RU133944U1 - RADIATION MONITOR - Google Patents

RADIATION MONITOR Download PDF

Info

Publication number
RU133944U1
RU133944U1 RU2013115050/28U RU2013115050U RU133944U1 RU 133944 U1 RU133944 U1 RU 133944U1 RU 2013115050/28 U RU2013115050/28 U RU 2013115050/28U RU 2013115050 U RU2013115050 U RU 2013115050U RU 133944 U1 RU133944 U1 RU 133944U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power supply
moderator
thickness
radiation monitor
neutron
Prior art date
Application number
RU2013115050/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Валентинович Шумаков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority to RU2013115050/28U priority Critical patent/RU133944U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU133944U1 publication Critical patent/RU133944U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Радиационный монитор, содержащий детекторы на основе газовых счетчиков, помещенных в замедлитель нейтронов, и содержащий схему высоковольтного питания детекторов, усилитель импульсов, дискриминатор и аналого-цифровой преобразователь, соединенный с ними блок питания и управления с узлом низковольтного питания электронных схем, электронную систему обработки сигналов, световую и звуковую сигнализацию, отличающийся тем, что блоки детектирования установлены в зоне минимальной чувствительности радиационного монитора и содержат, по крайней мере, один счетчик на основе изотопаВ, прикрытый замедлителями нейтронов, из полиэтиленовых пластин с лицевой и тыльной стороны, при этом толщина замедлителя с лицевой стороны 2-3 см, а толщина замедлителя с тыльной стороны более 4 см.A radiation monitor containing detectors based on gas meters placed in a neutron moderator, and containing a high-voltage power supply for the detectors, a pulse amplifier, a discriminator and an analog-to-digital converter, a power supply and control unit connected to them with a low-voltage power supply for electronic circuits, an electronic signal processing system , light and sound alarms, characterized in that the detection units are installed in the zone of minimum sensitivity of the radiation monitor and contain at least at least one counter based on isotope B, covered by neutron moderators, from polyethylene plates on the front and back sides, while the thickness of the moderator on the front side is 2-3 cm, and the thickness of the moderator on the back side is more than 4 cm.

Description

Полезная модель относится к области радиационного мониторинга, к контролю несанкционированного перемещения ядерных материалов и радиоактивных веществ.The utility model relates to the field of radiation monitoring, to the control of unauthorized movement of nuclear materials and radioactive substances.

Известен радиационный монитор типа SPM-904 производства компании TSA Systems ltd, содержащий двухстоечный портал, размещенные в портале блоки детектирования γ-излучения и нейтронов на основе органических пластмассовых сцинтилляторов, каждый из которых содержит узел высоковольтного питания детекторов, усилитель импульсов, дискриминатор и аналого-цифровой преобразователь, соединенный с ними блок питания и управления, содержащий узел низковольтного питания электронных схем, электронную систему обработки сигналов, узел световой и звуковой сигнализации. Каталог компании TSA Systems ltd. Longmont, СО 80502, 1995. Аналог.Монитор имеет большой порог обнаружения, большие габаритные размеры, большую массу, большую стоимость.Known radiation monitor type SPM-904 manufactured by TSA Systems ltd, containing a two-rack portal located in the portal blocks of detection of γ-radiation and neutrons based on organic plastic scintillators, each of which contains a node for high-voltage power detectors, pulse amplifier, discriminator and analog-to-digital a converter, a power and control unit connected to them, comprising a low-voltage power unit of electronic circuits, an electronic signal processing system, a light and sound signal unit lizings. Catalog of TSA Systems ltd. Longmont, СО 80502, 1995. Analogue. The monitor has a large detection threshold, large overall dimensions, large mass, and high cost.

Известен радиационный монитор, предназначенный для регистрации радиоактивных излучений, при перемещении через него ядерных материалов и радиационно-опасных веществ. Монитор, содержит блок детектирования нейтронного излучения из счетчиков медленных нейтронов, выполненных на основе 3Не, блок детектирования гамма-излучения, датчики обнаружения объекта, а также выносной блок с пультом управления с микро-ЭВМ, сирену и исполнительное устройство, а также модем для передачи информации о результатах детектирования. Пешеходный радиационный монитор гамма-нейтронного излучения КСАР1У.031-ДОЗОР, ФГУП НТЦ «Ядерно-физические исследования». Рекламный проспект.Прототип.Known radiation monitor designed to record radioactive emissions when moving through it nuclear materials and radiation-hazardous substances. The monitor contains a block for detecting neutron radiation from slow neutron counters made on the basis of 3 He, a block for detecting gamma radiation, sensors for detecting an object, as well as a remote unit with a control panel with a microcomputer, a siren and an actuator, as well as a modem for transmitting information about the results of detection. Pedestrian radiation monitor of gamma-neutron radiation KSAR1U.031-DOZOR, Federal State Unitary Enterprise STC "Nuclear Physics Research". Advertising brochure. Prototype.

