RU2068571C1 - Способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов - Google Patents
Способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2068571C1 RU2068571C1 SU4839854A RU2068571C1 RU 2068571 C1 RU2068571 C1 RU 2068571C1 SU 4839854 A SU4839854 A SU 4839854A RU 2068571 C1 RU2068571 C1 RU 2068571C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mev
- range
- intensity
- radiation
- gamma radiation
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: исследование материалов радиационными методами, в частности, контроль ядерно-взрывных материалов. Сущность изобретения: способ включает определение вблизи обследуемого объекта интенсивности потока гамма-излучения в диапазоне 1,5-2,0 МэВ. Дополнительно определяют интенсивность потока гамма-излучения вблизи 10,83 МэВ, устанавливают фоновое излучение в отмеченных интервалах, находят соотношение измеренных величин, по наличию заряда судят по соответствующему неравенству.
Description
Изобретение относится к области исследования материалов радиационными методами и может быть применено в области мирного контроля за соблюдением международных соглашений.
Известен способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов, включающий облучение обследуемого объекта потоком электронов и регистрацию потока нейтронов от объекта (1). Недостатками способа являются его неприменимость в условиях атмосферы, а также неприменимость для определения зарядов, не содержащих дейтерия.
Известны способы дистанционного обнаружения ядерных зарядов, включающие облучение обследуемого объекта потоком нейтронов и регистрацию потоков нейтронов или гамма-лучей от объекта (2,3,4). Недостатком этих способов является их неприменимость в условиях, когда воздействие внешней радиации на обследуемый объект по тем или иным причинам недопустимо.
Известен способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов, состоящий в определении вблизи обследуемого объекта интенсивности гамма-излучения в диапазоне энергий 0,1-2,0 МэВ (5). Недостатком способа является возможность ложного обнаружения заряда, т. к. излучение с такой энергией может создаваться также невзрывными устройствами, содержащими радиоактивные вещества.
Целью настоящего изобретения является повышение достоверности обнаружения путем идентификации взрывного или невзрывного характера делящихся материалов.
Поставленная цель достигается тем, что вблизи обследуемого объекта определяют интенсивность N1 потока гамма-излучения в диапазоне 1,5 2,0 МэВ и интенсивность N2 потока гамма-излучения в диапазоне с шириной окна 1 МэВ, лежащем в интервале 9,9 11,8 МэВ, определяют фоновые интенсивности Ф1 и Ф2 излучения в этих диапазонах, и при выполнении для N1,N2,Ф1 и Ф2 условия:
где: T время измерений,
S эффективная площадь измерительного прибора для диапазона из интервала 9,9 11,8 МэВ,
k отношение эффективных площадей детектора во втором и первом диапазонах,
делают суждение о наличии в зоне обследования ядерных зарядов.
где: T время измерений,
S эффективная площадь измерительного прибора для диапазона из интервала 9,9 11,8 МэВ,
k отношение эффективных площадей детектора во втором и первом диапазонах,
делают суждение о наличии в зоне обследования ядерных зарядов.
Сопоставительный анализ настоящего изобретения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что:
1) вблизи обследуемого объекта дополнительно определяют интенсивность П2 потока гамма-излучения в диапазоне с шириной окна 1 МэВ, лежащем в интервале 9,9 11,8 МэВ;
2) определяют фоновые интенсивности Ф1 и Ф2 излучения в этих диапазонах,
3) при выполнении условия для N1,N2,Ф1 и Ф2:
где: T время измерений,
S эффективная площадь измерительного прибора для диапазона из интервала 9,9 11,8 МэВ,
k отношение эффективных площадей детектора во втором и первом диапазонах,
делают суждение о наличии в зоне обследования ядерных зарядов.
1) вблизи обследуемого объекта дополнительно определяют интенсивность П2 потока гамма-излучения в диапазоне с шириной окна 1 МэВ, лежащем в интервале 9,9 11,8 МэВ;
2) определяют фоновые интенсивности Ф1 и Ф2 излучения в этих диапазонах,
3) при выполнении условия для N1,N2,Ф1 и Ф2:
где: T время измерений,
S эффективная площадь измерительного прибора для диапазона из интервала 9,9 11,8 МэВ,
k отношение эффективных площадей детектора во втором и первом диапазонах,
делают суждение о наличии в зоне обследования ядерных зарядов.
Излучение в диапазоне из интервала 9,9-11,8 МэВ, как будет показано далее, образуется при радиационном захвате нейтронов, образующихся в заряде, ядрами азота-14, входящего в состав химического взрывчатого вещества, которое является необходимым компонентом ядерного заряда. Ширина данного диапазона определяется достигнутым к настоящему времени энергетическим разрешением сцинтилляционных детекторов (10%). Выбор границ диапазона 1,5-2,0 МэВ определяется, с одной стороны, уменьшением спектральной плотности гамма-излучения делящихся материалов при энергиях, больших 2,0 МэВ, с другой стороны увеличением поглощения при энергиях квантов, меньших 1,5 МэВ, в среде между делящимся веществом и детектором, что может приводить к искажениям результатов измерений.
