RU2303277C2

RU2303277C2 - Radiation finding monitor

Info

Publication number: RU2303277C2
Application number: RU2005127010/28A
Authority: RU
Inventors: Георгий Михайлович Скрипка (RU); Георгий Михайлович Скрипка; Сергей Федорович Резиньков (RU); Сергей Федорович Резиньков; Валерий Александрович Белов (RU); Валерий Александрович Белов; Сергей Митрофанович Придчин (RU); Сергей Митрофанович Придчин; Виктор Александрович Юхневич (RU); Виктор Александрович Юхневич; Тать на Дмитриевна Харина (RU); Татьяна Дмитриевна Харина
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-07-20
Also published as: RU2303277C9

Abstract

FIELD: nuclear tool-making industry, in particular, engineering of devices for finding radioactive nuclear materials, possible use for detecting unsanctioned movement of aforementioned materials in baggage and loads through checkpoints of customs, airports, etc.

SUBSTANCE: radiation finding monitor contains main module, including at least one detecting block for neutron and gamma radiation, indication block and controller block, containing means for connection to communication channel. Means for connection to communication channel are made in form of radio modem and wired communication port, while the indication block is made autonomous and additionally containing second radio-modem and/or wired communication port.

EFFECT: expanded functional capabilities, possible autonomous operation and combined operation with external indication block.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерного приборостроения, в частности к устройствам для обнаружения радиоактивных ядерных материалов (ЯМ), и предназначено для обнаружения несанкционированного перемещения ЯМ в ручной клади, грузах и багаже указанных материалов через проходные, контрольно-пропускные пункты таможен, аэропортов и т.п.The invention relates to the field of nuclear instrumentation, in particular to devices for detecting radioactive nuclear materials (NM), and is intended to detect unauthorized movement of NM in hand luggage, cargo and baggage of these materials through checkpoints, checkpoints of customs, airports, etc. .

Известные поисковые радиационные мониторы подразделяются на стационарные, т.е. транспортные и портальные (пешеходные), и носимые, т.е. выполненные в виде приборов, носимых оператором.Known search radiation monitors are divided into stationary, i.e. transport and portal (pedestrian), and wearable, i.e. made in the form of instruments worn by the operator.

Известен "Монитор радиационный носимый БИРК-3", патент №48525, на промышленный образец авторов В.А.Белов и др., опубликован в бюллетене "Промышленные образцы" №3, 2001 г. Прибор предназначен для обнаружения ЯМ по их гамма-излучению и выполнен в виде носимого в руках прибора. Монитор имеет в своем составе блок детектирования гамма-излучения и блок контроллера. Блок индикации, входящий в состав блока контроллера, обеспечивает звуковую сигнализацию и звуковую индикацию, а также алфавитно-цифровую индикацию на экране жидкокристаллического дисплея.The well-known "Monitor radiation portable BIRK-3", patent No. 48525, for the industrial design of the authors V. A. Belov and others, published in the bulletin "Industrial Designs" No. 3, 2001. The device is designed to detect NM by their gamma radiation and made in the form of a portable device. The monitor incorporates a gamma radiation detection unit and a controller unit. The display unit, which is part of the controller unit, provides an audible alarm and an audio indication, as well as an alphanumeric display on the LCD screen.

Известен "Способ обнаружения источников нейтронных полей", авторское свидетельство №1839866, заявка №2273797/18-25 от 03.01.80 г. авторов Г.П.Антропов и др., кл. МПК G01T 3/00, опубликовано в БИ №27, 2005 г. В данном способе тело оператора используется в качестве замедлителя нейтронов. Опытный образец детектора, использующий указанный способ, выполнен в виде патронташа, который крепится на теле оператора ремнями и обеспечивает скрытый поиск ЯМ. Устройство вибросигнализации, связанное с детектором проводной связью, крепится на руке оператора и выполняет свою функцию, если плотность потока нейтронов превышает уровень естественного фона.The well-known "Method of detecting sources of neutron fields", copyright certificate No. 1839866, application No. 2273797 / 18-25 from 03.01.80, the authors G. P. Antropov and others, class. IPC G01T 3/00, published in BI No. 27, 2005. In this method, the operator’s body is used as a neutron moderator. A prototype detector using this method is made in the form of a bandolier, which is attached to the operator’s body with straps and provides a hidden search for NM. The vibration alarm device connected to the detector by wire communication is mounted on the operator’s hand and performs its function if the neutron flux density exceeds the level of the natural background.

