RU2009475C1 - Device for detecting explosives in articles under control - Google Patents
Device for detecting explosives in articles under control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2009475C1 RU2009475C1 SU4953524/25A SU4953524A RU2009475C1 RU 2009475 C1 RU2009475 C1 RU 2009475C1 SU 4953524/25 A SU4953524/25 A SU 4953524/25A SU 4953524 A SU4953524 A SU 4953524A RU 2009475 C1 RU2009475 C1 RU 2009475C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron
- radiation
- emitter
- container
- gamma
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к анализу материалов радиационными методами измерением вторичной эмиссии с использованием нейтронов, а более конкретно к устройствам, предназначенным для обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) среди содержимого различных контролируемых предметов (портфели, дипломаты, сумки, пакеты, свертки, бандероли, посылки и др. почтовые отправления) без их вскрытия. The invention relates to the analysis of materials by radiation methods by measuring secondary emissions using neutrons, and more particularly to devices designed to detect explosives (explosives) among the contents of various controlled items (briefcases, diplomats, bags, packages, parcels, parcels, parcels, etc. postal items) without opening them.
В связи с этим возникла необходимость в создании технических средств для обнаружения ВВ в различных предметах без их вскрытия:
при досмотре ручной клади авиапассажиров в аэропортах в целях предотвращения угонов самолетов;
на пропускных пунктах в охраняемых государственных учреждениях в целях исключения возможных террористических актов;
на узлах сортировки почтовых отправлений в целях выявления противоправных пересылок ВВ;
при контроле входящих почтовых отправлений в некоторых государственных учреждениях;
на пунктах таможенного досмотра в международных терминалах аэропортов и морских вокзалов, при пересечении автомобильным и железнодорожным транспортом государственной границы.In this regard, it became necessary to create technical means for detecting explosives in various objects without opening them:
when inspecting hand luggage of air passengers at airports in order to prevent hijacking;
at checkpoints in protected state institutions in order to exclude possible terrorist acts;
on sorting nodes of mail items in order to detect illegal transfers of explosives;
when controlling incoming mail at some government agencies;
at customs inspection points at international terminals of airports and sea stations, when crossing the state border by road and rail.
Работа этих технических средств основана на определении наличия азота, содержащегося практически во всех современных и широко используемых ВВ, путем облучения последних тепловыми нейтронами с последующей регистрацией вторичного гамма-излучения с энергией 10,8 МэВ. The work of these technical means is based on determining the presence of nitrogen contained in almost all modern and widely used explosives, by irradiating the latter with thermal neutrons, followed by registration of secondary gamma radiation with an energy of 10.8 MeV.
К подобным техническим средствам, являющимися радионуклидными приборами, предъявляются специфические требования в отношении их радиационной безопасности, регламентируемые нормативными документами. В частности, оговаривается значение допустимой мощности эквивалентной дозы излучения от радионуклидного прибора вплотную к нему и на расстоянии 1 м (п. 5.11 ОСП-72/87). Однако это требование распространяется только лишь на эксплуатирующий устройство персонал. В отношении других лиц (например, авиапассажиров, лиц, вещи которых подвергаются контролю при входе в государственные учреждения и т. д. ) действуют общие требования раздела 6 НРБ-76/87, обязывающие во всех случаях принимать меры по ограничению облучения населения путем снижения дозы излучения. Так, например, для авиапассажиров целесообразно установить квоту по эквивалентной дозе излучения, получаемой ими за время пребывания их в месте расположения устройства при досмотре, 10 мкбэр, что составит не более 1% от дозы, получаемой авиапассажирами за счет облучения космическими лучами при трехчасовом полете на высоте 10 тыс. м. Such technical equipment, being radionuclide devices, has specific requirements for their radiation safety, regulated by regulatory documents. In particular, the value of the permissible power of the equivalent dose of radiation from the radionuclide device is specified close to it and at a distance of 1 m (paragraph 5.11 OSP-72/87). However, this requirement only applies to personnel operating the device. In relation to other persons (for example, air passengers, persons whose things are controlled at the entrance to state institutions, etc.), the general requirements of
С другой стороны, поток нейтронов применяемого источника излучения не должен быть слишком большим, чтобы могли сказаться последствия активации нейтронами содержимого контролируемых предметов на изменение потребительских качеств продуктов питания, промышленных товаров и светочувствительных кино-фото-материалов. On the other hand, the neutron flux of the used radiation source should not be too large so that the effects of neutron activation of the contents of controlled objects on the change in the consumer qualities of food products, industrial goods and photosensitive film-photo materials could affect.
И, наконец, учитывая, что в большинстве случаев размещение этих устройств должно осуществляться в помещениях, которые ранее не предназначались для этого (например, на существующих площадках досмотра ручной клади в аэропортах), конструкция устройств должна обеспечивать удобство эксплуатации их, как в процессе досмотра предметов граждан, так и при проведении технического обслуживания и ремонта. And, finally, given that in most cases these devices should be placed in rooms that were not previously intended for this (for example, on existing hand luggage inspection areas at airports), the device design should ensure their ease of use, as in the process of inspecting items citizens, and during maintenance and repair.