Рассмотрим возможность применения предложенного способа для достижения цели изобретения. В соответствии с (5), конструкция типичного ядерного заряда может быть представлена в виде следующей совокупности концентрических оболочек:
1. Внутренняя полая сфера из плутония с внутренним радиусом 2,1 см и внешним 4,2 см.
1. Внутренняя полая сфера из плутония с внутренним радиусом 2,1 см и внешним 4,2 см.
2.Бериллиевый отражатель нейтронов внутренний радиус 4,2 см, внешний 8,2 см.
3. Оболочка из обедненного урана внутренний радиус 8,2 см, внешний 11,2 см.
4. Оболочка из химического взрывчатого вещества внутренний радиус 11,2 см, внешний 21,2 см.
5. Оболочка из алюминия, моделирующая конструкционные материалы - внутренний радиус 21,2 см, внешний 22,2 см.
Изотопный состав оболочек предполагается соответствующим данным (5). Согласно расчетам (5), интенсивность гамма-излучения с энергией в диапазоне 1,5-2,0 МэВ на расстоянии R от модели составляет порядка 3•105/4πR квантов см-2c-1 при интенсивности фона Ф1 порядка 0,5•10-1 квантов см-2c-1. Поток нейтронов, выходящий из третьей оболочки, оценивается как 6,3•104 нейтронов с-1. Расчет показывает, что большая часть этих нейтронов будет замедлена и поглощена в слое взрывчатого вещества в основном на ядрах азота-14. Учитывая, что сечение реакции 14N(n,p)14C составляет 17,5 барн, реакции 14N(n,γ)15N- 0,08 барн, и что в реакции 14N(n,γ)15N на 100 поглощенных нейтронов испускается около 13 квантов с энергией 10,83 МэВ, скорость образования гамма-квантов с энергией 10,83 МэВ можно оценить как 3•102 квантов с-1, что на расстоянии R см от модели соответствует интенсивности 3•102/4πR2 квантов см-2c-1. На уровне моря спектральная плотность гамма-излучения с энергией вблизи 10 МэВ составляет 1•10-4 квантов см-2c-1, т.е. интенсивность фона Ф2 при ширине диапазона регистрации 1 МэВ составит 10-4 квантов см-2c-1.
Для источников невзрывного характера, содержащих делящиеся материалы, гамма-излучение с энергией вблизи 10,83 МэВ будет находиться практически на уровне фона. Так, для самих делящихся материалов спектральная плотность мгновенных квантов деления с подобной энергией составляет менее 10-4 от спектральной плотности излучения с энергией 2 МэВ. Фотоны, испускаемые в результате реакций радиационного захвата нейтронов конструкционными материалами источника, имеют, как правило, энергию, значительно меньшую 10,83 МэВ, и также не должны давать значительного вклада в величину фона. Присутствие в невзрывном источнике значительного количества азотсодержащих соединений представляется маловероятным. При выполнении условия:
величина NST (общее число импульсов, зарегистрированное в диапазоне из интервала 9,9-11,8 МэВ за время измерения) на величину более трех стандартных отклонений превышает общее число импульсов, ожидаемое в отсутствие азотсодержащего взрывчатого вещества [Ф2 + 2•10-4k(N1 - Ф1)]ST.
величина NST (общее число импульсов, зарегистрированное в диапазоне из интервала 9,9-11,8 МэВ за время измерения) на величину более трех стандартных отклонений превышает общее число импульсов, ожидаемое в отсутствие азотсодержащего взрывчатого вещества [Ф2 + 2•10-4k(N1 - Ф1)]ST.
Пример 1.
Детектор с эффективной площадью 1 м2, k 1, расположен на расстоянии 10 м от модели заряда и выполняет измерения в течение 1 часа. В этих условиях:
N1 Ф1 2,5•10-2 квантов см-2c-1,
N2 Ф2 2,5•10-5 квантов см-2c-1,
Ф2 1•10-4 квантов см-2c-1,
Заряд будет обнаружен.
N1 Ф1 2,5•10-2 квантов см-2c-1,
N2 Ф2 2,5•10-5 квантов см-2c-1,
Ф2 1•10-4 квантов см-2c-1,
Заряд будет обнаружен.
Пример 2.
Детектор с эффективной площадью 1 м2, k 1, расположен на расстоянии 10 м от ядерной энергетической установки с уровнем излучения 3•105 квантов с-1 в диапазоне 1,5-2,0 МэВ и выполняет измерения в течение 1 часа. В этих условиях:
N1 Ф1 2,5•10-2 квантов см-2c-1,
N2 Ф2 5•10-6 квантов см-2c-1,
Ф2 1•10-4 квантов см-2c-1,
Ложного подтверждения наличия заряда не произойдет.
N1 Ф1 2,5•10-2 квантов см-2c-1,
N2 Ф2 5•10-6 квантов см-2c-1,
Ф2 1•10-4 квантов см-2c-1,
Ложного подтверждения наличия заряда не произойдет.