Известен прибор ДОН-2 для скрытого поиска радиоактивных материалов по их нейтронному излучению (В.А.Белов "Радиационный контроль" журнал "Атом", 2000 г., №12, стр.35). Прибор конструктивно оформлен в виде жилета (патронташа), носимого на теле оператора. В приборе использован способ обнаружения нейтронных полей в соответствии с авторским свидетельством №1839866. Устройство индикации выполнено в виде наручных часов и связано с блоком контроллера проводной связью.The well-known device DON-2 for the hidden search for radioactive materials by their neutron radiation (V. A. Belov "Radiation control" Atom magazine, 2000, No. 12, p. 35). The device is structurally designed in the form of a vest (bandoleer) worn on the body of the operator. The device used a method for detecting neutron fields in accordance with copyright certificate No. 1839866. The display device is made in the form of a watch and is connected to the controller unit by wired communication.

Наиболее близким к заявляемому устройству является поисковый радиационный монитор ДОНГ-2М. Рекламный лист /стендовый доклад/ "Универсальный прибор для скрытого поиска радиоактивных материалов по гамма- и нейтронному излучению (ДОНГ-2М)". Международная конференция "Научно-технические проблемы обнаружения ядерных материалов и опасных веществ" во ВНИИА, Москва, 18-20 июня 2002 г.Closest to the claimed device is a search radiation monitor DONG-2M. Flyer / poster / "Universal device for the hidden search for radioactive materials by gamma and neutron radiation (DONG-2M)". International Conference "Scientific and Technical Problems of the Detection of Nuclear Materials and Hazardous Substances" in VNIIA, Moscow, June 18-20, 2002

Поисковый радиационный монитор по прототипу содержит основной модуль, включающий два детектирующих блока - нейтронного и гамма-излучения, блок индикации и блок контроллера, содержащий средства для подключения к каналу связи. Прибор конструктивно оформлен в виде жилета (патронташа), носимого на теле оператора. Блок индикации выполнен в виде наушников, связанных с блоком контроллера проводной связью. Блок контроллера имеет в своем составе средства для подключения к каналу связи (порт RS-232).The search radiation monitor according to the prototype contains a main module including two detecting units - neutron and gamma radiation, an indication unit and a controller unit containing means for connecting to a communication channel. The device is structurally designed in the form of a vest (bandoleer) worn on the body of the operator. The display unit is made in the form of headphones connected to the controller unit by wired connection. The controller unit incorporates means for connecting to a communication channel (RS-232 port).

Недостатком прототипа является сокращенная зона радиационного мониторинга, связанная с невозможностью построения мобильной распределенной системы из-за ограничений, накладываемых проводной связью, а также из-за ограничений при построении стационарной системы, так как прибор связан с телом оператора.The disadvantage of the prototype is the reduced radiation monitoring zone, associated with the inability to build a mobile distributed system due to the restrictions imposed by wired communication, as well as due to limitations in the construction of a stationary system, since the device is connected to the body of the operator.

При создании данного изобретения решалась задача разработки поискового радиационного монитора, обеспечивающего обнаружение ЯМ по их нейтронному и гамма-излучению в режиме скрытого или открытого поиска, а также обеспечивающего построение на его основе мобильной или стационарной распределенной системы радиационного мониторинга.When creating this invention, the task was to develop a search radiation monitor that provides detection of NM by their neutron and gamma radiation in the hidden or open search mode, as well as providing the construction on its basis of a mobile or stationary distributed radiation monitoring system.

Техническим результатом при решении данной задачи является расширение функциональных возможностей заявляемого устройства.The technical result in solving this problem is to expand the functionality of the claimed device.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с прототипом, содержащим основной модуль, включающий, по меньшей мере, один детектирующий блок нейтронного или гамма-излучения, блок индикации и блок контроллера, содержащий средства для подключения к каналу связи, в заявляемом поисковом радиационном мониторе средства для подключения к каналу связи выполнены в виде радиомодема и порта проводной связи, а блок индикации выполнен автономным и дополнительно содержит второй радиомодем и/или порт проводной связи. Основной блок может быть помещен в кейс, а блок индикации расположен на теле или в руках оператора. Основной модуль может быть помещен в жилет на теле оператора, а блок индикации расположен на теле или в руках оператора. Основной модуль может быть размещен в кейсе стационарно или на теле оператора, а блок индикации, в виде оснащенного радиомодемом компьютера, расположен на удалении в центре наблюдения и контроля.The specified technical result is achieved in that, in comparison with the prototype containing the main module, including at least one detecting unit of neutron or gamma radiation, an indication unit and a controller unit containing means for connecting to a communication channel, in the inventive search radiation monitor Means for connecting to the communication channel are made in the form of a radio modem and a wired communication port, and the display unit is autonomous and further comprises a second radio modem and / or a wired communication port. The main unit can be placed in a case, and the display unit is located on the body or in the hands of the operator. The main module can be placed in a vest on the body of the operator, and the display unit is located on the body or in the hands of the operator. The main module can be placed in a case stationary or on the operator’s body, and the display unit, in the form of a computer equipped with a radio modem, is located at a distance in the monitoring and control center.