Известно устройство для проверки багажа авиапассажиров на наличие ВВ (Patrick Flanagan. "Technology Vs. terror", EUSA, 1989, N 7, рр. 46-49,51), содержащее источник быстрых нейтронов калифорний-252, блоки детектирования гамма-излучения, аппаратуру обработки поступающей с блоков детектирования информации, запрограммированную на принятие решения, и ленточный транспортер для перемещения багажа. При этом источник нейтронов установлен в камере (зоне) контроля под лентой транспортера, а блоки детектирования - над лентой напротив источника нейтронов. A device for checking baggage of air passengers for the presence of explosives (Patrick Flanagan. "Technology Vs. terror", EUSA, 1989,
Поток быстрых нейтронов используемого источника ок. 109нейтрон/с, доза излучения, получаемая обслуживающим персоналом за календарный год составляет ок. 200 мбэр, что примерно эквивалентно дозе для работающих на обычных ядерных предприятиях, а длина устройства 4 м.Fast neutron flux of the source used approx. 10 9 neutron / s, the radiation dose received by maintenance personnel for a calendar year is approx. 200 mber, which is approximately equivalent to the dose for workers at ordinary nuclear facilities, and the length of the device is 4 m.
Недостатками этого устройства являются: повышенный уровень излучения в месте загрузки предметов в устройство, допустимый для обслуживающего персонала и недопустимый для лиц из населения, что приводит к ограниченности его применения ввиду невозможности участия в процессе досмотра владельцев контролируемых предметов (например, авиапассажиров при досмотре их ручной клади); применение источника быстрых нейтронов с достаточно большим потоком найтронов (109нейтрон/с), что, с одной стороны, требует усиления радиационной защиты, влекущее за собой увеличение габаритов устройства, а с другой может приводить к недопустимо значимой активации содержимого контролируемых предметов; значительные габариты устройства (длина 4 м) требуют выделения специального помещения для его размещения; размещения же устройства в существующих помещениях для досмотра (например, на площадках досмотра ручной клади авиапассажиров) вызовет ухудшение условий его эксплуатации из-за затесненности и трудностей при организации сквозного маршрута досмотра.The disadvantages of this device are: an increased level of radiation at the place of loading of items into the device, which is acceptable for service personnel and unacceptable for people from the population, which leads to its limited use due to the impossibility of participation in the inspection process of the owners of controlled items (for example, air passengers during the inspection of their cabin ); the use of a fast neutron source with a sufficiently large neutron flux (10 9 neutrons / s), which, on the one hand, requires enhanced radiation protection, which entails an increase in the dimensions of the device, and on the other hand, can lead to unacceptably significant activation of the contents of controlled objects; significant dimensions of the device (length 4 m) require the allocation of a special room for its placement; placing the device in the existing premises for inspection (for example, at the inspection areas for hand luggage of air passengers) will cause deterioration in the conditions of its operation due to the oppression and difficulties in organizing a through inspection route.
Известное устройство [1] , принятое за прототип, предназначенное для контроля багажа, включает камеру, стенки которой являются замедлителем нейтронов, размещенный в стенке внутри камеры источник быстрых нейтронов, первый и второй ряды блоков детектирования гамма-излучения. При этом источник нейтронов размещен между первым и вторым рядами блоков детектирования. Внутренние размеры камеры соответствуют предельным размерам контролируемых предметов (например, багажа авиапассажиров), которые вводятся (выводятся) в камеру посредством ленточного транспортера. Для размещения контролируемых предметов на транспортере, последний разделен на секции при помощи вертикально установленных экранов, выполненных из материала замедлителя нейтронов и служащих отражателями нейтронов. Блоки детектирования первого ряда предназначены для определения общего содержания азота в контролируемых предметах, а блоки детектирования второго ряда - для определения количества азота в "просматриваемом" каждым блоком детектирования отдельном участке предмета. Электрические сигналы с блоков детектирования первого и второго рядов поступают на электронно-анализирующее устройство, осуществляющее обработку поступающей информации и выработку решения о наличии или отсутствии ВВ в контролируемых предметах. The known device [1], adopted for the prototype designed to control luggage, includes a camera whose walls are a neutron moderator, a fast neutron source located in the wall inside the camera, the first and second rows of gamma radiation detection units. In this case, a neutron source is placed between the first and second rows of detection units. The internal dimensions of the chamber correspond to the maximum dimensions of the controlled items (for example, baggage of air passengers) that are introduced (displayed) into the chamber by means of a conveyor belt. To place controlled objects on the conveyor, the latter is divided into sections using vertically mounted screens made of neutron moderator material and serving as neutron reflectors. The detection units of the first row are used to determine the total nitrogen content in the monitored items, and the detection units of the second row are used to determine the amount of nitrogen in a separate section of the item “viewed” by each detection unit. Electrical signals from the detection units of the first and second rows are fed to an electronic analyzing device that processes the incoming information and develops a decision on the presence or absence of explosives in the controlled objects.
Известное устройство-прототип, предназначенное для контроля предметов без участия в этой операции их владельцев (например, багажа авиапассажиров) обладает следующими недостатками. The known prototype device designed to control objects without the participation of their owners (for example, baggage of air passengers) in this operation has the following disadvantages.