Claims (1)
- Способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов, включающий определение вблизи обследуемого объекта интенсивности N1 потока гамма-излучения в диапазоне 1,5-2,0 МэВ, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения путем идентификации взрывного или невзрывного характера делящихся материалов, дополнительно определяют интенсивность N2 потока гамма-излучения в диапазоне с шириной окна 1 МэВ, лежащем в интервале 9,9-11,8 МэВ, определяют фоновые интенсивности Ф1 и Ф2 излучения в этих диапазонах, и при выполнении для N1, N2, Ф1 и Ф2 условия:
где Т время измерений,
S эффективная площадь измерительного прибора для диапазона из интервала 9,9 11,8 МэВ,
k отношение эффективных площадей детектора во втором и первом диапазонах,
делают суждение о наличии в зоне обследования ядерных зарядов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4839854 RU2068571C1 (ru) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | Способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4839854 RU2068571C1 (ru) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | Способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2068571C1 true RU2068571C1 (ru) | 1996-10-27 |
Family
ID=21521284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4839854 RU2068571C1 (ru) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | Способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2068571C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011081566A1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Способ идентификации ядерного взрыва по изотопам криптона и ксенона |
WO2018106144A1 (ru) | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения |
RU2710206C1 (ru) * | 2019-01-14 | 2019-12-25 | Федеральное государственное казённое учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ идентификации и оценки термоядерности скрытно проведенного камуфлетного ядерного взрыва |
-
1991
- 1991-06-04 RU SU4839854 patent/RU2068571C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 4320298, кл. G 01 N 23/00, 1982. 2. Авторское свидетельство СССР N 439740, кл. G 01 N 23/00, 1974. 3. Авторское свидетельство СССР N 1349478, кл. G 01 N 23/00,1988. 4. Патент США N 4483817, кл. G 01 N 23/00, 1984. 5. Сагдеев Р.З. и др. Проблемы контроля крылатых ракет морского базирования с ядерными боеголовками. / Препринт ИКИ АН СССР, Пр-1373. - М., 1988. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011081566A1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Способ идентификации ядерного взрыва по изотопам криптона и ксенона |
US8969825B2 (en) | 2009-12-28 | 2015-03-03 | Federal State Budgetary Institution<Federal Agency for Legal Protection of Military, Special and Dual Use Intellectual Activity Results>(FSBI<FALPIAR>) | Method for identifying a nuclear explosion based on krypton and xenon isotopes |
WO2018106144A1 (ru) | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения |
US10838078B2 (en) | 2016-12-09 | 2020-11-17 | State Atomic Energy Corporation “Rosatom”On Behalf Of The Russian Federation | Method for searching for and detecting gamma radiation sources |
RU2710206C1 (ru) * | 2019-01-14 | 2019-12-25 | Федеральное государственное казённое учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ идентификации и оценки термоядерности скрытно проведенного камуфлетного ядерного взрыва |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7151815B2 (en) | Nonintrusive method for the detection of concealed special nuclear material | |
US10393915B2 (en) | Integrated primary and special nuclear material alarm resolution | |
US20120155592A1 (en) | Systems and methods for detecting nuclear material | |
WO2001007888A2 (en) | Pulsed gamma neutron activation analysis (pgnaa) method and apparatus for nondestructive assay of containerized contaminants | |
US3219820A (en) | Radioactivity well logging for detecting hydrogen and chlorine | |
US6134289A (en) | Thermal neutron detection system | |
US3728544A (en) | Method and apparatus for measurement of concentration of thermal neutron absorber contained in nuclear fuel | |
RU2068571C1 (ru) | Способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов | |
Olsen et al. | Internal Bremsstrahlung and Decay Scheme of Sb 119 | |
US4510117A (en) | Apparatus for in situ determination of burnup, cooling time and fissile content of an irradiated nuclear fuel assembly in a fuel storage pond | |
US4409480A (en) | Method and system for the testing and calibration of radioactive well logging tools | |
JP2526392B2 (ja) | 原子炉用燃料棒の非破壊検査装置 | |
JPH07209493A (ja) | 放射性廃棄物の選別装置およびその選別方法 | |
RU195097U1 (ru) | Устройство для обнаружения взрывчатых, отравляющих и делящихся веществ на морском дне | |
JPH0213736B2 (ru) | ||
JPH09197055A (ja) | アクティブ中性子測定方法および装置 | |
JP3652952B2 (ja) | 原子個数密度の非破壊測定方法及び装置 | |
Ryzhikov et al. | The use of fast and thermal neutron detectors based on oxide scintillators in inspection systems for prevention of illegal transportation of radioactive substances | |
RU2150693C1 (ru) | Способ паспортизации и контроля сохранности изделий из ядерных материалов | |
WO1990013900A1 (en) | Photoneutron method of detection of explosives in luggage | |
JP2013130418A (ja) | 核物質検出装置、核物質検出方法 | |
RU2143711C1 (ru) | Детектор для регистрации ионизирующих излучений | |
Pylypchynets et al. | Isotopic identification of photofissed nuclear materials in stainless steel containers using delayed gamma-rays | |
JP7163170B2 (ja) | 核分裂性核種の重量比の測定方法、測定装置、及び測定プログラム | |
SU448771A1 (ru) | Способ активационного анализа |