Использование радиомодема в качестве средства для подключения к радиочастотному каналу связи позволяет выполнить блок индикации в виде автономного блока, механически не связанного с основным модулем, что позволяет размещать его на значительном удалении от основного модуля, при этом и основной модуль, и блок индикации могут перемещаться для выполнения радиационного контроля. Несколько мобильных и/или стационарных основных модулей могут объединяться в систему радиационного мониторинга, при этом данные радиационного контроля от каждого основного модуля передаются на блок индикации, размещенный в центре наблюдения и контроля, а также могут передаваться на локальный блок индикации, логически связанный с конкретным основным модулем.Using a radio modem as a means of connecting to a radio frequency communication channel allows the display unit to be in the form of an autonomous unit that is not mechanically connected to the main module, which allows it to be placed at a considerable distance from the main module, while both the main module and the display unit can be moved to performing radiation monitoring. Several mobile and / or stationary main modules can be combined into a radiation monitoring system, while radiation monitoring data from each main module is transmitted to an indication unit located in the monitoring and control center, and can also be transmitted to a local indication unit logically connected to a specific main module.

Использование проводного канала связи, в соответствии со спецификацией RS-485, позволяет объединить несколько основных модулей в стационарную систему радиационного мониторинга с использованием как центрального блока индикации, расположенного в центре наблюдения и контроля, так и локальных блоков индикации, логически связанных с конкретным основным блоком.Using a wired communication channel, in accordance with the RS-485 specification, it is possible to combine several main modules into a stationary radiation monitoring system using both a central display unit located in the monitoring and control center and local display units logically connected to a specific main unit.

На фиг.1 изображен заявляемый поисковый радиационный монитор.Figure 1 shows the inventive search radiation monitor.

На фиг.2 - заявляемый монитор в сложенном виде.Figure 2 - the inventive monitor when folded.

На фиг.3 - блок-схема заявляемого устройства.Figure 3 is a block diagram of the inventive device.

Поисковый радиационный монитор содержит основной модуль 1, включающий блок детектирования нейтронного 2 и блок детектирования гамма-излучения 3, автономный блок индикации 4 и блок контроллера 5, содержащий средства для подключения к каналу связи, выполненные в виде радиомодема 6 и порта проводной связи 7. Блок индикации 4 содержит второй радиомодем 8 и порт проводной связи 9. Основной модуль 1 может быть помещен в кейс, а блок индикации 4 расположен на теле или в руках оператора. Основной модуль 1 может быть помещен в жилете на теле оператора, блок индикации 4 расположен на теле или в руках оператора. По меньшей мере один основной модуль 1 может быть размещен в кейсе стационарно или на теле оператора, а блок индикации 4, в виде оснащенного радиомодемом компьютера, расположен на удалении в центре наблюдения и контроля. Кроме того, монитор содержит окно радиоканала 10, шарнирное соединение 11 и детали крепления 12 и 13.The search radiation monitor comprises a main module 1, including a neutron detection unit 2 and a gamma radiation detection unit 3, an autonomous display unit 4, and a controller unit 5, comprising means for connecting to a communication channel, made in the form of a radio modem 6 and a wired communication port 7. Block Indication 4 contains a second radio modem 8 and a wired communication port 9. The main module 1 can be placed in a case, and the indication unit 4 is located on the body or in the hands of the operator. The main module 1 can be placed in a vest on the body of the operator, the display unit 4 is located on the body or in the hands of the operator. At least one main module 1 can be placed in a case permanently or on the operator’s body, and display unit 4, in the form of a computer equipped with a radio modem, is located at a distance in the monitoring and control center. In addition, the monitor comprises a radio channel window 10, a hinge joint 11, and mounting parts 12 and 13.

