine 8 Bit-Verbindung. Die serielle Verbindung kann mindestens 50 m, gegebenenfalls mindestens 200 m, gegebenenfalls mindestens 1000 m oder mehr betragen, ohne dass Probleme des Signalrauschens oder der Interferenz eingeführt werden. Die serielle Verbindung verbindet bevorzugt die Signal-Verwaltungsmittel und/oder Signal-Verwaltungseinheit mit einer anschließenden Stufe, z. B. Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit.
Der Schwellenwert und/oder andere Merkmale des Diskriminators oder der Diskriminatoren können einstellbar sein. Die Leistung und/oder andere Merkmale der Leistungsausgabe(n) mit niedriger Spannung und/oder Leistungsausgabe(n) mit hoher Spannung der Signal-Verwaltungsmittel und/oder der Signal-Verwaltungseinheit können einstellbar sein. Vorzugsweise ist eine Einstellung möglich, indem man Kontrollsignale in die Signal-Verwaltungsmittel eingibt. Die Kontrollsignale können an anderer Stelle als den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit erzeugt und/oder eingegeben werden. Beispielsweise können die Kontrollsignale durch einen Kontrollort und/oder Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit bereitgestellt werden. Die Kontrollsignale können dem Diskriminator und/oder den Stromversorgungen über die Signal-Verwaltungsmittel-Ausgabe-Schnittstelle und/oder über die Signal-Verwaltungseinheit-Ausgabe-Schnittstelle zugeführt werden. Die Kontrollsignale können zu der Signal-Verwaltungsmittel-Schnittstelle und/oder der Signal-Verwaltungseinheit-Schnittstelle durch eine serielle Verbindung übertragen werden, am bevorzugtesten dieselbe serielle Verbindung wie diejenige, welche die Ausgangssignale aus den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit bereitstellt.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung stellen wir Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit bereit, wobei die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit umfasst:
einen oder mehrere Anschlüsse zum Empfangen von Eingangssignalen, wobei die Eingangssignale eine Kennzeichnung des Ursprungs des Signals einschließen;
Mittel und/oder einen Zeit-Marker zum Hinzufügen einer Kennzeichnung der Zeit zu den Eingangssignalen;
eine Schnittstelle zum Liefern der die Zeit-Kennzeichnung und die Ursprungs-Kennzeichnung einschließenden Signale an eine Rechnereinheit und/oder einen Rechner;
eine Rechnereinheit und/oder einen Rechner zur Verarbeitung der Signale, um Information über die Signale oder Ereignisse, die sie darstellen, zu erzeugen, wobei die Verarbeitung der Signale auf der Zeit- und Orts-Kennzeichnung beruht, welche diese Signale besitzen.
Vorzugsweise werden die Signale aus den Signal-Verwaltungsmitteln und/oder der Signal-Verwaltungseinheit und/oder den Detektoreinheiten durch einen einzigen Anschluss empfangen. Der Anschluss ist vorzugsweise durch eine serielle Verbindung mit den vorangehenden Stufen oder Arbeitsgängen verbunden. Die vorangehenden Stufen können ein oder mehrere Signal-Verwaltungsmittel und/oder Signal-Verwaltungseinheiten einschließen. Ein oder mehrere andere Anschlüsse können vorgesehen sein, z. B. für Validierungs- und/oder Berechtigungszwecke und/oder für Systemdiagnose-Zwecke. Die Anschlüsse können verwendet werden, um Signale, die durch die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit geändert wurden, und/oder Signale auszugeben, die von den Signal-Verarbeitungsmitteln und/oder einer Signal-Verarbeitungseinheit aus vorangehenden Stufen empfangen wurden. Die Anschlüsse können verwendet werden, um in die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit Testsignale einzugeben.
Vorzugsweise umfasst das Mittel und/oder der Zeit-Marker zur Hinzufügung einer Kennzeichnung der Zeit zu den Eingangssignalen eine Zeit-Marker-Schaltungskarte. Die Kennzeichnung der Zeit bezieht sich bevorzugt auf die Zeit des Nachweises, welcher das fragliche Signal erzeugte. Die Kennzeichnung der Zeit kann eine absolute Kennzeichnung der Zeit und/oder eine Kennzeichnung der Zeit relativ zu der Zeit von anderen Nachweisen sein.
Vorzugsweise werden die Signale, welche die Zeitkennzeichnung einschließen, der Schnittstelle durch Datenpuffermittel und/oder einen Datenpuffer geliefert. Die Datenpuffermittel und/oder ein Datenpuffer können Daten speichern, wenn die Dateneingangsgeschwindigkeit aus den Mitteln zur Hinzufügung der Zeitkennzeichnung und/oder dem Zeit-Marker die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit durch die Schnittstelle zu der Rechnereinheit und/oder einem Rechner überschreitet. Die gespeicherten Daten können zu der Rechnereinheit und/oder einem Rechner ausgegeben werden, wenn die Dateneingangsgeschwindigkeit aus den Mitteln zur Hinzufügung der Zeitkennzeichnung und/oder dem Zeit-Marker unterhalb der maxi malen Datenübertragungsgeschwindigkeit für die Schnittstelle zu der Rechnereinheit und/oder einem Rechner liegt.
Vorzugsweise wird die Schnittstelle von einem PCI-Bus geliefert.
Vorzugsweise ist die Rechnereinheit und/oder ein Rechner ein Computer-Prozessor. Die Rechnereinheit und/oder ein Rechner kann eine digitale Signalverarbeitungs-Schaltungskarte sein.