Недостатком прототипа является большой порог обнаружения по нейтронному излучению материалов, испытывающих спонтанное деление, большой фоновый счет нейтронов, высокое напряжение питания нейтронных детекторов, большая стоимость 3Не-счетчиков и их дефицит.The disadvantage of the prototype is the large threshold for the detection of neutron radiation materials experiencing spontaneous fission, a large background count of neutrons, a high supply voltage of neutron detectors, the high cost of 3 non-counters and their shortage.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и повышение эффективности работы устройства, уменьшение порога обнаружения монитора, повышение надежности.The objective of the utility model is to eliminate these shortcomings and increase the efficiency of the device, reduce the detection threshold of the monitor, increase reliability.

Техническим результатом полезной модели является уменьшение порога обнаружения монитора, повышение надежности.The technical result of the utility model is to reduce the detection threshold of the monitor, increasing reliability.

Технический результат достигается тем, что в радиационном мониторе, содержащем детекторы на основе газовых счетчиков, помещенных в замедлитель нейтронов и содержащем схему высоковольтного питания детекторов, усилитель импульсов, дискриминатор и аналого-цифровой преобразователь, соединенный с ними блок питания и управления с узлом низковольтного питания электронных схем, электронную систему обработки сигналов, световую и звуковую сигнализацию, блоки детектирования установлены в зоне минимальной чувствительности радиационного монитора и содержат, по крайней мере, один счетчик на основе изотопа В, прикрытый замедлителями нейтронов, из полиэтиленовых пластин с лицевой и тыльной стороны, при этом толщина замедлителя с лицевой стороны 2-3 см, а толщина замедлителя с тыльной стороны более 4 см.The technical result is achieved in that in a radiation monitor containing detectors based on gas meters placed in a neutron moderator and containing a high-voltage power circuit of the detectors, a pulse amplifier, a discriminator and an analog-to-digital converter, a power supply and control unit connected to them with a low-voltage electronic power supply unit circuits, electronic signal processing system, light and sound signaling, detection units are installed in the zone of minimal sensitivity of radiation monitors ora and contain at least one counter based on isotope B, covered moderated neutrons from polyethylene plates on the front and back side, wherein the thickness of the retarder on the front side 2-3 cm, and the thickness of the retarder at the rear side of a 4 cm.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1-3.The essence of the utility model is illustrated in figures 1-3.

На фиг.1 схематично представлен радиационный монитор, где:Figure 1 schematically shows a radiation monitor, where:

1 - блоки детектирования размером 400×200×50 мм3; 2 - счетчик на основе изотопа 10 В; 3 и 3а - замедлители нейтронов; в виде полиэтиленовых пластин толщиной 20 и 40 мм, расположенных с лицевой и тыльной стороны блоков детектирования 1; 4 - узел электронных схем; 5 - высоковольтное питание; 6 - усилитель импульсов; 7 - дискриминатор с аналого-цифровым преобразователем; 8 - блок питания и управления; 9 - низковольтный узел питания электронных схем; 10 - электронная система обработки сигналов; 11 - микропроцессорное устройство со световой и звуковой сигнализацией.1 - detection blocks with a size of 400 × 200 × 50 mm 3 ; 2 - counter based on the 10 V isotope; 3 and 3 a - neutron moderators; in the form of polyethylene plates with a thickness of 20 and 40 mm, located on the front and back sides of the detection units 1; 4 - node electronic circuits; 5 - high voltage power; 6 - pulse amplifier; 7 - discriminator with analog-to-digital Converter; 8 - power supply and control unit; 9 - low voltage power supply of electronic circuits; 10 - electronic signal processing system; 11 - microprocessor device with light and sound alarm.