1. Устройство не обеспечивает радиационной безопасности эксплуатационного персонала по причинам:
прямого "прострела" нейтронного и гамма-излучения от источника быстрых нейтронов через открытый входной проем камеры (см. размеры "а", "в" и "с" на фиг. 1) при перемещении ленточного транспортера по направлению стрелки из положения, зафиксированного на фиг. 1, в положение, когда экран заходит внутрь камеры за плоскость входного проема;
прямого "прострела" нейтронного и гамма-излучения от источника быстрых нейтронов через верхнюю часть входного проема (см. расстояние "а" на фиг. 1) и "прострела" рассеянного излучения через боковые зазоры между экраном и стенками камеры (см. расстояние "в" на фиг. 1) входного проема при перемещении ленточного транспортера по направлению стрелки из положения, когда экран находится внутри камеры непосредственно за плоскостью входного проема, в положение, показанное на фиг. 1;
"прострела" рассеянного излучения через зазоры между экранами и стенками и потолком камеры выходного проема в течение всего времени работы устройства;
незначительного снижения уровня нейтронного излучения стенками камеры, являющимися только замедлителем быстрых нейтронов;
отсутствия защиты от гамма-излучения, источниками которого являются источник быстрых нейтронов и захватное гамма-излучение в материале замедлителя и конструкционных материалах.1. The device does not provide radiation safety for operating personnel for the reasons:
direct "cross" of neutron and gamma radiation from a source of fast neutrons through an open entrance aperture of the chamber (see dimensions "a", "b" and "c" in Fig. 1) when moving the conveyor belt in the direction of the arrow from the position fixed on FIG. 1, to the position where the screen enters the camera beyond the plane of the input opening;
direct "cross" of neutron and gamma radiation from a source of fast neutrons through the upper part of the input opening (see distance "a" in Fig. 1) and "cross" of scattered radiation through the lateral gaps between the screen and the walls of the chamber (see distance "in "in Fig. 1) of the inlet opening when moving the conveyor belt in the direction of the arrow from the position when the screen is inside the camera directly behind the plane of the inlet opening to the position shown in Fig. 1;
"cross" of the scattered radiation through the gaps between the screens and the walls and the ceiling of the chamber of the exit opening during the entire operation of the device;
a slight decrease in the level of neutron radiation by the chamber walls, which are only a moderator of fast neutrons;
lack of protection against gamma radiation, the sources of which are a source of fast neutrons and capture gamma radiation in the moderator material and structural materials.
2. Конструкция устройства повышает значимость последствий активации содержимого контролируемых предметов и еще более ухудшает радиационную обстановку ввиду того, что смещение источника быстрых нейтронов от центра места расположения блоков детектирования в сторону входного проема камеры и следовательно от центра зоны контроля (зона контроля - объем, где сформировано поле тепловых нейтронов), требует применения источника с большим потоком быстрых нейтронов для создания достаточной по величине плотности потока тепловых нейтронов в зоне контроля в сравнении с расположением его, например, в месте нахождения блоков детектирования, поскольку интенсивность излучения в данном месте обратно пропорциональна квадрату расстояния от него до источника. Одновременно, использование источника с большей интенсивностью увеличивает мощность дозы излучения в местах его прямого и рассеянного "прострела". 2. The design of the device increases the significance of the consequences of activation of the contents of controlled objects and further worsens the radiation situation due to the fact that the displacement of the source of fast neutrons from the center of the location of the detection units towards the input opening of the camera and therefore from the center of the control zone (control zone is the volume where thermal neutron field), requires the use of a source with a large fast neutron flux to create a sufficient thermal neutron flux density in the zones control compared to its location, e.g., at the location detection units, because the emission intensity at this location is inversely proportional to the square of its distance from the source. At the same time, the use of a source with greater intensity increases the dose rate of radiation in places of its direct and diffuse "cross".
3. Конструкция устройства сокращает его эксплуатационные возможности в связи с невозможностью участия в процессе досмотра контролируемых предметов их владельцев (например, авиапассажиров при досмотре их ручной клади на наличие ВВ, аналогично практикуемому во всех аэропортах мира контролю ручной клади на рентгеновских установках) из-за уровня излучения, недопустимого для лиц из населения. 3. The design of the device reduces its operational capabilities due to the inability to participate in the inspection process of controlled items of their owners (for example, air passengers during the inspection of their hand luggage for explosives, similar to the control of hand luggage on x-ray machines practiced at all airports in the world) due to the level radiation unacceptable to members of the public.
4. Усложнение конструкции устройства из-за применения достаточно тяжеловесных экранов, используемых в качестве отражателей нейтронов, установленных на ленточном полотне транспортера, поскольку это требует разработки специального транспортера узкоспецифического использования, а также сложность конструкции самого ленточного транспортера. 4. The complexity of the design of the device due to the use of rather heavy screens used as neutron reflectors mounted on the conveyor belt, since this requires the development of a special conveyor for highly specific use, as well as the complexity of the design of the belt conveyor itself.
5. Конструкцией устройства предопределены ухудшенные условия его эксплуатации, поскольку значительные его габариты (особенно в продольном направлении) вызывают затесненность в помещении для досмотра, а также создают трудности при организации сквозного маршрута досмотра с участием владельцев контролируемых предметов (например, на площадках досмотра ручной клади авиапассажиров, где ранее не предполагалось проведение такого контроля и место для размещения устройства не было зарезервировано). 5. The design of the device predetermines the deteriorated conditions for its operation, since its significant dimensions (especially in the longitudinal direction) cause crowding in the premises for inspection, as well as create difficulties in organizing an end-to-end inspection route with the participation of owners of controlled items (for example, at inspection areas for hand luggage of air passengers where such control was not previously planned and the place for placing the device was not reserved).
Целью изобретения является устранение указанных недостатков устройства - прототипа, а именно обеспечение радиационной безопасности при одновременном улучшении условий эксплуатации, расширении эксплуатационных возможностей и упрощении конструкции. The aim of the invention is to remedy these disadvantages of the prototype device, namely, ensuring radiation safety while improving operating conditions, expanding operational capabilities and simplifying the design.