Die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit können Kontrollsignale zu einem oder mehreren Merkmalen von vorangehenden Stufen und/oder Arbeitsgängen liefern. Vorzugsweise werden die Kontrollsignale durch dieselbe serielle Verbindung bereitgestellt wie diejenige, welche die Eingangssignale an die Signal-Verarbeitungsmittel und/oder eine Signal-Verarbeitungseinheit liefert.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich mittels Beispiel und mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein Radioaktivitäts-Überwachungssystem des Standes der Technik veranschaulicht, mit besonderer Anwendbarkeit auf die Überwachung von Neutronen-Emissionen;
2 einen Teil eines Detektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Signal-Verwaltungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
4 ein Signal-Verarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 eine Ausführungsform eines Überwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 eine zweite Ausführungsform eines Überwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
7 eine dritte Ausführungsform eines Überwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In einer großen Vielfalt von Situationen, insbesondere mit Bezug auf die Überwachung von Strahlung und damit verbundenen Charakteristika, ist es erforderlich, Rohsignale zu erhalten, welche das überwachte Charakteristikum anzeigen, diese Signale an einen Ort entfernt vom Punkt der Überwachung zu übertragen, die Signale auf eine Weise zu handhaben, welche die Rohsignale aufrechterhält oder verbessert, und diese Signale zu verarbeiten, um die Grundcharakteristika zu erhalten, und/oder diese Signale zu verarbeiten, um eine Information auf der Grundlage einer gründlichen Analyse der Rohsignale zu erhalten.
Eine große Vielfalt von Situationen und Szenarien erfordern eine Strahlungsüberwachung. Anwendungen schließen die folgenden ein:

1. Sicherungsmaßnahmen und Verfahrensüberwachungssituationen, in denen eine Information für Buchführungs- und Kontrollzwecke benötigt wird. Derartige Systeme umfassen: Echtzeitmessung des Plutonium-Gehalts von einzelnen Gefäßen, Verfahrenszonen oder der Anlage durch Verarbeitung der Signale, die aus einer beträchtlichen Zahl von Neutronendetektoren herrühren; und Bestimmung des Spaltmaterial-Gehalts von Blechdosen, Trommeln oder kleinen Paketen. durch eine aktive Neutronenabfrage von Proben.
2. Stilllegungsanwendungen, bei denen die Verteilung von radioaktivem Material in einem Gegenstand, einem Bereich oder einem Ort bestimmt werden muss, beispielsweise die Bestimmung des Plutonium-Gehalts einer Glove-Box oder dergleichen durch Nachweis von Neutronen, die durch Spaltmaterial in der Glove-Box emittiert werden.
3. Kritikalitätsüberwachung, wenn eine rasche Anzeige eines Kritikalitäts-Ereignisses benötigt wird und wesentliche Information nach dem Ereignis über die Kritikalität wünschenswert ist, wobei diese Information durch eine Anordnung von Detektoren erhalten wird, die über den ganzen Ort hinweg verteilt sind, bei dem das Auftreten einer Kritikalität eine Möglichkeit ist.
4. Lagerung und Wartung, wo die Überwachung von großen Gebieten bezüglich Änderungen des Verhaltens im Laufe der Zeit erforderlich ist, beispielsweise durch Anordnungen von Gamma-Detektoren oder durch Nachweisen von Nebenprodukten von radioaktiven Emissionen, wie Photonen.
5. Abfallüberwachung, wenn die Emissionspegel von Gegenständen und/oder des Inhalts von Behältern bestimmt werden müssen, unter Verwendung von passiven Neutronen, aktiven Neutronen, oder anderen Techniken.
6. Gesundheitsphysik- und Umgebungsüberwachung, wenn Strahlung, die aus Gebieten hervorgeht, z. B. Gamma-Pegel in Luft, bestimmt werden muss.

Eine beträchtliche Anzahl von verschiedenen Umgebungen kann ebenfalls eine Überwachung erfordern und als Ergebnis dem Instrument unterschiedliche Anforderungen auferlegen. Beispielsweise werden Instrumente verwendet, um innere Charakteristika von relativ kleinen Behältern, die Oberflächenkontamination von großen Gegenständen zu überwachen, für eine Langzeitüberwachung von großen Gebieten, die Überwachung von beträchtlichen Zahlen von einzelnen Orten innerhalb einer Gesamt-Anlage auf getrennte Weise und eine beträchtliche Zahl von anderen Fällen.
Das Gesamtergebnis der unzähligen verschiedenen Umgebungen, verschiedenen Zwecken und verschiedenen Formen von Emissionen, die überwacht werden, ist, dass ziemlich verschiedene Techniken und sehr verschiedene Instrumente entwickelt worden sind, um jedem dieser speziellen Zwecke zu genügen. Die Vorgehensweise auf solche Weise hat zu Instrumenten geführt, die sorgfältig für ihre Endverwendung maßgeschneidert sind und als Ergebnis eine Hochqualitäts-Information ergeben.
Aufgrund der Arbeitsumgebung von Strahlungsüberwachungsinstrumenten gibt es eine gut etablierte und starke Tendenz, diejenigen Komponenten, die in großer Nähe zur Strahlung aufgestellt werden, zu vereinfachen und ihre Kosten zu minimieren und die komplizierteren und teuren Komponenten des Systems mit einer so großen Trennung von der Strahlung wie erforderlich und praktikabel bereitzustellen. Auf diese Weise werden die komplizierten Komponenten vor der Strahlung geschützt und an Orten bereitgestellt, bei denen eine Wartung und ein Ersatz keinen Zugang zu aktiven Bereichen erfordert.
Ein System, das diese beiden Trends anzeigt, ist in 1 mit Bezug auf ein Instrument veranschaulicht, das die Plutonium-Verteilung in Verarbeitungsgefäßen überwacht.
Das System verwendet einzelne Detektoren 2a, 2b usw. oder Gruppen von Detektoren in großer Nähe zu den zu überwachenden Orten 3a, 3b usw. Neutronen, die an den Orten 3a, 3b vorhanden sind, werden durch die jeweiligen Detektoren 2a, 2b nachgewiesen und erzeugen kleine elektrische Signale, die entlang Kabeln 5a bzw. 5b zu dem Signal-Verwaltungs- und -Verarbeitungssystem übertragen werden. Die Kabel 5 sind häufig von beträchtlicher Länge und entfernen die Signalinformation aus dem aktiven Bereich 6 durch eine Grenze 8, die durch die Entfernung oder eine physikalische Trennung, wie eine Wand, bereitgestellt wird, zu dem nicht-aktiven Bereich 10. Dieser Bereich 10 enthält die Vorrichtung zur Behandlung der Signale, allgemein als 12 gekennzeichnet.