На фиг.2 представлена блок-схема связи составляющих частей радиационного монитора, в процессе его работы на примере одного блока детектирования, где: 1 - блок детектирования; 2 - счетчик на основе изотопа 10 В; 4 - узел электронных схем; 5 - высоковольтное питание; 6 - усилитель импульсов; 7 - дискриминатор с аналого-цифровым преобразователем; 8 - блок питания и управления; 9 - низковольтный узел питания электронных схем; 10 - электронная система обработки сигналов; 11 - микропроцессорное устройство со световой и звуковой сигнализацией.Figure 2 presents a block diagram of the communication of the constituent parts of a radiation monitor, in the process of its operation on the example of one detection unit, where: 1 - detection unit; 2 - counter based on the 10 V isotope; 4 - node electronic circuits; 5 - high voltage power; 6 - pulse amplifier; 7 - discriminator with analog-to-digital Converter; 8 - power supply and control unit; 9 - low voltage power supply of electronic circuits; 10 - electronic signal processing system; 11 - microprocessor device with light and sound alarm.

На фиг.3 представлен счет нейтронов как функция толщины замедлителей 3 и 3а счетчика 2 на основе изотопа, 10 В, расположенных на лицевой стороне (прерывистая кривая) и тыльной стороне (сплошная кривая).3 is a neutron count as a function of the thickness of the retarder 3 and the counter 3 and 2 on the basis of the isotope, 10 disposed on the front side (dashed line) and back (solid line).

Радиационный монитор работает следующим образом:The radiation monitor works as follows:

Включают монитор и осуществляют контроль прибора в автоматическом режиме. Переключают монитор в рабочий режим, в котором измеряют текущее фоновое нейтронное излучение.Turn on the monitor and monitor the device in automatic mode. Switch the monitor to the operating mode, in which the current background neutron radiation is measured.

В случае появления в зоне радиационного монитора радиоактивного материала нейтроны попадают в блок детектирования 1, проходят замедлитель нейтронов 3, где часть их замедляется и попадает в счетчик 2 на основе изотопа 10 В, вызывая реакцию с образованием альфа-частиц и изотопа лития, не замедлившиеся нейтроны проходят далее в замедлитель 3а, где замедляются и отражаются обратно в счетчик на основе изотопа 10 В, дополнительно образуя альфа-частицы и ионы лития.In the case of the appearance of radioactive material in the area of the radiation monitor, neutrons enter the detection unit 1, pass the neutron moderator 3, where part of them slows down and enters the counter 2 based on the 10 V isotope, causing a reaction with the formation of alpha particles and lithium isotope, not slowed down neutrons then pass to the moderator 3a, where they are slowed down and reflected back to the counter based on the 10 V isotope, additionally forming alpha particles and lithium ions.

Альфа-частицы и ионы лития, ионизируя газ, дают в конечном итоге импульсы напряжения, которые и регистрируют.Количество импульсов напряжения пропорционально количеству образовавшихся альфа-частиц и бомбардирующих нейтронов.Alpha particles and lithium ions, ionizing the gas, ultimately give rise to voltage pulses, which are recorded. The number of voltage pulses is proportional to the number of formed alpha particles and bombarding neutrons.

В борном счетчике происходит реакция:In the boron counter reaction occurs:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

образуются α-частицы и ионы 7Li. Происходит ионизация газа, заполняющего внутренний объем газового счетчика 2 на основе изотопа 10 В, с образованием электронов.α particles and 7 Li ions are formed. The ionization of the gas occurs, filling the internal volume of the gas meter 2 based on the 10 V isotope, with the formation of electrons.

Электрические импульсы, попадают на вход усилителя 6, а после усиления на дискриминатор с аналого-цифровым преобразователем 7, который в соответствии с установленным заранее уровнем отсекает шумовые импульсы меньшей амплитуды и пропускает импульсы большей амплитуды.Electric pulses are fed to the input of amplifier 6, and after amplification, to a discriminator with an analog-to-digital converter 7, which, in accordance with a pre-set level, cuts off noise pulses of smaller amplitude and passes pulses of larger amplitude.

Аналого-цифровой преобразователь, преобразует импульсы в цифровую форму. По линии связи цифровой сигнал направляют в электронную систему обработки сигналов 10, где производят их обработку в цифровом виде по алгоритму скользящего среднего.An analog-to-digital converter that converts pulses to digital form. The digital signal is sent via a communication line to the electronic signal processing system 10, where they are processed in digital form using the moving average algorithm.

Фиксируют наличие или отсутствие превышения регистрируемого излучения над уровнем фона.The presence or absence of excess of the recorded radiation over the background level is recorded.

В случае неработоспособности монитора сигнал поступает на лицевую панель блока питания и управления 8.In case of inoperability of the monitor, the signal enters the front panel of the power supply and control unit 8.

