RU123957U1

RU123957U1 - DEVICE FOR DETECTION AND IDENTIFICATION OF HIDDEN HAZARDOUS SUBSTANCES UNDER WATER (OPTIONS)

Info

Publication number: RU123957U1
Application number: RU2012136274/28U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Быстрицкий
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Детекторы взрывчатки и наркотиков"
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2013-01-10

Abstract

1. Устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой, содержащее герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, отличающееся тем, что герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним с помощью фланца водонепроницаемым вакуумированным или газонаполненным патрубком, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран, исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.2. Устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой, содержащее герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, отличающееся тем, что герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним с помощью фланца водонепроницаемым вакуумированным или газонаполненным патрубком, выполненным в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран, исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.1. Device for the detection and identification of hidden dangerous substances under water, containing a sealed enclosure in which a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles is located, an α-particle detector, a γ-radiation detector with protection against the flux of labeled monochromatic neutrons, characterized the fact that the sealed container body is equipped with a watertight evacuated or gas-filled pipe connected to it by means of a flange, the axis of which coincides with the direction of the central beam labeled monochromatic neutrons; the pipe is made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal deformations, and the size of its cross section is selected based on the transmission condition of the entire flux of labeled monochromatic neutrons. 2. A device for detecting and identifying hidden dangerous substances under water, containing a sealed enclosure in which a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles is located, an α-particle detector, a γ-radiation detector with protection against the flux of labeled monochromatic neutrons, characterized in that the sealed container body is equipped with a waterproof evacuated or gas-filled pipe connected to it by means of a flange, made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal def rmatsy, and the size of its cross section is selected, based on the transmission conditions the entire flow of labeled monochromatic neutrons.

Description

Полезная модель относится к области исследования материалов радиационными методами с измерением интенсивности эмиссии гамма - квантов, возникающих в результате взаимодействия нейтронов с ядрами вещества, облучаемого потоком нейтронов, в частности для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ (далее OB) - взрывчатых, сильнодействующих, ядовитых и радиоактивных веществ, находящихся под водой, с помощью облучения объекта досмотра быстрыми мечеными нейтронами с измерением спектров гамма-квантов.The utility model relates to the field of materials research by radiation methods with measurement of gamma-ray emission intensity resulting from the interaction of neutrons with the nuclei of a substance irradiated by a neutron flux, in particular for the detection and identification of hidden dangerous substances (hereinafter referred to as OB) - explosive, potent, toxic and radioactive substances under water by irradiating the target with fast tagged neutrons with the measurement of gamma-ray spectra.

Известно устройство для обнаружения и идентификации скрытых ОВ под водой, описанное на сайте http://www.uncoss-project.org, имеющее следующие существенные признаки: герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов.A device for detecting and identifying hidden OM under water is known, described on the website http://www.uncoss-project.org, which has the following essential features: a sealed enclosure, in which a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α particles are placed, a detector α-particles, γ-radiation detector with protection against the flux of labeled monochromatic neutrons.

Все данные существенные признаки есть и в предлагаемых вариантах решения.All these essential features are in the proposed solutions.

При работе данное устройство-прототип устанавливается в воде, непосредственно над объектом досмотра, который может иметь сложную пространственную форму и находиться под углом к поверхности дна водоема. Наличие слоя воды толщиной ~20 см между нейтронным генератором (НГ) и "подозрительным" объектом, заполненным ОВ, приводит к уменьшению интенсивности нейтронного потока, падающего на объект облучения, примерно в 5 раз. Это, в свою очередь, приводит не только к увеличению времени набора статистики, необходимой для четкого обнаружения ОВ, но и к существенному ухудшению отношения сигнал/шум, что может приводить к уменьшению вероятности обнаружения ОВ. Обеспечение минимальной толщины слоя воды между НГ и объектом облучения, имеющим достаточно большие размеры, является сложной задачей. При этом отсутствует эффективная система непосредственно наведения пучка меченых монохроматических нейтронов, создаваемого данным устройством, на объект досмотра. В этом случае устройство может располагаться над исследуемым объектом при определенных фиксированных расстояниях. Следует отметить, что приближение устройства к объекту досмотра с помощью регулирования высоты опор, на которых оно установлено, или использование маневровых двигателей в подводных условиях, особенно при отсутствии прозрачности воды и наличия течения и т.п., может привести к непосредственному контакту с объектом досмотра, что крайне опасно и недопустимо.During operation, this prototype device is installed in water, directly above the screener, which can have a complex spatial shape and be at an angle to the surface of the bottom of the reservoir. The presence of a water layer ~ 20 cm thick between the neutron generator (NG) and the “suspicious” object filled with OM leads to a decrease in the intensity of the neutron flux incident on the irradiated object by about 5 times. This, in turn, leads not only to an increase in the time required for statistics to be clearly detected, but also to a significant deterioration in the signal-to-noise ratio, which can lead to a decrease in the probability of detection of organic substances. Providing a minimum thickness of the water layer between NG and the irradiation object, which is large enough, is a difficult task. However, there is no effective system for directly directing the beam of labeled monochromatic neutrons created by this device to the object of inspection. In this case, the device can be located above the investigated object at certain fixed distances. It should be noted that the proximity of the device to the object of inspection by adjusting the height of the supports on which it is installed, or the use of shunting engines in underwater conditions, especially in the absence of transparency of the water and the presence of flow, etc., can lead to direct contact with the object of inspection , which is extremely dangerous and unacceptable.