Bei der Verwendung erzeugen Neutronen am Ort 3a beim Nachweis durch den Detektor 2a ein Signal, und die Signale werden entlang dem Kabel 5a übertragen. Das Kabel 5a führt zu einer anfänglichen Vorverstärker-Einheit 14a. Wenn sie verstärkt sind, treten die Signale durch eine Verbindung 18a zu einem Impulsformungsverstärker 20a. Der Impulsformungsverstärker unterstützt die Verarbeitung der Signale, bevor sie dem Diskriminator 22a zugeführt werden. Der Diskriminator 22a identifiziert Signale, die Ereignisse an dem Detektor 2a entsprechen, im Unterschied zu Rauschen und anderen erscheinenden Signalen, welche die festgesetzte Schwelle nicht überschreiten. Die bereinigten Signale werden dann durch eine Verbindung 24a zu der Neutronenzählungs-Hardware 26a geleitet.
Die Neutronenzählungs-Hardware 26a umfasst eine reine Zählung der gesamten nachgewiesenen Neutronen, TNC, und eine Neutronenkoinzidenz-Zählung, NCC (welche Neutronen bestimmt, die innerhalb ausreichend großer Nähe zueinander ankommen, um Neutronen auszumachen, die aus demselben Spaltungsereignis entstehen).
Die Ergebnisse aus der Zählungs-Hardware 26a werden für eine weitere Begutachtung und Darstellung an den Rechner 28 geliefert.
Signale von dem anderen Ort 3b werden auf identische Weise gehandhabt, aber durch getrennte Einheiten. Eine große Zahl anderer Detektoren kann einen Teil des Gesamtinstruments/ Systems bilden, wobei jeder auf identische Weise durch getrennte Einheiten gehandhabt wird.
Ergebnisse aus den anderen Zählstufen 26b usw. werden für eine gemeinsame Begutachtung, einen Vergleich oder dergleichen ebenfalls in den Rechner 28a eingegeben.
Wenn möglich, werden die Vorverstärker 14a, 14b von einer gemeinsamen EHT-Stromversorgung 16 mit Strom versorgt, und die Diskriminatoren 22a, 22b, und die Impulsformungsverstärker 20a, 20b und Vorverstärker 14a, 14b werden durch eine gemeinsame LT-Stromversorgung 30 mit Strom versorgt.
Die komplexere Hardware, welche diese verschiedenen Schritte durchführt, ist ausreichend von den aktiven Orten 3a, 3b usw. im Anlagenbereich 6 für einen Schutz, leichten Zugang zur Wartung und zum Ersatz getrennt.
Zusätzlich ist die Anordnung und Funktionsweise der Hardware so ausgelegt und maßgeschneidert, dass sie die Signale, welche sie empfängt, im speziellen Hinblick daraufhin handhabt, dass durch ihre Hardware die gewünschte Information erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine radikale Abweichung von derzeitigen Trends in der Industrie dar, indem sie ein System bereitstellt, das dazu dienen soll, Signale, auf die man in einer Vielfalt von verschiedenen Instrumentenarten trifft, unter Verwendung einer verträglichen Ausrüstung, welche für eine leichte Modifikation zugänglich ist, wenn dies für alternative Zwecke erforderlich ist, zu handhaben und zu verarbeiten. Das System stellt auch eine Abweichung von derzeitigen Trends dar, indem es zusätzliche Komponenten zu den Detektoren in der Nähe der Detektoren bereitstellt. Aus diesen allgemeinen Änderungen entstehen signifikante technische und wirtschaftliche Vorteile zusammen mit Vorteilen aus spezielleren Merkmalen der Erfindung.
Allgemein stellt das System Detektoren an einem Ort bereit, wie es für die Überwachungsaufgabe erforderlich ist. Jeder der Detektoren ist mit einem daran angebrachten Verstärker für dessen Signale versehen. Die Verstärker sind klein und preiswert, sind aber ausreichend, um eine sofortige Verstärkung der Signale zu ergeben und so die komplizierte Hardware zu vermeiden, um sie gegen Interferenz zu schützen.
Eine Zwischenstufe wendet etwas anfängliche Verwaltung der Signale an, um an dem Signal eine Detektor-Adresse anzubringen und, falls erforderlich, wenn eine Anzahl von äquivalenten Verwaltungsstufen verwendet wird, eine Verwaltungsstufen-Adresse anzubringen. Die Verwaltungsstufe oder -stufen können an den Signalen auch eine Energieniveau-Adresse anbringen, um die Energie des nachgewiesenen Ereignisses anzuzeigen. Dies ermöglicht, dass alle Signale in einer einzigen Verbindung, einer seriellen Verbindung, ohne Verlust an Information vereinigt werden. Die serielle Verbindung verringert die Verkabelungsanforderungen, indem sie die Notwendigkeit für parallele Verbindungen vermeidet. Der erste Teil der anschließenden Verarbeitungsstufe fügt zu den Signalen eine Zeit- und Ereignisinformation unter Verwendung von Zeit-Markierung hinzu, was eine Verarbeitung auf der Basis von Computer-Software erleichtert. Die Verarbeitung selbst kann dann leicht und auf einer Anzahl von Wegen unter Verwendung der Software und der detaillierten Information, die man über die Ereignisse besitzt, durchgeführt werden.