При работоспособности монитора по значению фона с помощью электронной системы обработки сигналов 10 определяют порог регистрации L как

Figure 00000003
, где z - коэффициент (квантиль нормального распределения), зависящий от принятой вероятности ложных срабатываний.When the monitor is operable, the registration threshold L is determined by the value of the background using the electronic signal processing system 10 as
Figure 00000003
, where z is the coefficient (quantile of the normal distribution), which depends on the accepted probability of false positives.

Переводят монитор в режим работы, в котором непрерывно или только при наличии объекта контроля проводят измерения и сравнивают полученный счет с порогом регистрации L.The monitor is put into an operating mode in which measurements are made continuously or only if there is an object of control and the resulting score is compared with the registration threshold L.

В случае превышения счетом порога регистрации выдают сигнал тревоги через микропроцессорное устройство 11 со световой и звуковой сигнализацией, зажигают фотодиод красного цвета и включают зуммер на блоке питания и управления 8.If the account exceeds the registration threshold, an alarm is issued through the microprocessor device 11 with light and sound alarms, the red photodiode is lit, and the buzzer on the power supply and control unit 8 is turned on.

Если превышения над порогом регистрации нет, то в зависимости от установленных рабочих параметров либо обновляют фон, учитывая предыдущие измерения (динамический режим работы), либо оставляют фоновый счет неизменным (статический режим работы). Питание электронных схем напряжением 24 В осуществляют с выхода низковольтного узла питания электронных схем 9.If there is no excess over the registration threshold, then depending on the established operating parameters, they either update the background, taking into account previous measurements (dynamic mode of operation), or leave the background account unchanged (static mode of operation). Power supply of electronic circuits with a voltage of 24 V is carried out from the output of a low-voltage power supply unit of electronic circuits 9.

Уменьшение порога обнаружения монитора достигается за счет меньшего фона, соответствующего борному счетчику Nфон, расположения блоков детектирования 1 в зоне минимальной чувствительности, которую определяют экспериментально на основании отклика радиационного монитора на излучение тестового источника, расположенного с шагом 10 см по всему объему контролируемого пространства, в нижней точке середины контролируемого объема. А также определенных значений толщин замедлителей, расположенных на лицевой стороне 3 и тыльной стороне 3а счетчика 2 на основе изотопа 10 В.A decrease in the monitor detection threshold is achieved due to the lower background corresponding to the boron counter N background , the location of the detection units 1 in the minimum sensitivity zone, which is determined experimentally based on the response of the radiation monitor to the radiation of a test source located in 10 cm increments over the entire volume of the controlled space, in lower point of the middle of the controlled volume. A retarder as defined thickness values located on the front side 3 and the back side of the counter 3 and 2 on the basis of the isotope 10.

При толщине замедлителя 3 до 3 см располагают полиэтилен на лицевой стороне счетчика 2 на основе изотопа 10 В. Дальнейшее увеличение его толщины приводит к уменьшению счета.With a moderator thickness of 3 to 3 cm, polyethylene is placed on the front side of the counter 2 based on a 10 V isotope. A further increase in its thickness leads to a decrease in counting.

При расположении замедлителя 3а на тыльной стороне счетчика 2 на основе изотопа 10 В максимальный рост счета наблюдается до толщины полиэтилена в 4 см.By arranging the retarder 3 and on the rear side 2 of the counter 10 on the basis of the isotope in the maximal observed growth account polyethylene to a thickness of 4 cm.

Увеличение счета происходит и далее, но уже с меньшим градиентом.The increase in counting occurs further, but with a smaller gradient.

Таким образом, толщина замедлителя 3 в 2-3 см с лицевой стороны счетчика 2 на основе изотопа 10 В и толщина замедлителя 3а счетчика 2 на основе изотопа 10 В более 4 см с тыльной стороны счетчика 2 на основе изотопа 10 В обеспечивают максимальный отклик детектора 1, т.е., минимальный порог обнаружения. В качестве рабочих толщин выбраны их минимальные оптимальные значения для обеспечения минимальной массы и габаритов блока детектирования 1 (2 и 4 см, соответственно).Thus, the thickness of the moderator 3 is 2-3 cm from the front of the counter 2 based on the 10 V isotope and the thickness of the moderator 3 a of counter 2 based on the 10 V isotope over 4 cm from the back of the counter 2 based on the 10 V isotope provides the maximum detector response 1, i.e., the minimum detection threshold. As the working thicknesses, their minimum optimal values were selected to ensure the minimum mass and dimensions of the detection unit 1 (2 and 4 cm, respectively).

Повышение надежности достигается за счет меньшего напряжения питания детекторов.Improving reliability is achieved due to the lower supply voltage of the detectors.