Предлагаемая конструкция устройства по обоим вариантам предназначена для решения следующих задач:The proposed device design for both options is designed to solve the following problems:

- обеспечение возможности обнаружения и идентификации ОВ под водой с максимально возможной достоверностью;- providing the ability to detect and identify OM under water with the greatest possible reliability;

- обеспечение простого и достаточно эффективного регулирования расстояния от НГ до поверхности обследуемого объекта;- providing a simple and fairly effective regulation of the distance from the NG to the surface of the object being examined;

- наведение пучков меченых нейтронов на выделенную область досмотра объекта под водой;- guidance of the beams of tagged neutrons to the selected area of inspection of the object under water;

- обеспечение безопасности проведения работ и предотвращение разрушения обследуемого объекта.- ensuring the safety of work and preventing the destruction of the inspected object.

Для решения данных задач по варианту один в устройстве для обнаружения и идентификации скрытых ОВ под водой, содержащем герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, в отличие от прототипа, герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним с помощью фланца водонепроницаемым вакуумированным или газонаполненным патрубком, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.To solve these problems, according to option one, in a device for detecting and identifying hidden OM under water, containing a sealed enclosure that houses a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, an α-particle detector, and a γ-radiation detector with flux protection of labeled monochromatic neutrons, unlike the prototype, the sealed container body is equipped with a waterproof evacuated or gas-filled nozzle connected to it using a flange, the axis of which coincides with board of the central beam of labeled monochromatic neutrons; the nozzle is made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal deformations, and the size of its cross section is selected based on the condition of transmission of the entire flux of labeled monochromatic neutrons.

Для решения данных задач по варианту два в устройстве для обнаружения и идентификации скрытых ОВ под водой, содержащем герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, в отличие от прототипа, герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним с помощью фланца водонепроницаемым вакуумированным или газонаполненным патрубком, при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.To solve these problems, according to option two, in a device for detecting and identifying hidden OM under water, containing a sealed enclosure in which a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, an α-particle detector, and a γ-radiation detector with flow protection are placed labeled monochromatic neutrons, unlike the prototype, the sealed container body is equipped with a watertight evacuated or gas-filled pipe connected to it using a flange, while the pipe is made in in the form of a bellows with the possibility of longitudinal deformations, and the size of its cross section is selected based on the condition of transmission of the entire flux of labeled monochromatic neutrons.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного, принятого за прототип, по варианту один являются следующие - герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним с помощью фланца водонепроницаемым вакуумированным или газонаполненным патрубком, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.Distinctive features of the proposed technical solution from the well-known adopted as a prototype, according to version one, are as follows: the sealed container body is equipped with a waterproof evacuated or gas-filled pipe connected to it using a flange, the axis of which coincides with the direction of the central beam of labeled monochromatic neutrons; the nozzle is made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal deformations, and the size of its cross section is selected based on the condition of transmission of the entire flux of labeled monochromatic neutrons.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного, принятого за прототип, по варианту два являются следующие - герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним с помощью фланца водонепроницаемым вакуумированным или газонаполненным патрубком; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.Distinctive features of the proposed technical solution from the well-known adopted for the prototype, according to option two are the following: - the sealed container body is equipped with a waterproof evacuated or gas-filled pipe connected to it with a flange; the nozzle is made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal deformations, and the size of its cross section is selected based on the condition of transmission of the entire flux of labeled monochromatic neutrons.