Эта цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем содержащий источник быстрых нейтронов и замедлитель нейтронов излучатель тепловых нейтронов, отражатели нейтронов и блоки детектирования гамма-излучения, образующие зону контроля, аппаратуру обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации и средство транспортирования контролируемых предметов:
устройство снабжено радиационной защитой, выполненной в виде блоков из поглощающих нейтронное и гамма-излучение материалов;
излучатель тепловых нейтронов выполнен в виде блока, площадь излучающей нейтроны поверхности которого не меньше площади продольного сечения зоны контроля;
излучатель тепловых нейтронов и блоки детектирования гамма-излучения установлены ниже уровня пола помещения для досмотра и между ними и полом установлены блоки радиационной защиты;
блоки детектирования гамма-излучения расположены напротив излучающей поверхности излучателя тепловых нейтронов и их продольные оси горизонтальны и параллельны продольной оси излучателя тепловых нейтронов, совпадающей с осью пучка нейтронов;
отражатели нейтронов выполнены в виде вертикальных пластин высотой, не меньше высоты зоны контроля, установленных симметрично относительно продольной оси излучателя тепловых нейтронов;
средство транспортирования контролируемых предметов выполнено в виде контейнера для размещения в нем контролируемых предметов, высота которого не превышает высоту зоны контроля, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством, например, блочно-тросового привода в вертикальной шахте, образованной проемом в радиационной защите и плоскостям излучающей поверхности излучателя тепловых нейтронов, торцев чувствительных элементов блоков детектирования гамма-излучения и отражателей нейтронов;
контейнер имеет крышку и днище, выполненные из материалов поглотителя нейтронного и гамма-излучения с наружной стороны и материалов отражателя нейтронов с внутренней.This goal is achieved by the fact that in the known device, comprising a fast neutron source and a neutron moderator, a thermal neutron emitter, neutron reflectors and gamma-ray detection units forming a control zone, processing equipment for information received from gamma-ray detection units, and a means for transporting controlled objects :
the device is equipped with radiation protection made in the form of blocks of absorbing neutron and gamma radiation materials;
thermal neutron emitter is made in the form of a block, the area of the neutron-emitting surface of which is not less than the longitudinal section area of the control zone;
a thermal neutron emitter and gamma radiation detection units are installed below the floor level of the inspection room and radiation protection units are installed between them and the floor;
gamma radiation detection units are located opposite the radiating surface of the thermal neutron emitter and their longitudinal axes are horizontal and parallel to the longitudinal axis of the thermal neutron emitter, which coincides with the axis of the neutron beam;
neutron reflectors are made in the form of vertical plates with a height not less than the height of the control zone, installed symmetrically relative to the longitudinal axis of the thermal neutron emitter;
means for transporting controlled objects is made in the form of a container for placing controlled objects in it, the height of which does not exceed the height of the control zone, established with the possibility of reciprocating movement by, for example, a block-cable drive in a vertical shaft formed by an aperture in radiation protection and radiating planes the surface of the thermal neutron emitter, the ends of the sensitive elements of the gamma radiation detection units and neutron reflectors;
the container has a lid and a bottom made of materials of the neutron absorber and gamma radiation on the outside and materials of the neutron reflector on the inside.
По сравнению с устройством, принятым в качестве прототипа, заявляемое устройство имеет существенные отличительные признаки, отраженные в отличительной части формулы изобретения. Это подтверждает то, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Compared with the device adopted as a prototype, the inventive device has significant distinguishing features, reflected in the distinctive part of the claims. This confirms that the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."
Патентно-технические исследования не выявили известных технических решений (устройство), в которых были бы признаки, внесенные в отличительную часть формулы изобретения. Это дает право констатировать соответствие заявляемого устройства критерию изобретения "существенные отличия". Patent-technical studies did not reveal known technical solutions (device), in which there would be signs included in the distinctive part of the claims. This gives the right to establish compliance of the claimed device with the criteria of the invention "significant differences".