Der Aufbau des Systems, um auf diese Weise zu arbeiten, macht es potentiell für die Bereitstellung einer Anzahl von spezifischen Instrumenten durch die Verwendung desselben zugrunde liegenden allgemeinen Systems anwendbar. Dies hat deutliche Kosteneinsparungsvorteile. Diese Vorteile werden erzielt, ohne dass die Anwendbarkeit der allgemeinen Systeme auf einfache Instrumentenfälle aus Kostengründen beeinträchtigt wird und ohne dass die Anwendbarkeit der allgemeinen Systeme auf komplexe Instrumentenfälle aus Gründen der technischen Fähigkeit beeinträchtigt wird.
Um die Vorteile des neuen Gesamtsystems zu erzielen, sind eine Anzahl von einzelnen Teilen des Systems entworfen und optimiert worden, was noch weitere Vorteile zur Folge hat. Die Teile des Systems werden nachstehend als in Kombination miteinander verwendet beschrieben, aber es sollte anerkannt werden, dass signifikante Vorteile aus ihrer einzelnen Verwendung ohne die anderen Teile entstehen.
Ein überarbeiteter Detektoraufbau zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist in 2 veranschaulicht. Der Detektoraufbau, der in großer Nähe zu der zu überwachenden Umgebung vorgesehen ist, weist das Merkmal des Detektor 500 selbst und eines Verstärkers 502 auf, der an einem Ende des Detektors 500 angebracht ist. Die Einführung einer zusätzlichen Apparatur im Kontakt mit oder in Nähe zu der feindlichen Umgebung stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber der Praxis des Standes der Technik dar.
Der Detektor 500 ist von einer Art, die geeignet ist, Signale als Antwort auf einen Nachweis der betreffenden Emissionsform oder des betrennten Nebenprodukts zu erzeugen.
In dem vorliegenden Beispiel ist der Detektor 500 ein Neutronendetektor und spezieller ein proportionaler ³He-Detektor. Der Detektor 500 und die ihn umgebenden Materialien 504 können abgewandelt werden, um einen Nachweis von Neutronen mit der gewünschten Energie zu ergeben, abhängig von der Anwendung des Instruments.
Der Detektor 500 ist mit einem positiven Schraubengewinde 506 versehen, das mit einem entsprechenden negativen Gewinde 508 am Verstärker 502 zusammenarbeitet. Der Verstärker empfängt die Detektorsignale entlang einer Verbindung 510, einer Hochspannungs-Leistungsversorgung durch eine Verbindung 512 und eine Niederspannungs-Leistungsversorgung durch eine Verbindung 514. Die Signale mit sehr niedrigem Pegel, die in dem Detektor 500 entstehen, werden in dem Verstärker 502 signifikant verstärkt und werden unter Verwendung einer Verbindung 516 an nachfolgende Stufen ausgegeben. Die Ausgabeverbindung 516 und die Leistungsversorgungen 512, 514 sind in einem einzigen Kabel mit mehreren Adern vorgesehen, welches durch ein Schraubanschlussstück 520 mit dem Verstärker 502 verbunden ist.
Es wurde gefunden, dass die Verstärkung, die von dem Verstärker 502 am Detektor 500 geliefert wird, signifikante Vorteile bei der Verringerung von Problemen mit Rauschen und Interferenz aufweist, die in den Verbindungen entstehen, welche die Detektoren 500 mit dem Rest des Systems verbinden. Zusätzlich wurde gefunden, dass die Verstärkung des Signals, bald nachdem es entsteht, auf diese Weise das Erfordernis für superabgeschirmte Kabel beseitigt, welche die Detektoren mit der anschließenden und entfernten komplizierten Verstärkungsstufe des Standes der Technik verbinden. Dies stellt eine deutliche Kosteneinsparung bezüglich des superabgeschirmten Kabels und der superabgeschirmten Anschlüsse dar, die nicht mehr erforderlich sind, und vereinfacht auch die Installierung und Wartung des Systems.
Ein Signal-Verwaltungssystem, welches die allgemeinen Änderungen bei dem oben beschriebenen Überwachungssystem erleichtert, ist in 3 veranschaulicht.
Die sogenannte "Angelpunkts"-Einheit ist über ein Kabel mit mehreren Adern 518 durch Anschlüsse 540 mit einem Detektor 500, wie oben beschrieben, verbunden. Acht Detektoren 500, entsprechende Verstärker 502, Kabel 518 und Anschlüsse 540 sind veranschaulicht, aber jede beliebige Zahl könnte bereitgestellt werden, wobei 16 oder weniger bevorzugt sind, wie der gezeigte Achter-Aufbau.
Jeder der Anschlüsse 540, der einem Signalkanal entspricht, ist mit einem Diskriminator 542 und einer optischen Anzeige 544 von Neutronen-erzeugten Signalen in diesem Kanal versehen. Die Diskriminatoren 542 überführen das empfangene analoge Signal in ein digitales Ausgangssignal. Die Komponente, welche die Diskriminatoren 542 trägt, trägt auch einen Adressen-Verkoder 546. Der Adressen-Verkoder fügt zu einem Signal, das aus einem Detektor 500 empfangen wird, eine 3 oder 4 Bit-Detektor-Adresse hinzu.
Eine einzige Eingangsverbindung 548, die alle Detektorsignale vereinigt, wird dann in die serielle Verbindungsschnittstelle 550 eingespeist. Die serielle Verbindungsschnittstelle 550 ermöglicht, dass eine Anzahl von Funktionen durch Eingangssignale aus entfernten Orten gesteuert werden, wie nachstehend beschrieben. Zusätzlich fügt die serielle Verbindungsschnittstelle 550, bevor die Signale zu nachfolgenden Stufen übertragen werden, zu dem Signal und der Detektor-Adresse eine 4 oder 5 Bit-Angelpunkt-Adresse hinzu. Über die serielle Verbindung 552 ist die serielle Verbindungsschnittstelle 550 und daher ihr Angelpunkt mit anderen Angelpunkten verkettet, was so ermöglicht, dass alle Signale von allen Detektoren des Systems in nachfolgenden Stufen zusammen verarbeitet werden. Die serielle Verbindung 552 trägt die ganze Signal- und Adressen-Information über die Detektoren dieses Angelpunkts und anderer Angelpunkte zu nachfolgenden Stufen.