Отличие вариантов друг от друга в направлении оси водонепроницаемого патрубка - в первом варианте она совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов, т е. патрубок находится под углом около 45° к корпусу, поскольку, как правило, направление потока меченых монохроматических нейтронов находится под углом близким к 45° относительно рабочей поверхности корпуса, а во втором варианте, как правило, при том же направлении пучка меченых монохроматических нейтронов, ось патрубка практически перпендикулярна рабочей поверхности корпуса, а условие пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов обеспечивается большим диаметром патрубка.The difference between the options in the direction of the axis of the waterproof nozzle is that in the first variant it coincides with the direction of the central beam of labeled monochromatic neutrons, i.e., the nozzle is at an angle of about 45 ° to the body, since, as a rule, the direction of flux of labeled monochromatic neutrons is at an angle close to 45 ° relative to the working surface of the case, and in the second embodiment, as a rule, with the same direction of the beam of labeled monochromatic neutrons, the axis of the nozzle is almost perpendicular to the working surface of the housing, and the condition of the entire flow passing labeled monochromatic neutrons provided by a large diameter pipe.

Благодаря наличию данных отличительных признаков по обоим вариантам достигаются следующие технические результаты:Due to the presence of these distinguishing features for both options, the following technical results are achieved:

1. Наличие водонепроницаемого вакуумированного или газонаполненного патрубка позволяет практически полностью ликвидировать экранирующий слой воды, расположенный между НГ и объектом облучения. В результате этого не происходит ослабления потока меченых нейтронов в направлении объекта досмотра. Это, в свою очередь, приводит к существенному уменьшению времени набора статистики, требуемой для обнаружения ОВ с большой вероятностью.1. The presence of a waterproof evacuated or gas-filled pipe allows you to almost completely eliminate the shielding layer of water located between the NG and the irradiated object. As a result of this, there is no attenuation of the labeled neutron flux in the direction of the screened object. This, in turn, leads to a significant decrease in the time required to collect statistics required for the detection of organic matter with a high probability.

2. Не требуется какая-либо дополнительная система наведения пучка меченых нейтронов на объект облучения, просто конец патрубка подводится как указка к поверхности исследуемого объекта.2. No additional system for pointing a beam of labeled neutrons to the irradiated object is required, just the end of the nozzle is brought as a pointer to the surface of the object under study.

3. Устройство может быть помещено над объектом досмотра на безопасном расстоянии в несколько десятков сантиметров, а непосредственно к объекту может быть выдвинут только патрубок, что полностью исключает возможность соприкосновения устройства с объектом досмотра (в том числе возможна установка на патрубке контактного или металлодетектирующего датчика) и, как следствие, - полностью исключена возможность взрыва, выброса отравляющих веществ и т.п. Соответственно исключена возможность повреждения как объекта досмотра, так и самого устройства.3. The device can be placed above the screened object at a safe distance of several tens of centimeters, and only a pipe can be extended directly to the object, which completely eliminates the possibility of the device coming into contact with the screening device (including the installation of a contact or metal-detecting sensor on the pipe) and as a consequence, the possibility of an explosion, the release of toxic substances, etc., is completely excluded. Accordingly, the possibility of damage to both the object of inspection and the device itself is excluded.

Предлагаемое техническое решение может найти применение в различных конструкциях устройств, предназначенных для обнаружения и идентификации "подозрительных" объектов под водой - мин и других взрывных устройств, сильноядовитых и радиоактивных веществ. Также можно использовать данное устройство и для обнаружения других веществ, содержащих серу, фосфор, хлор, углерод, кислород, азот, марганец, калий, титан и т.п.The proposed technical solution can find application in various designs of devices designed to detect and identify "suspicious" objects under water - mines and other explosive devices, highly toxic and radioactive substances. You can also use this device to detect other substances containing sulfur, phosphorus, chlorine, carbon, oxygen, nitrogen, manganese, potassium, titanium, etc.

Предлагаемое техническое решение поясняется рисунками фиг.1 и 2, на которых изображено предлагаемое устройство соответственно по первому и второму варианту исполнения.The proposed technical solution is illustrated by figures 1 and 2, which depict the proposed device, respectively, in the first and second embodiment.