Введение в устройство радиационной защиты в виде блоков из поглощающих нейтронное и гамма-излучение материалов, выполнение излучателя тепловых нейтронов в виде единого блока с размещением напротив его излучающей нейтроны поверхности блоков детектирования гамма-излучения, а отражателей нейтронов - симметрично относительно продольной оси излучателя тепловых нейтронов и с внутренних сторон крышки и днища контейнера, расположение излучателя тепловых нейтронов и блоков детектирования гамма-излучения ниже уровня пола помещения для досмотра и таким образом, что продольные оси блоков детектирования гамма-излучения горизонтальны и параллельны продольной оси излучателя тепловых нейтронов, совпадающей с осью пучка нейтронов, в совокупности с блоками радиационной защиты, установленными между полом и излучателем тепловых нейтронов с блоками детектирования гамма-излучения, поглотителями нейтронов с наружных сторон крышки и днища контейнера и выполнением средства транспортирования в виде контейнера с высотой, не превышающей высоту зоны контроля, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством привода в вертикальной шахте соответствующей глубины позволяют:
исключить прямой "прострел" нейтронного и гамма-излучения от источника быстрых нейтронов через верхнюю часть проема шахты в месте нахождения эксплуатирующего персонала и лиц из населения;
сформировать поле тепловых нейтронов, необходимое для функционирования устройства, только лишь в объеме зоны контроля предметов, что уменьшает компоненту рассеянного нейтронного и гамма-излучения в верхней части проема шахты;
исключить необходимость расположения источника быстрых нейтронов вблизи места ввода контролируемого предмета в устройство;
использовать источник с меньшим потоком нейтронов;
снизить до необходимого уровня компоненту рассеянного нейтронного и гамма-излучения в верхней части проема шахты в месте нахождения эксплуатирующего персонала и лиц из населения;
снизить в верхней части проема шахты, а также на уровне пола помещения для досмотра, суммарный уровень нейтронного и гамма-излучения до допустимого для лиц из населения значения при любом положении контейнера в шахте;
исключить затесненность в помещении для досмотра при размещении устройства за счет расположения крупногабаритных частей устройства - излучателя тепловых нейтронов, отражателей, блоков детектирования гамма-излучения и блоков радиационной защиты - ниже уровня пола помещения для досмотра в совокупности с осуществлением перемещения контейнера от места его загрузки (выгрузки), расположенного в помещении для досмотра, до зоны контроля и обратно в вертикальной шахте.Introduction to the radiation protection device in the form of blocks of absorbing neutron and gamma radiation materials, the design of a thermal neutron emitter in the form of a single block with the surface of the gamma radiation detection blocks placed opposite its neutron emitting, and neutron reflectors symmetrically with respect to the longitudinal axis of the thermal neutron emitter and on the inside of the lid and bottom of the container, the location of the thermal neutron emitter and the gamma radiation detection units below the floor level of the room for dosm so that the longitudinal axes of the gamma-ray detection units are horizontal and parallel to the longitudinal axis of the thermal neutron emitter, which coincides with the axis of the neutron beam, in conjunction with radiation protection units installed between the floor and the thermal neutron emitter with gamma-ray detection units, absorbers neutrons from the outer sides of the lid and the bottom of the container and the implementation of the means of transportation in the form of a container with a height not exceeding the height of the control zone established with possible Tew reciprocating movement by the drive in the corresponding depth of the shroud allow:
to exclude direct "backache" of neutron and gamma radiation from the source of fast neutrons through the upper part of the mine opening at the location of the operating personnel and persons from the population;
to form the field of thermal neutrons necessary for the functioning of the device, only in the volume of the zone of control of objects, which reduces the component of the scattered neutron and gamma radiation in the upper part of the shaft opening;
to exclude the need for the location of the source of fast neutrons near the place of entry of the controlled object into the device;
use a source with a lower neutron flux;
reduce to the required level the component of scattered neutron and gamma radiation in the upper part of the mine opening at the location of the operating personnel and members of the public;
reduce the total level of neutron and gamma radiation in the upper part of the mine opening, as well as at the floor level of the inspection room, to a value acceptable for people from the population at any position of the container in the mine;
eliminate the crowding in the inspection room when placing the device due to the location of the large-sized parts of the device - thermal neutron emitter, reflectors, gamma radiation detection units and radiation protection blocks - below the floor level of the inspection room in conjunction with the container moving from the place of its loading (unloading) ) located in the inspection room, to the control area and back in the vertical shaft.
Все перечисленные выше признаки взаимосвязаны и взаимозависимы, каждый из них, отдельно взятый, необходим, а все, только вместе взятые, достаточны для достижения положительного эффекта-обеспечения радиационной безопасности, как эксплуатирующего персонала, так и лиц из населения, включая снижение значимости последствий активации содержимого контролируемых предметов, и, одновременно, улучшения условий эксплуатации устройства. Кроме того, расширяются эксплуатационные возможности устройства, так как ничто не препятствует участию самих владельцев контролируемых предметов в процессе досмотра (выполнение операций по загрузке предметов в контейнер устройства и их выгрузке). All of the above signs are interrelated and interdependent, each of them taken separately is necessary, and all, taken together only, are sufficient to achieve a positive effect - ensuring radiation safety, both for operating personnel and people from the population, including reducing the significance of the consequences of activation of the content controlled items, and, at the same time, improve the operating conditions of the device. In addition, the operational capabilities of the device are expanding, since nothing prevents the participation of the owners of the controlled items themselves in the inspection process (performing operations on loading items into the device’s container and unloading them).
Указанные выше признаки: выполнение средства транспортирования контролируемых предметов в виде контейнера, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством привода в вертикальную шахту, и наличие в крышке и днище контейнера с их внутренней стороны отражателей нейтронов, упрощают конструкцию устройства в целом. The above signs: the implementation of the means of transportation of controlled objects in the form of a container mounted with the possibility of reciprocating movement by means of a drive into a vertical shaft, and the presence of neutron reflectors in the lid and bottom of the container on their inner side simplify the design of the device as a whole.
На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - то же, в разрезе; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б; на фиг. 5 - блок излучателя тепловых нейтронов в разрезе. In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 - the same, in the context; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 - section BB; in FIG. 5 is a sectional block of a thermal neutron emitter.