Zu jedem Signal kann durch eine gemeinsame Einheit, nachdem die Signale vereinigt worden sind, oder durch getrennte Einheiten für jeden Kanal vor der Vereinigung eine Ereignisenergie-Adresse hinzugefügt werden. Auf beide Weisen liefert diese Adresse eine Darstellung der Energie des Ereignisses, um sich mit der Orts-Adresse und der Zeit-Information fortzupflanzen.
Leistung wird dem Angelpunkt über eine Hauptverbindung 554 zugeführt. Hochspannungs- und Niederspannungs-Leistung werden jedem der Detektoren 500 über eine von sich aus linear ansteigende EHT-Einheit 543 zugeführt, die unter der Regelung der seriellen Verbindungsschnittstelle 550 steht.
Die serielle Verbindungsschnittstelle 550 kann auch die Schwellenwerte für die Diskriminatoren 542 einstellen.
Um die Überwachung der Signalkanäle zu erleichtern, sind parallele Ausgänge 556 vorgesehen. Diese Ausgänge ermöglichen auch, dass das System mit vorhandener Zählelektronik verbunden wird, falls gewünscht, und/oder ermöglichen die Bereitstellung von diagnostischen oder Verifikationssignalen.
Die gesamte Angelpunkts-Einheit ist elektromagnetisch Kompatibilitäts-(EMK-)abgeschirmt, um Interferenz und Rauschen zu verringern. Der Angelpunkt ist gewöhnlich in einem zugänglichen Bereich der Anlage angebracht, aber dabei kann es sich ohne Problem um eine deutliche Entfernung von den Detektororten und ähnlich eine deutliche Entfernung von anschließenden Stufen des Systems handeln.
Die serielle Verbindung, im Allgemeinen 16 Bit, kann eine sehr hohe Datengeschwindigkeit unterbringen. Beispielsweise sind serielle Verbindungen, die eine Lieferung von 1 Gigabit/s oder mehr bieten (ein Maximum von 100 MBytes/s), verfügbar. Da die Systeme Spitze-Spitze-Systeme sind, sind sie zusätzlich nicht mit dem Overhead eines Netzwerk-Protokolls belastet.
Die Organisation der Signal-Verwaltung auf diese Weise bedeutet, dass alle Leistung, die dem System zugeführt wird, in die Angelpunkts-Einheiten integriert wird, was so Verbindungsleitungen entfernt. Zusätzlich ermöglicht die serielle Verbindung eine große Verringerung der Zahl an Kabeln, die verwendet wird, um das System mit anschließenden Stufen zu verbinden, bis hinunter auf eins.
Ein Signal-Verarbeitungssystem, das die allgemeinen Änderungen des oben beschriebenen Überwachungssystems erleichtert, ist in 4 veranschaulicht. Dieses besteht aus einer Zeit-Markerstufe 602 und der tatsächlichen Rechenstufe 604 wobei die beiden über einen PCI-Bus 605 verbunden sind.
Der Zeit-Marker 602 empfängt Signal-, Detektor-Adressen- und Angelpunkts-Adressen-Eingaben über die serielle Verbindung 552. Diese treten in, die Zeit-Markierungsschaltungskarte 603 ein, und es wird ihnen eine geeignete Ereigniszeit, eine 24 Bit-Zahl, unter Steuerung des langen Zählwerks 606 zugeordnet, welches von einem 4 MHz-Oszillator 607 angetrieben wird. Das Signal, die Detektor-Adresse, die Angelpunkts-Adresse und die Zeitinformation werden dann zu einem Datenausgabe-Puffer 608 geleitet, bevor sie in den PCI-Bus 605 und weiter in die Rechenstufe 604 eintreten. Die Zeit-Markierung kann durch eine relativ kleine Einheit, die beispielsweise als eine Schaltungskarte in einen PC oder Laptop-Computer passt, oder als selbständige Einheit vorgesehen sein.
Der Betrieb der Rechenstufe 604 hängt von der Komplexität des Systems ab. 5 veranschaulicht ein relativ einfaches System, das erfordert, dass nur eine geringe Zahl von Detektoren betrieben wird. In diesem Fall werden die Signale an den Detektoren 700 erzeugt, durch die angebrachten Verstärker 702 verstärkt und zu dem Angelpunkt 704 übertragen. Der Angelpunkt 704 bringt die Detektor-Adressen-Einzelheiten an und vereinigt alle Signale, um sie über eine serielle Verbindung 706 zu einer Zeit-Markierungsschaltungskarte 708 zu leiten. Die Daten werden von der Zeit-Markierungsschaltungskarte 708 durch einen PCI-Bus 710 zu einem Prozessor 712, wie einem Pentium-Prozessor, geleitet, welcher das Zählverfahren in Echtzeit durchführt. Als Alternative kann der PCI-Bus 710 mit einer digitalen Signalverarbeitungssteckkarte verbunden sein.
Das Zählverfahren wird durch einen Algorithmus bewirkt, welcher, selbst wenn er in C++ programmiert ist, genügend Durchsatz aufweist, um eine Neutronen-Koinzidenzzählung zu liefern. Andere Neutronenzählungs-Arbeitsgänge, wie eine Zeit-getorte Skalierung (TGS) oder Gesamt-Neutronenzählung (TNC) oder Multiplizität oder Bildgebungstechniken, erfordern im Allgemeinen weniger Durchsatzkapazität.
