RU220722U1

RU220722U1 - Радиационный монитор

Info

Publication number: RU220722U1
Application number: RU2023118352U
Authority: RU
Inventors: Ярослав Валерьевич Лужанчук; Михаил Вячеславович Потапов
Filing date: 2023-07-12
Publication date: 2023-09-29

Abstract

Полезная модель относится к области регистрации радиоактивных излучений, а именно к регистрации гамма- и нейтронного излучения, и может быть использована при обнаружении ядерных и радиоактивных материалов на контрольно-пропускных пунктах и проходных предприятий, где используются, хранятся или (и) перерабатываются радиоактивные нуклиды. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения источника гамма-излучения. Технический результат достигается тем, что радиационный монитор включает две стойки, объединенные в портал; портал содержит блоки детектирования, включающие в себя микроконтроллер и объединённые друг с другом с помощью PоЕ-коммутатора; PоЕ-коммутатор содержит разъемы для подключения Web-камеры и ЭВМ. Роль блока управления выполняет один из блоков детектирования, микроконтроллер которого осуществляет сбор и обработку данных с других блоков детектирования, в памяти микроконтроллера содержится программа локализации источника. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области регистрации радиоактивных излучений, а именно к регистрации гамма- и нейтронного излучения, и может быть использована при обнаружении ядерных и радиоактивных материалов на контрольно-пропускных пунктах и проходных предприятий, где используются, хранятся или (и) перерабатываются радиоактивные нуклиды.

Известен радиационный монитор КСАР1У.031 производства АО «НТЦ «ЯФИ», выполненный в виде портала, предназначенный для регистрации гамма- и нейтронного излучения. Радиационный монитор содержит две колонны, включающие в себя два блока детектирования гамма-излучения на основе пластического сцинтиллятора, один блок детектирования нейтронов на основе ³He пропорционального счетчика, блок световой и звуковой сигнализации, блок управления, подключенные к внешней ЭВМ. Блок управления осуществляет сбор и обработку данных с блоков детектирования и передачу их в ЭВМ [Пешеходный радиационный монитор КСАР1У.031, АО «НТЦ «ЯФИ». Рекламный проспект, 2023.]

Недостатками такого радиационного монитора являются наличие отдельного блока управления, отсутствие локализации источника в пространстве.

Известен портальный бета/гамма монитор M52-1 производства Ludlum Measurements Inc., содержит блок управления для сбора и обработки данных, пластиковые сцинтилляционные детекторы, которые регистрируют гамма-излучение, блок с максимальным значением счета определяет местоположение источника, на экране осуществляется его индикация [Рекламный проспект www.ludlum.com/products/all-product/model-52-1-52-5-52-6-series.]

Недостатками такого радиационного монитора являются наличие отдельного блока управления, недостаточная точность локализации источника излучения, ограниченная область применения.

Известно устройство охранной сигнализации для обнаружения фактов несанкционированного проноса радиоактивных веществ на контрольно-пропускных пунктах режимных объектов, содержащее каркас с N детекторами ионизирующих излучений, где N - целое число, большее или равное единице, блок обработки информации и управления, датчик присутствия человека в зоне контроля устройства и информационное табло со звуковым извещателем; устройство включает подвижную сканирующую платформу, выполненную с возможностью ее перемещения в пространстве по высоте по механическим направляющим, на которой размещается детектор ионизирующих излучений, и датчик-энкондер, определяющий положение подвижной сканирующей платформы в пространстве, опоры для фиксации платформы в нижнем (исходном) положении, датчик фиксации нижнего положения подвижной сканирующей платформы, датчик фиксации верхней точки подъема подвижной сканирующей платформы, причем блок обработки информации и управления выполнен с возможностью подсчета приращений к естественному радиационному фону, соответствующих величинам значений «угол-код»; к первому входу блока обработки информации и управления подключены выходы детекторов ионизирующих излучений; ко второму входу блока обработки информации и управления подключен выход датчика присутствия человека в зоне контроля устройства; к третьему входу блока обработки информации и управления подключен информационный выход датчика-энкондера; к четвертому входу блока обработки информации и управления подключен выход датчика фиксации нижнего положения подвижной сканирующей платформы; к пятому входу блока обработки информации и управления подключен выход датчика фиксации верхней точки подъема подвижной сканирующей платформы; первый выход блока обработки информации и управления подключен ко входу информационного табло со звуковым извещателем; второй и третий выходы блока обработки информации и управления подключены к входам коммутационных элементов управления электродвигателем привода; четвертый выход блока обработки информации и управления подключен к управляющему входу стабилизатора тока блока питания электродвигателя [Патент РФ № 2358323, МПК G08B 17/12, G01N 23/00, 10.06.2009].

Недостатком является наличие отдельного блока управления и подвижной сканирующей платформы.

Известен пешеходный радиационный монитор ТСРМ82 производства ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова», который содержит четыре блока детектирования (БД) гамма-излучения на основе неорганического сцинтиллятора CsI(Tl), а также выносной блок питания и управления (БПУ) со световой и звуковой сигнализацией. Радиационный монитор позволяет обнаруживать и определять местоположение в пространстве источника гамма-излучения [Пешеходный радиационный монитор гамма-излучения ТСРМ82, ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова». Рекламный проспект, 2022]. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком является малая точность определения местоположения источника гамма-излучения, ограниченная областью нахождения блока детектирования.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения местоположения источника гамма-излучения.