Устройство для обнаружения ВВ в контролируемых предметах содержит блок излучателя тепловых нейтронов 1, расположенные напротив его излучающей поверхности 2 блоки детектирования гамма-из- лучения 3, которые подключены к аппаратуре обработки поступающей с них информации (не показана), отражатели нейтронов 4 в виде вертикальных пластин, средство транспортирования, выполненное в виде контейнера 5 для размещения в нем контролируемых предметов 6, установленного в вертикальной шахте 7 и перемещаемого в ней посредством, например, блочно-тросового привода, и блоки радиационной защиты 8. A device for detecting explosives in controlled objects contains a block of a
Блок излучателя 1, блоки детектирования 3 и отражатели 4 установлены ниже уровня пола помещения для досмотра и между ними и полом установлены блоки радиационной защиты 8. В помещении для досмотра размещен блочно-тросовый привод, а также соединенный с ним контейнер (в моменты загрузки или выгрузки предметов). The
Продольные оси блоков детектирования 3 горизонтальны и параллельны продольной оси блока излучателя 1, совпадающей с осью пучка нейтронов. При этом торцы чувствительных элементов блоков детектирования 3 лежат в одной плоскости и обращены в сторону излучающей поверхности 2 блока излучателя 1. The longitudinal axis of the
Контейнер 5 состоит из бокового корпуса, крышки 9 и днища 10. Внутренние размеры контейнера 5 определяются установленными предельными размерами контролируемых предметов. В крышке 9 и днище 10 с их внутренней стороны расположены листы 11 и 12 из материала отражателя нейтронов, а с наружной - листы 13 и 14 из материалов поглотителя нейтронного и гамма-излучения. Крышка 9 контейнера выполнена откидной (на фиг. 2 показана ось поворота крышки; на фиг. 4 крышка показана открытой). The
Плоскости излучающей поверхности 2 блока излучателя 1, торцев чувствительных элементов блоков детектирования 3, боковых 4, верхнего 11 и нижнего 12 отражателей образуют зону контроля, в которой сформировано поле тепловых нейтронов, при этом высота отражателей 4 равна высоте внутреннего объема контейнера 5. The planes of the radiating
Шахта 7 образована проемом в радиационной защите 8 и плоскостями излучающей поверхности 2 блока излучателя тепловых нейтронов 1, торцев чувствительных элементов блоков детектирования гамма-излучения 3 и отражателей 4.
Технологический зазор между корпусом контейнера 5 и стенками шахты 7 принят минимальным в целях снижения компоненты рассеянного излучения, но достаточным для обеспечения беспрепятственного перемещения контейнера внутри шахты. The technological gap between the
Блочно-тросовый привод контейнера состоит из барабана 15 для намотки троса 16, кинематически соединенного с электродвигателем посредством редуктора (не показаны), огибающего 17 и направляющего 18 блоков. Количество приводов - 4 (на фиг. показаны два) - принято из соображений предотвращения перекосов контейнера при его перемещениях. Block-cable drive of the container consists of a
В качестве блока излучателя тепловых нейтронов 1 использована конструкция, описанная в статье В. И. Фоминых, О. А. Мигунькова "Направленный излучатель тепловых нейтронов "Прожектор"" ("Исследования в области измерений ионизирующих излучений". Труды метрологических институтов СССР, выпуск 166(226), "Энергия", Ленинградское отделение, 1974). Блок излучателя содержит цилиндр 19 из материала замедлителя нейтронов с источником быстрых нейтронов 20. Цилиндр размещен по оси отражателя нейтронов 21 квадратного сечения, внутренняя поверхность которого близка к поверхности параболоида вращения. Площадь излучающей нейтроны поверхности 2 равна площади продольного сечения зоны контроля. The design described in the article by V. I. Fominykh, O. A. Migunkov, “Directional Thermal Neutron Radiator“ Searchlight ”” (“Research in the Field of Measurement of Ionizing Radiations”, works of the USSR metrological institutes, issue 166, was used as a block of
Толщина радиационной защиты 8, поглотителей 13 и 14, глубина шахты 7 и зазор между корпусом контейнера 5 и стенками шахты приняты такими, что эквивалентная мощность дозы нейтронного и гамма-излучения на уровне пола помещения для досмотра не превышает допустимого для лиц из населения значения при любом положении контейнера в шахте. The thickness of the
В качестве источника быстрых нейтронов 20 применен закрытый радионуклидный источник калифорний-252. Материал замедлителя и отражателя нейтронов - полиэтилен, поглотителей нейтронов - полиэтилен с бором, гамма-излучения - свинец или сталь. Радиационная защита 8 выполнена из блоков полиэтилена с бортом (защита от нейтронов) и блоков из свинца или стали (защита от гамма-излучения). As a source of
В случае, если помещение для досмотра расположено в цокольном этаже какого-либо объекта (например, аэровокзала), то блок излучателя тепловых нейтронов 1, блоки детектирования гамма-излучения 3, отражатели 4 и блоки радиационной защиты 8 устанавливаются в приямке (см. фиг. 2,3 и 4), стенки и дно которого забетонированы или облицованы листовой сталью. Если ниже помещения для досмотра расположено другое помещение (например, подвальное), то перечисленные выше части устройства 1, 3, 4 и 8 устанавливаются в этом помещении. В этом случае, при необходимости, может быть установлена дополнительная радиационная защита, например, в боковых направлениях. If the inspection room is located in the basement of an object (for example, an airport terminal), then the thermal
Как показали проектно-конструкторские проработки, выполненные на предприятии, для размещения в помещении для досмотра контейнера и блочно-тросового привода (см. фиг. 2 и фиг. 4) необходима площадь не более 0,5 м2.As shown by the design studies carried out at the enterprise, an area of not more than 0.5 m 2 is required for placement in the premises for the inspection of the container and the block-cable drive (see Fig. 2 and Fig. 4).
Работа при помощи заявляемого устройства осуществляется следующим образом. Work using the inventive device is as follows.