Wenn größere Zahlen von Detektoren gehandhabt werden müssen oder das System andere Funktionen gleichzeitig mit der Neutronenzählung durchführen muss, wird die Verarbei tungsfähigkeit erhöht, indem ein zweiter Prozessor 714, wie ein Pentium-Prozessor, auf demselben Baugruppenträger bereitgestellt und durch deren jeweilige PCI-Busse 710, 716 über eine Ethernet-Verbindung verbunden wird. Im Allgemeinen würde der zweite Prozessor 714 dann verwendet werden, um den Zählalgorithmus auszuführen, wobei der erste Prozessor 712 die anderen Funktionen ausführt. Eine derartige Ausführungsform ist in 6 veranschaulicht und zeigt klar an, wie es das System ermöglicht, dass eine erhöhte Fähigkeit auf dem oben beschriebenen System von 5 auf vollständig kompatible Weise unter Verwendung leicht bewirkter Schnittstellen und preiswerter Hardware aufgebaut wird. Eine derartige Verarbeitung ist unter Verwendung eines Laptop-Computers als erstem Prozessor möglich, wobei der zweite Prozessor von einer Einheit ähnlicher Größe bereitgestellt wird. Dies erläutert klar die kompakte Natur der Verarbeitungsseite der Systeme, eine wichtige Überlegung mit Bezug auf eine temporäre und tragbare Verwendung.
Für besonders große Systeme, z. B. die Überwachung einer großen Zahl von Orten in einer Verfahrensanlage, und/oder für komplexere Systeme, z. B. wenn eine Anzahl von verschiedenen Detektor-Typen oder Detektor-Einsätzen verwendet würde, kann ein noch fähigeres System auf der Grundlage des gleichen allgemeinen Systems verwendet werden. Wie in 7 veranschaulicht, stellt das System nun eine Reihe von Sätzen von Detektoren 800 bereit, die in Angelpunkte 802 und dann in Verarbeitungsstufen 804 einspeisen. Die Prozessoren in diesen Stufen 804 führen die Echtzeit-Neutronenzählungs-Algorithmen durch. Die Erweiterung der Fähigkeit der Systeme stammt von der Verknüpfung der Ergebnisse aus diesen Stufen 804 über eine Ethernet-Verbindung 808 mit der zentralen Verarbeitungsstufe 806. Die zentrale Verarbeitungsstufe 806 kann Kollations-, Speicherungs-, Anzeige- und andere Funktionen ausführen, wobei man die Art der Information berücksichtigt, die von den örtlich verschiedenen und potentiell auf andere Weise verschiedenen Detektoren 800 der verschiedenen Angelpunkte 802 geliefert wird. Gegebenenfalls kann das System mit Mitteln versehen sein, um die Zeiten, die durch die Zeit-Markierungsschaltungskarten der verschiedenen Verarbeitungsmittel zugeordnet worden sind, zu synchronisieren.
Im Allgemeinen können bei allen Systemen ohne technische Schwierigkeiten die Verbindungen von Detektor zu Angelpunkt lang sein, 100 m+, und die Verbindungen von Angelpunkt zu Verarbeitungsstufe (Kupferdraht und/oder Faseroptik) können sehr lang sein, 1 km+.
Die Teile des Systems bieten deutliche Vorteile als solche, miteinander oder ohne einander, ebenso wie sie zum Erfolg der Gesamt-Überwachungssystem-Änderungen beitragen.
Zusätzlich zur Verringerung der Kosten der Einheit und der Kosten des Entwurfs weiterer Einheiten, indem man sich gegen den Trend der für spezielle Situationen spezialisierten Einheiten richtet, stellt das nun vorgeschlagene Überwachungssystem deutliche weitere Vorteile bereit, wenn es als Ganzes oder mit Bezug auf einzelne Teile desselben genommen wird. Diese Vorteile schließen ein:

i) Vermeidung der Notwendigkeit für superabgeschirmte Kabel und Verbindungsglieder zwischen Detektoren und Vorverstärker;
ii) verringerte Interferenz, die in dem Signal entsteht, aufgrund des Verstärker-Aufbaus und des gesamten Systemaufbaus;
iii) verringerter Einfluss von Interferenz aufgrund einer frühen Verstärkung der Signale;
iv) vermeidet die Verwendung von langen Kabellängen mit entsprechender Signalverschlechterung und entsprechendem Signalverlust;
v) vermeidet die Notwendigkeit für getrennte Hardware, um getrennte Signalkanäle zu verarbeiten, was so die Kosten verringert;
vi) verringert die Zahl der Kabel, die zwischen dem allgemeinen Bereich, der die Detektoren enthält, und dem Signalverarbeitungsbereich gelegt werden müssen;
vii) Stromversorgungen für das System sind vollständig integriert, was so die Notwendigkeit für eine Anordnung von Verbindungsleitungen vermeidet, v
iii) die Bereitstellung von leicht durch Software-Änderungen geänderten Zähl- oder anderen Funktionen ohne das Erfordernis von Hardware-Änderungen;
ix) das System erfordert wenig Raum;
x) das System weist ein leichteres Gewicht auf und ist tragbarer;
xi) das System kann verwendet werden, um in situ mit minimaler Modifikation der existierenden System-Komponenten existierende Systeme zu ersetzen und/oder existierende Systeme zu ergänzen;
xii) das System ist für einen Betrieb mittels einer Laptop oder tragbaren Rechnereinheit geeignet;
xiii) die Diskriminator-Schwellen können durch den Rechner eingestellt und variiert werden;
xiv) eine Zähl-Anzeige nahe bei den Detektoren ist für diagnostische Zwecke vorgesehen;
xv) das System ist bezüglich seiner Komponenten mehr modular, was eine einfache Verbesserung ermöglicht, wenn einzelne Komponenten verbessert werden;
xvi) eine verbesserte technische Spezifikation bezüglich verfügbarer Kanäle, Parameter-Variabilität und -Steuerung, verringerte Totzeit, verbesserte Leichtigkeit des Fernbetriebs, Unterbringung hoher Zählgeschwindigkeiten;
xvii) die Fähigkeit, Signale an der Detektor-Einheit und/oder den Signal-Verwaltungsmittel- und/oder Signal-Verarbeitungsmittel-Stufen für eine Verifikation, Diagnose und andere Zwecke abzuzweigen;
xviii) die Fähigkeit, das System leicht mit existierenden Zählsystemen zu verbinden;
xix) die Fähigkeit, leicht System-Statusüberprüfungen durchzuführen; xx) die Fähigkeit, System-Gesundheitsüberprüfungen leicht und gründlich durchzuführen;
xxi) die Anwendung von verträglichen Leistungsniveaus und anderen Bedingungen bei allen Teilen durch die Verwendung von integrierten Stromversorgungen;
xxii) die Fähigkeit, die gesammelten Daten zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufzurufen und erneut zu analysieren;
xxiii) die Fähigkeit, verschiedene Variablen und Kriterien unter Verwendung von Software auf dieselben Daten anzuwenden, um deren Wirkung zu bestimmen.