Технический результат полезной модели достигается тем, что радиационный монитор, включающий в себя две стойки, объединенные в портал, содержащий блоки детектирования на основе сцинтиллятора CsI(Tl), равномерно размещенные внутри стоек, количество блоков детектирования равно двум, блоки детектирования включают в себя микроконтроллер, роль блока управления выполняет один из блоков детектирования, в памяти микроконтроллера которого содержится программа локализации источника, каждый из блоков детектирования соединен с PоЕ-коммутатором, содержащим разъемы для подключения Web-камеры и ЭВМ.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

1 - портал;

2 - блок управления;

3 - блок детектирования;

4 - микроконтроллер;

5 - PoЕ-коммутатор;

6 - Web-камера;

7 - ЭВМ.

На фиг. 1 схематично представлен радиационный монитор.

На фиг. 2 показан источник гамма-излучения расположенный в области портала 1.

На фиг. 3 приведен пример локализации источника гамма-излучения ¹³⁷Cs активностью 80 кБк, который был расположен на лодыжке нарушителя с координатами j = 10 см; k = 60 см. Значение минимума ошибки Δn _jk составило 1,39⋅10^-3, которое соответствует координате j = 10 см; k = 60 см.

В качестве примера на чертежах показаны четыре блока детектирования, но в общем виде их число может быть больше либо равно двум, это ограничение следует из выражения для нормирования скорости счета n _jk, m ≥ 2.

Радиационный монитор (фиг. 1), включающий в себя две стойки, объединенные в портал 1, содержащий блоки 3 детектирования на основе сцинтиллятора CsI(Tl), равномерно размещенные внутри стоек, количество блоков 3 детектирования равно двум, блоки 3 детектирования включают в себя микроконтроллер 4, каждый из блоков 3 детектирования соединен с PоЕ-коммутатором 5, PоЕ-коммутатор 5 содержит разъемы для подключения Web-камеры 6 и ЭВМ 7, роль блока 2 управления выполняет один из блоков 3 детектирования, в памяти микроконтроллера 4 которого содержится программа локализации источника. Микроконтроллер 4 блока 2 управления осуществляет сбор и обработку данных с других блоков 3 детектирования.

Блоки 3 детектирования равномерно размещены внутри стоек, положение блоков 3 детектирования относительно оси стойки может быть произвольным, но наилучший результат достигается при их вертикальном расположении.

Блоки 3 детектирования гамма-излучения на основе сцинтиллятора CsI(Tl) равномерно размещают внутри стоек с целью снижения порога обнаружения радиационного монитора.

Если же, напротив, блоки 3 детектирования разместить неравномерно внутри стоек, то это приведет к увеличению порога обнаружения радиационного монитора.

Портал 1 служит для размещения блоков 3 детектирования. Каждый из блоков 3 детектирования содержит в своем составе сцинтиллятор CsI(Tl), сочлененный с фотоэлектронным умножителем, микроконтроллер 4.

Размер и форма портала 1 определяется зоной контроля.

Измерения проводят с применением радиационного монитора содержащего блоки 3 детектирования гамма-излучения на основе сцинтиллятора CsI(Tl).

Радиационный монитор работает следующим образом.

К разъемам PоЕ-коммутатору 5 подключают Web-камеру 6 и ЭВМ 7.

После включения радиационный монитор осуществляет самоконтроль, потом переходит в режим измерения фона, а потом автоматически или по команде с блока 2 управления в состояние контроля объекта. Источник гамма-излучения расположенный в области портала 1 (фиг. 2) вызывает световые вспышки в сцинтилляторе блока 3 детектирования. Световые вспышки регистрируют с помощью фотоэлектронного умножителя, преобразуя их в электрические импульсы, которые подают на микроконтроллер 4. Блоки 3 детектирования объединены в сеть Ethernet посредством PоЕ-коммутатора 5. Сбор и обработку данных осуществляет один из блоков 3 детектирования, который назначен блоком 2 управления. В памяти микроконтроллера 4 блока 2 управления находится программа локализации источника гамма-излучения. Программа осуществляет сбор данных с каждого блока 3 детектирования, нормирование, расчет матрицы ошибок Δn _jk, поиск минимума, по величине которого определяет координаты расположения источника. Эта программа заложена в микроконтроллер 4 блока 2 управления.

Таким образом, полученные значения скорости счета с каждого блока 3 детектирования нормируют и получают матрицу ошибок Δn _jk, осуществляют поиск минимума, по величине которого определяют координаты расположения источника. Фиксация видеокадров объекта контроля осуществляется Web-камерой 6. Данные о результатах локализации и видеокадрах передают на ЭВМ 7, которая совмещает место нахождения источника гамма-излучения c видеокадром объекта контроля, что позволяет локализовать источник гамма-излучения радиационным монитором.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно повышение точности определения местоположения источника гамма-излучения.

Claims

Радиационный монитор, включающий в себя две стойки, объединенные в портал, содержащий блоки детектирования на основе сцинтиллятора CsI(Tl), равномерно размещенные внутри стоек, количество блоков детектирования равно двум, блоки детектирования включают в себя микроконтроллер, отличающийся тем, что роль блока управления выполняет один из блоков детектирования, в памяти микроконтроллера которого содержится программа локализации источника, каждый из блоков детектирования соединен с PоЕ-коммутатором, содержащим разъемы для подключения Web-камеры и ЭВМ.