В исходном положении контейнер 5 с открытой крышкой 9 находится в верхней части шахты 7 на уровне пола помещения для досмотра (см. фиг. 4). После загрузки в контейнер контролируемого предмета 6 (или нескольких одновременно) его владельцем, закрывается крышка 9 контейнера, автоматически включается блочно-тросовый привод, перемещающий контейнер в его нижнее крайнее положение (см. фиг. 2). В этом положении внутренний объем контейнера находится в поле тепловых нейтронов, сформированном блоком излучателя тепловых нейтронов 1 и отражателями 4, 11 и 12. В результате взаимодействия тепловых нейтронов с азотом, содержащемся в ВВ (в случае его наличия среди содержимого контролируемого предмета), испускается вторичное гамма-излучение с энергией гамма-квантов 10,8 МэВ, регистрируемое блоками детектирования 3. В течение времени измерения поступающая с блоков детектирования гамма-излучения информация накапливается в аппаратуре ее обработки. По окончании процесса измерения аппаратурой по заданному алгоритму осуществляется анализ и обработка поступившей информации и формируется решение о наличии или отсутствии ВВ с отображением его на световом табло или дисплее. Одновременно с завершением процесса измерения автоматически включается блочно-тросовый привод и контейнер 5 перемещается в свое верхнее крайнее положение (см. фиг. 4), где прошедшие контроль предметы извлекаются его владельцем из контейнера, если ВВ в предметах отсутствуют. При наличии среди содержимого предмета ВВ подъем контейнера возможен только лишь с санкции персонала службы безопасности объекта. In the initial position, the
Заявляемое устройство по сравнению с устройством-прототипом позволяет:
исключить прямой "прострел" нейтронного и гамма-излучения и снизить до необходимого уровня компоненту рассеянного излучения в месте загрузки (выгрузки) контролируемых предметов в устройство эксплуатирующим его персоналом или лицами из населения (например, авиапассажирами при досмотре их ручной клади с использованием этого устройства);
снизить уровень активации содержимого контролируемых предметов;
исключить затесненность в помещении для досмотра при размещении устройства.The inventive device in comparison with the prototype device allows you to:
to exclude direct "backache" of neutron and gamma radiation and to reduce to the required level the component of the scattered radiation at the place of loading (unloading) of the controlled items into the device by personnel operating it or by people from the population (for example, air passengers who searched for their hand luggage using this device);
reduce the level of activation of the contents of controlled items;
eliminate the clutter in the premises for inspection when placing the device.
В заявляемом устройстве это достигается:
введенным в устройство радиационной защиты в виде блоков из поглощающих нейтроны и гамма-излучение материалов;
выполнением излучателя тепловых нейтронов в виде единого блока;
размещением излучателя тепловых нейтронов совместно с блоками детектирования гамма-излучения и отражателями нейтронов ниже уровня пола помещения для досмотра;
размещением блоков радиационной защиты между уровнем пола помещения для досмотра и излучателем тепловых нейтронов с блоками детектирования гамма-излучения;
выполнением средства транспортирования контролируемых предметов в виде контейнера, крышка и днище которого содержат поглощающий нейтроны и гамма-излучение материал, установленного в вертикальной шахте;
выбором соответствующей толщины радиационной защиты и поглотителей в крышке и днище контейнера, глубины шахты и зазоров между корпусом контейнера и стенками шахты.In the inventive device, this is achieved:
introduced into the radiation protection device in the form of blocks of absorbing neutrons and gamma radiation materials;
the implementation of the emitter of thermal neutrons in the form of a single unit;
placement of a thermal neutron emitter together with gamma radiation detection units and neutron reflectors below the floor level of the inspection room;
placement of radiation protection blocks between the floor level of the inspection room and the thermal neutron emitter with gamma radiation detection units;
the implementation of the means of transportation of controlled objects in the form of a container, the lid and bottom of which contain neutron and gamma radiation absorbing material installed in a vertical shaft;
the choice of the appropriate thickness of radiation protection and absorbers in the lid and bottom of the container, the depth of the shaft and the gaps between the container body and the walls of the shaft.
Указанные преимущества заявляемого устройства по сравнению с устройством-прототипом обеспечивают в месте загрузки (выгрузки) контролируемых предметов в контейнер устройства эксплуатирующим его персоналом и лицами из населения и, следовательно, в остальной части помещения для досмотра, мощность эквивалентной дозы излучения, не превышающую регламентированную законодательством величину, как для эксплуатирующего устройство персонала, так и для лиц из населения, и снижение значимости последствий активации содержимого контролируемых предметов, а также исключают затесненность в помещении для досмотра при размещении устройства. В результате этого достигается положительный эффект - обеспечивается радиационная безопасность персонала и населения, улучшаются условия эксплуатации и расширяются возможности применения устройства (эксплуатационные возможности). The indicated advantages of the claimed device in comparison with the prototype device provide at the place of loading (unloading) of controlled items into the container of the device by personnel operating it and persons from the population and, therefore, in the rest of the premises for inspection, the equivalent radiation dose rate does not exceed the amount regulated by law , both for the personnel operating the device, and for people from the population, and the reduction in the significance of the consequences of activation of the contents of controlled items, and also eliminate the crowding in the premises for inspection when placing the device. As a result of this, a positive effect is achieved - the radiation safety of personnel and the public is ensured, the operating conditions are improved, and the device's application possibilities (operational capabilities) are expanded.
Кроме того, в заявляемом устройстве использованы простая конструкция средства транспортирования и несложное по своему выполнению, в сравнении с устройством-прототипом, техническое решение, обеспечивающее размещение отражателей нейтронов на средстве транспортирования (отражатели размещены с внутренних сторон крышки и днища контейнера). В результате этого достигается положительный эффект - упрощение конструкции устройства в целом. In addition, in the inventive device used a simple design of the means of transportation and simple in its implementation, in comparison with the prototype device, a technical solution that ensures the placement of neutron reflectors on the means of transportation (reflectors are placed on the inside of the lid and bottom of the container). As a result of this, a positive effect is achieved - simplification of the design of the device as a whole.