В таблице приведены сравнительные характеристики счетчиков.The table shows the comparative characteristics of the counters.

ТаблицаTable Тип счетчикаCounter type Uпит, кBU pit , kB Фон, с-1 Background, s -1 Порог обнаружения, г плутонияDetection threshold, g plutonium Стоимость монитора, отн.ед.Monitor cost, rel. 3He 3 He 1,251.25 0,190.19 9090 1,51,5 10B 10 B 0,5750.575 0,040.04 30thirty 1one

Claims (1)

Радиационный монитор, содержащий детекторы на основе газовых счетчиков, помещенных в замедлитель нейтронов, и содержащий схему высоковольтного питания детекторов, усилитель импульсов, дискриминатор и аналого-цифровой преобразователь, соединенный с ними блок питания и управления с узлом низковольтного питания электронных схем, электронную систему обработки сигналов, световую и звуковую сигнализацию, отличающийся тем, что блоки детектирования установлены в зоне минимальной чувствительности радиационного монитора и содержат, по крайней мере, один счетчик на основе изотопа 10В, прикрытый замедлителями нейтронов, из полиэтиленовых пластин с лицевой и тыльной стороны, при этом толщина замедлителя с лицевой стороны 2-3 см, а толщина замедлителя с тыльной стороны более 4 см.
Figure 00000001
A radiation monitor containing detectors based on gas meters placed in a neutron moderator, and containing a high-voltage power supply for the detectors, a pulse amplifier, a discriminator and an analog-to-digital converter, a power supply and control unit connected to them with a low-voltage power supply for electronic circuits, an electronic signal processing system , light and sound alarms, characterized in that the detection units are installed in the zone of minimum sensitivity of the radiation monitor and contain at least at least one counter based on the 10 V isotope, covered by neutron moderators, from plastic plates on the front and back sides, while the thickness of the moderator on the front side is 2-3 cm, and the thickness of the moderator on the back side is more than 4 cm.
Figure 00000001
RU2013115050/28U 2013-04-04 2013-04-04 RADIATION MONITOR RU133944U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115050/28U RU133944U1 (en) 2013-04-04 2013-04-04 RADIATION MONITOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115050/28U RU133944U1 (en) 2013-04-04 2013-04-04 RADIATION MONITOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU133944U1 true RU133944U1 (en) 2013-10-27

Family

ID=49447163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013115050/28U RU133944U1 (en) 2013-04-04 2013-04-04 RADIATION MONITOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU133944U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736011C1 (en) * 2019-10-01 2020-11-11 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Radiation monitor and method of detecting pulsed neutron radiation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736011C1 (en) * 2019-10-01 2020-11-11 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Radiation monitor and method of detecting pulsed neutron radiation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Peerani et al. Testing on novel neutron detectors as alternative to 3He for security applications
US10107934B2 (en) Device and method for detecting neutrons and gamma rays
CN103197338B (en) Radiation monitoring method and system under water
US4509042A (en) Portal radiation monitor
US20140361187A1 (en) Detector and method for simultaneously detecting gamma ray and neutron ray using same
US9678224B2 (en) System and method for detecting neutron, gamma and muon radiations with contiguous plastics scintillators
US20100181488A1 (en) Solid State Neutron Detector
CN112997102A (en) Radiation detection system and method
US9213111B2 (en) Neutron detectors for active interrogation
CN110703294A (en) Portable nuclear radioactive substance detection system and detection method
RU2129289C1 (en) Gear detecting radioactive materials
RU133944U1 (en) RADIATION MONITOR
Dazeley et al. A water-based neutron detector as a well multiplicity counter
Lacy et al. Boron coated straw detectors as a replacement for 3 He
Fallot The detection of reactor antineutrinos for reactor core monitoring: an overview
JP2020071120A (en) Radiation detector
Argo et al. Absorption of μ− Mesons in C 12
CN203786305U (en) Multi-unit 4 [Pi] solid angle detection system of Gd carrier liquid scintillation
CN216285746U (en) Low background small article radiation pollution detector used in high radiation background environment
Ely et al. Lithium loaded glass fiber neutron detector tests
Feblau Integrated neutron/gamma-ray portal monitors for nuclear safeguards
RU60739U1 (en) TRANSPORT RADIATION MONITOR
RU214394U1 (en) NEUTRON DETECTION DEVICE
York et al. 1997 update for the applications guide to vehicle SNM monitors
CN101738627A (en) Radioactive substance monitoring system