Gleichzeitig stellt die Erfindung immer noch ein System bereit, welches:

i) komplexe, teure oder Wartung erfordernde Komponenten von der feindlichen Umgebung trennt;
ii) die Komponenten des Systems, einschließlich derjenigen, die in feindlichen Umgebungen eingesetzt werden müssen, sind leicht einzusetzen.

Ebenso, wie sie zur Verwendung in Neutronen-Zählsystemen, wie denjenigen, die für eine Bestandskontrolle verwendet werden, auf welche in der obigen Beschreibung die Betonung gelegt wurde, geeignet ist, ist die vorliegende Erfindung auch zur Verwendung bei anderen Zählungs- und Ereignis-Überwachungssituationen geeignet. Das Folgende liefert einige Beispiele für derartige Möglichkeiten, ist aber auf keine Weise erschöpfend.
Kritikalitäts-Überwachungsinstrumente
Diese Instrumente, wie das CIDAS-System, das von der Anmelderin angeboten wird, sollen eine sichtbare und hörbare Warnung vor Kritikalitäts-Ereignissen geben, sollten diese stattfinden. Dies wird durch eine Anordnung von Gamma-Detektoren erzielt, die in dem ganzen Bereich angeordnet sind, in dem eine Kritikalität auftreten könnte. Die Detektoren sind mit einem Alarmauslösungssystem und anderen Verarbeitungsfunktionen an einem zentralen Ort verdrahtet. Ein wichtiges Merkmal derartiger Systeme ist die Information, die sie liefern können, nachdem ein Ereignis stattgefunden hat, um die Natur des Ereignisses, die betroffenen Bereiche und andere Informationen zu erfassen. Ein System der vorliegenden Erfindung ist ideal geeignet, um dies zu erzielen, da es ermöglicht, dass große Anordnungen von Detektoren erfolgreich betrieben werden, wobei Detektorspezifische und Zeit-spezifische Information mit sehr hohen Geschwindigkeiten erhalten und für eine zukünftige Verwendung gespeichert wird.
Überwachungsinstrumente für große Gebiete
Eine Langzeitlagerung, eine Anlageneinmottung und andere Anwendungen erfordern die Überwachung von großen Gebieten bezüglich sich verändernder Emissionspegel und/oder -muster. Derartige Systeme verwenden allgemeine Gebietsüberwachungsgeräte, die ihre Information an zentrale Orte zur Verarbeitung weiterleiten. Eine große Vielfalt von Detektoreinheiten kann in derartigen Fällen verwendet werden, einschließlich Szintillatoren. Wiederum ist die vorliegende Erfindung ideal für derartige Systeme bei der Datensammlung und -verarbeitung geeignet, selbst wenn der Nachweis in einem von Emissions-Nebenprodukten anstelle der Emission selbst besteht.
Untersuchungsinstrumente für einen einzigen Ort
Gewisse Instrumente sollen relativ kleine Orte überwachen, potentiell mit der Absicht, eine sehr detaillierte Information zu erhalten. Ein derartiges Instrument ist das DISPIM-Überwachungsinstrument der Anmelderin. Dieses verwendet eine signifikante Zahl von Neutronen-Detektoren, die in großer Nähe zu dem untersuchten Ort, wie einer Glove-Box, angeordnet sind. Es werden Neutronen-Zählungen und Multiplizitäts-Zählungen vorgenommen, und die Ergebnisse werden verarbeitet, um eine Information über den Pegel und die Verteilung von Neutronenquellen innerhalb des Orts zu erhalten. Die oben beschriebenen einfachen Formen der Erfindung sind für diese Datensammlung und Verarbeitungsanforderung geeignet, mit der Möglichkeit, eine Anzahl derartiger Instrumente unter Verwendung der oben beschriebenen komplexeren Systemstrukturen miteinander zu verbinden.

Claims

Ereignis-Überwachungssystem, bei dem die Ereignisse Neutronen sind, wobei das Ereignis-Überwachungssystem umfasst: eine Vielzahl von Detektoreinheiten (500), wobei wenigstens eine der Detektoreinheiten einen Detektor für die zu überwachenden Ereignisse und einen Verstärker (502) zur Verstärkung von durch den Detektor erzeugten Signalen umfasst; eine Signal-Verwaltungseinheit, wobei die Signal-Verwaltungseinheit die verstärkten Signale von den Detektoren empfängt, eine Hinzufügeeinheit zum Hinzufügen einer Kennzeichnung derjenigen Detektoreinheit, von welcher die Signale stammen, zu den Signalen und einen Kombinator (548) zur Kombination der Signale nach dem Hinzufügen der Kennzeichnung; eine serielle Verbindung (550, 552) zur Übertragung der kombinierten Signale von der Signal-Verwaltungseinheit zur einer Signal-Verarbeitungseinheit; und eine Signal-Verarbeitungseinheit, wobei die Signal-Verarbeitungseinheit einen Signal-Empfänger für die kombinierten Signale umfasst, welche die Kennzeichnung der Detektoreinheit aufweisen, einen Zeit-Marker (602) zum Anbringen einer Kennzeichnung des Zeitpunktes der Erzeugung des Signals durch die Detektoreinheit an dem Signal und einen Rechner (604) zur Verarbeitung der Signale unter Verwendung einer Software, um eine Information über die Signale oder die Ereignisse, für die diese stehen, zu erzeugen, wobei beim Verarbeiten der Signale die Zeitpunkt- und Detektorenheit-Kennzeichnungen, die diese Signale haben, verwendet werden.