Изображенное на фиг.1 устройство для обнаружения и идентификации ОВ под водой, содержит герметичный корпус 1, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов (нейтронный генератор) и сопутствующих им монохроматических α-частиц 2, детектор α-частиц (на схеме не обозначен, поскольку встроен в нейтронный генератор), детектор γ-излучения 3 с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов 4. Герметичный корпус 1 устройства снабжен соединенным с ним с помощью фланца 5 водонепроницаемым вакуумированным или газонаполненным патрубком 6 (может быть как соединен своею полостью с внутренним объемом устройства, так и нет), ось 7 которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок 6 выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов. Устройство расположено над объектом досмотра 8 на опорах 9.The device for detecting and identifying OM under water, shown in Fig. 1, contains a sealed housing 1, in which a source of labeled monochromatic neutrons (a neutron generator) and associated monochromatic α-particles 2, an α-particle detector (not shown in the diagram, are placed, since integrated into the neutron generator), a γ-radiation detector 3 with protection against the flow of labeled monochromatic neutrons 4. The sealed housing 1 of the device is equipped with a waterproof evacuated or gas-filled connected to it via a flange 5 pipe 6 (it can either be connected with its cavity to the internal volume of the device, but not), the axis 7 of which coincides with the direction of the central beam of labeled monochromatic neutrons; while the pipe 6 is made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal deformations, and the size of its cross section is selected based on the condition of transmission of the entire flux of labeled monochromatic neutrons. The device is located above the object of inspection 8 on the supports 9.

У устройства на фиг.2 ось 7 патрубка 6 не совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов (ось 7 перпендикулярна корпусу), но за счет большего диаметра патрубка 6, все равно обеспечивается пропускание всего потока меченых монохроматических нейтронов.In the device of FIG. 2, the axis 7 of the nozzle 6 does not coincide with the direction of the central beam of labeled monochromatic neutrons (axis 7 is perpendicular to the body), but due to the larger diameter of the nozzle 6, transmission of the entire flux of labeled monochromatic neutrons is still ensured.

В основном предлагаемое устройство по обоим вариантам работает аналогично прототипу, лишь с той разницей, что после его установки над объектом досмотра 8 на расстоянии в несколько десятков сантиметров (зависит от возможности растяжения сильфона патрубка 6) в направлении последнего выдвигается патрубок 6, свободный конец которого располагается на достаточно близком расстоянии от поверхности объекта досмотра 8 - на расстоянии 5-10 мм. При неточном наведении патрубка 6 на требуемую область объекта досмотра 8 (патрубок 6 направлен мимо требуемой области объекта досмотра 8) устройство переставляется в нужном направлении на необходимое расстояние до объекта досмотра 8. После окончания процедуры размещения устройства относительно объекта досмотра 8 производится включение данного устройства и осуществляется набор требуемой статистики для обнаружения и идентификации ОВ.Basically, the proposed device for both options works similarly to the prototype, only with the difference that after it is installed above the inspection object 8 at a distance of several tens of centimeters (depends on the possibility of stretching the bellows of the pipe 6), the pipe 6 extends in the direction of the latter, the free end of which is located at a sufficiently close distance from the surface of the object of inspection 8 - at a distance of 5-10 mm. With inaccurate guidance of the pipe 6 to the required area of the object of inspection 8 (pipe 6 is directed past the desired area of the object of inspection 8), the device is rearranged in the necessary direction to the required distance from the object of inspection 8. After the procedure for placing the device relative to the object of inspection 8 is completed, this device is turned on and a set of required statistics for the detection and identification of OM.

В случае достаточно больших размеров объекта досмотра 8 производится сканирование его путем перемещение устройства относительно объекта досмотра 8. Сканирование продолжается до тех пор, пока весь объект досмотра 8 не будет обследован.In the case of a sufficiently large size of the object of inspection 8, it is scanned by moving the device relative to the object of inspection 8. Scanning continues until the entire object of inspection 8 is examined.

Claims

1. Device for the detection and identification of hidden dangerous substances under water, containing a sealed enclosure in which a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles is located, an α-particle detector, a γ-radiation detector with protection against the flux of labeled monochromatic neutrons, characterized the fact that the sealed container body is equipped with a watertight evacuated or gas-filled pipe connected to it by means of a flange, the axis of which coincides with the direction of the central beam labeled monochromatic neutrons; the pipe is made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal deformations, and the size of its cross section is selected based on the transmission condition of the entire flux of labeled monochromatic neutrons.

2. Device for the detection and identification of hidden hazardous substances under water, containing a sealed enclosure that houses a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, an α-particle detector, a γ-radiation detector with protection from the flux of labeled monochromatic neutrons, characterized the fact that the sealed container body is equipped with a watertight evacuated or gas-filled pipe connected to it by means of a flange, made in the form of a bellows with the possibility of longitudinal formations, and the size of its cross section is selected based on the condition of transmission of the entire flux of labeled monochromatic neutrons.