Неочевидность предлагаемого решения состоит в том, что по сравнению с устройством-прототипом, заявляемое устройство полностью обеспечивает радиационную безопасность и одновременно улучшает условия эксплуатации, расширяет эксплуатационные возможности и упрощает конструкцию. The non-obviousness of the proposed solution lies in the fact that, compared with the prototype device, the claimed device fully ensures radiation safety and at the same time improves operating conditions, expands operational capabilities and simplifies the design.
Расчеты, а также экспериментальные исследования на макете, показали, что при принятых конструктивных размерах (глубина шахты ок. 1 м, суммарная толщина крышки и днища контейнера ок. 100 мм полиэтилена и свинца, зазор между корпусом контейнера и стенками шахты 4-5 мм) и использовании источника быстрых нейтронов калифорний-252 с потоком нейтронов 1˙108 нейтрон/с, мощность эквивалентной дозы нейтронного и гамма-излучения в наиболее радиационно опасном месте - загрузки (выгрузки) контролируемых предметов в контейнер устройства (на уровне пола помещения для досмотра) - не превышает 30 мкбэр/ч, что всего, примерно, в два раза больше значения нормального естественного фона. При таком уровне излучения эксплуатирующий устройство персонал за календарный год (время облучения 1700 ч - см. п. 8.11 НРБ-76/87) получит дозу, равную
30˙10-6˙1700 = 0,05 бэр, что составит
30˙10 -6 ˙1700 = 0.05 rem, which is
Если принять, что лица из населения в процессе досмотра принадлежащих им контролируемых предметов находятся в месте их загрузки (выгрузки) в контейнер устройства 5 мин (что принято с большим коэффициентом запаса), то за это время они получат дозу, равную:
30˙10-6· 
30˙10 -6
Для сравнения следует отметить, что при прямом "простреле" нейтронного излучения через зазор в радиационной защите, как это имеет место в устройстве-прототипе, мощность дозы излучения от источника быстрых нейтронов с потоком, например, 1˙108 нейтрон/с на расстоянии 2 м от источника составит 
Патент США N 1392169, кл. G 01 N 23/22, 1973.For comparison, it should be noted that with a direct "cross" of neutron radiation through a gap in radiation protection, as is the case in the prototype device, the dose rate of radiation from a fast neutron source with a flux, for example, 1 × 10 8 neutrons / s at a distance of 2 m from the source will be
U.S. Patent No. 1392169, cl. G 01 N 23/22, 1973.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4953524/25A RU2009475C1 (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Device for detecting explosives in articles under control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4953524/25A RU2009475C1 (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Device for detecting explosives in articles under control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009475C1 true RU2009475C1 (en) | 1994-03-15 |
Family
ID=21583530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4953524/25A RU2009475C1 (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Device for detecting explosives in articles under control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2009475C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509376C1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Mobile platform control station |
| WO2014200470A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Yakov Shadyavichyus | Method and system for detecting and identifying radioactive materials |
-
1991
- 1991-06-21 RU SU4953524/25A patent/RU2009475C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509376C1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Mobile platform control station |
| WO2014200470A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Yakov Shadyavichyus | Method and system for detecting and identifying radioactive materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8173970B2 (en) | Detection of nuclear materials | |
| US5600303A (en) | Detection of concealed explosives and contraband | |
| US6347132B1 (en) | High energy X-ray inspection system for detecting nuclear weapons materials | |
| US6928131B2 (en) | Method for detecting an explosive in an object under investigation | |
| JP5173405B2 (en) | Object investigation by two-energy radiation scanning and delayed neutron detection | |
| RU2349906C2 (en) | Method and system for detecting substances, such as special nuclear materials | |
| US3678278A (en) | Apparatus for baggage inspection | |
| US8389941B2 (en) | Composite gamma-neutron detection system | |
| US7026944B2 (en) | Apparatus and method for detecting radiation or radiation shielding in containers | |
| US8304740B1 (en) | Mobile frame structure with passive/active sensor arrays for non-invasive identification of hazardous materials | |
| JPS6339851B2 (en) | ||
| EP3663807A1 (en) | Composite gamma-neutron detection system | |
| US5162096A (en) | Composite cavity structure for an explosive detection system | |
| RU2009475C1 (en) | Device for detecting explosives in articles under control | |
| Marques et al. | Development of a portable neutron detection system for Security and Defense applications | |
| KR950012219B1 (en) | Composite cavity structure for an explosive detection system | |
| RU2065156C1 (en) | Method of detection of weapons and explosives in controlled objects | |
| RU2046324C1 (en) | Device for discovering the presence of explosive substances in things under control mainly in luggage of airflight passengers | |
| Khan et al. | Radiation dose equivalent to stowaways in vehicles | |
| Kouzes | Radiation Detection Technology for Homeland Security | |
| Hashim et al. | Dose assessment of Betatron electron beam: A key component of safe and secure industrial operations | |
| RU2011974C1 (en) | Device for detecting explosives in objects under testing, mainly air luggage | |
| JP2005337764A (en) | Conveyance device and dangerous substance detection device using it | |
| RU203146U1 (en) | GAMMA ACTIVATION ANALYSIS DEVICE | |
| RU2280248C1 (en) | Device for detecting explosive substance in controlled object |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20060620 |
|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: HK4A |