System nach Anspruch 1, bei welchem der Signal-Verstärker an dem Detektor angebracht ist.
System nach Anspruch 1, bei welchem eine Kennzeichnung der Neutronenenergie zu den Signalen die von den Detektoren erzeugt werden, hinzufügt wird.
System nach Anspruch 3, bei welchem die Kennzeichnung der Neutronenenergie durch die Signal-Verwaltungseinheit hinzufügt wird.
System nach Anspruch 3, bei welchem die Kennzeichnung der Neutronenenergie hinzufügt wird, bevor die Signale kombiniert werden, um die kombinierten Signale zu bilden.
Ereignis-Überwachungssystem, bei welchem die Ereignisse aufgrund einer Emission von radioaktivem Material entstehen, wobei das Ereignis-Überwachungssystem umfasst: eine Vielzahl von Detektoreinheiten (500) für die Ereignisse, wobei jede Detektoreinheit ein Ausgangssignal als Antwort für ein durch den Detektor detektiertes Ereignis erzeugt; eine Signal-Verwaltungseinheit, welche derart angeordnet ist, daß sie Ausgangssignale der Detektoreinheiten als Eingangssignale empfängt, und welche derart angeordnet ist, daß sie Ausgangssignale der Signal-Verwal tungseinheit erzeugt; und eine Signal-Verarbeitungseinheit, welche derart angeordnet ist, daß sie Ausgangssignale der Signalverwaltungseinheit als Eingangssignale empfängt, wobei die Signal-Verwaltungseinheit die Signale verarbeitet und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die Charakteristik der überwachten Ereignisse kennzeichnet; wobei die Signal-Verwaltungseinheit eine Kennzeichnungs-Hinzufügeeinheit (546) umfasst, um zu den Ausgangssignalen der Detektoreinheiten eine Kennzeichnung derjenigen Detektoreinheit zu addieren, von welcher das Ausgangssignal stammt, wobei das kombinierte Signal das Ausgangssignal der Signal-Verwaltungseinheit bildet.
System nach Anspruch 6, bei welchem die Signal-Verwaltungseinheit umfasst: eine Vielzahl von Anschlüssen (540) zum Empfang zu verwaltender Signale; eine Kennzeichnungs-Hinzufügeeinheit zum Hinzufügen einer Adresse zu den empfangenen Signalen, wobei die Adresse den Anschluß festlegt, der dasjenige Signal empfängt, zu welchem die Adresse hinzufügt wird; und einen oder mehrere Anschlüsse, durch welchen oder welche die mit Adresse versehenen Signale ausgegeben werden.
System nach Anspruch 6, bei welchem die Signal-Verwaltungseinheit eine Adresskennzeichnung desjenigen Detektors, von welchem das Signal stammt, und eine Adresskennzeichnung der Signal-Verwaltungseinheit, welche das Signal verwaltet, hinzufügt.
System nach Anspruch 8, bei welchem die Detektoradresse und die Adresse der Signal-Verwaltungseinheit durch dieselbe Hinzufügeeinheit (546) hinzufügt werden.
System nach Anspruch 6, bei welchem ein Kombinator zur Kombination der Ausgangssignale eines oder mehrerer Detektoren vorgesehen ist, wobei die kombinierten Signale durch eine serielle Verbindung zu der Signal-Verarbeitungseinheit übertragen werden.
System nach Anspruch 6, bei welchem die Signal-Verarbeitungseinheit umfasst: einen oder mehrere Anschlüsse (540) zum Empfang von Eingangssignalen, wobei die Eingangssignale eine Kennzeichnung des Ursprunges der Signale umfassen; einen Zeit-Marker (602) zum Hinzufügen einer Kennzeichnung eines Zeitpunktes zu den Eingangs-Signalen; eine Schnittstelle zur Übertragung der Zeitpunkt-Kennzeichnung und Ursprung-Kennzeichnung umfassenden Signale zu einem Rechner; einen Rechner (604), welcher die Signale verarbeitet, um eine Information über die Signale oder Ereignisse, für die sie stehen, zu erzeugen, wobei die Verarbeitung der Signale für die Zeitpunkt- und Orts-Kennzeichnung, welche diese Signale haben, verantwortlich ist.
Verfahren zur Überwachung von Ereignissen, bei welchem ein Ereignis aufgrund einer Emission durch radioaktives Material entsteht, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Vielzahl von Detektoreinheiten in Detektionsreichweite der Ereignisse, wobei jede Detektoreinheit ein Ausgangssignal als Antwort auf ein von dieser Detektoreinheit detektiertes Ereignis erzeugt; Übertragen der Ausgangssignale der Detektoreinheiten als Eingangssignale zu einer Signal-Verwaltungseinheit, wobei die Signal-Verwaltungseinheit Ausgangssignale erzeugt; und Übertragen der Ausgangssignale der Signal-Verwaltungseinheit als Eingangssignale zu einer Signal-Verarbeitungseinheit, wobei die Signal-Verarbeitungseinheit die Signale verarbeitet und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die Charakteristik der überwachten Ereignisse kennzeichnet; wobei die Signal-Verwaltungseinheit zu den Ausgangssignalen der Detektoren eine Signal-Komponente hinzufügt, welche den Detektors kennzeichnet, von welchem das Signal stammt, wobei die Detektorsignale kombiniert werden und das kombinierte Signal das Ausgangssignal der Signal-Verwaltungseinheit bildet.