В примере реализации заявляемый поисковый радиационный монитор состоит из блока детектирования гамма-излучения и блока детектирования нейтронного излучения, блока контроллера и блока индикации, который выполнен в виде носимого автономного устройства, выполняющего прием данных от блока контроллера по радиочастотному каналу связи.In an example implementation, the inventive search radiation monitor consists of a gamma radiation detection unit and a neutron radiation detection unit, a controller unit and an indication unit, which is made in the form of a portable standalone device that receives data from the controller unit via an RF communication channel.

Блок детектирования гамма-излучения построен по известной схеме с использованием сцинтилляционного детектора ионизирующего излучения на основе монокристаллов йодистого натрия или йодистого цезия, активированных таллием - NaI(Tl), CsI(Tl), фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), формирователя высоковольтного напряжения для питания динодной системы ФЭУ, преобразователя низковольного напряжения, усилителя и компаратора.The gamma radiation detection unit is constructed according to the well-known scheme using a scintillation ionizing radiation detector based on sodium iodide or cesium iodide single crystals activated with thallium - NaI (Tl), CsI (Tl), a photomultiplier tube (PMT), and a high-voltage voltage generator for powering the dynode system PMT, low-voltage converter, amplifier and comparator.

Блок детектирования нейтронного излучения построен на основе ³Не счетчиков тепловых нейтронов, формирователя высоковольтного напряжения блока счетчиков, преобразователя низковольтного напряжения, усилителя и компаратора.The neutron radiation detecting unit is built on the basis of ³ He counters of thermal neutrons, a high-voltage voltage generator, a counter unit, a low-voltage voltage converter, an amplifier, and a comparator.

Блок контроллера содержит в своем составе микроконтроллер, схему задания режимов работы блоков детектирования, схему звуковой сигнализации и индикации, схему вибросигнализации, схему формирования напряжения питания, аккумулятор, схему зарядки аккумулятора. Кроме того, в блоке контроллера имеется встроенный порт RS-485, обеспечивающий обмен данными между монитором и внешним устройством при помощи проводной связи, схему радиомодема, обеспечивающую обмен данными между монитором и внешним устройством с использованием беспроводной связи по радиоканалу.The controller block contains a microcontroller, a circuit for setting the operating modes of the detection units, a sound alarm and indication circuit, a vibration alarm circuit, a power supply voltage generating circuit, a battery, and a battery charging circuit. In addition, the controller unit has a built-in RS-485 port, which provides data exchange between the monitor and an external device using wired communication, a radio modem circuit, which provides data exchange between the monitor and an external device using wireless radio communication.

Автономный блок индикации выполнен в виде конструктивно законченного узла, который может быть размещен на значительном удалении от модуля детектирования. Блок индикации включает в себя блок обработки информации, устройство задания режимов работы, устройство звуковой сигнализации, устройство визуализации данных (отображение алфавитно-цифровой и графической информации). Кроме того, блок индикации содержит схему радиомодема, обеспечивающую беспроводной обмен информацией с основным модулем. Блок индикации может быть выполнен в виде малогабаритного прибора, носимого оператором, либо в качестве блока индикации может быть использован компьютер, оснащенный радиомодемом. В первом варианте используется совместная работа одного модуля детектирования с одним блоком индикации. Во втором варианте один компьютер обслуживает несколько модулей детектирования.The stand-alone display unit is made in the form of a structurally complete unit, which can be placed at a considerable distance from the detection module. The display unit includes an information processing unit, an operation mode setting device, an audio signaling device, a data visualization device (display of alphanumeric and graphic information). In addition, the display unit contains a radio modem circuit that provides wireless information exchange with the main module. The display unit can be made in the form of a small-sized device worn by the operator, or a computer equipped with a radio modem can be used as an indication unit. In the first embodiment, the joint operation of one detection module with one display unit is used. In the second embodiment, one computer serves several detection modules.

Основной модуль имеет конструкцию, обеспечивающую его размещение на теле оператора в жилете или кейсе в сложенном состоянии. При размещении на теле оператора используется способ обнаружения нейтронных полей, описанный в а.с. №1839866. При размещении основного модуля в кейсе для регистрации нейтронных полей используется дополнительный водородосодержащий замедлитель нейтронов.The main module has a design that ensures its placement on the operator’s body in a vest or case when folded. When placed on the operator’s body, the method for detecting neutron fields is described in A.S. No. 1839866. When placing the main module in the case for registration of neutron fields, an additional hydrogen-containing neutron moderator is used.

Работает заявляемый поисковый радиационный монитор следующим образом. Счетные последовательности импульсных электрических сигналов, формируемых блоками детектирования гамма- 3 и нейтронного излучения 2, обрабатываются блоком контроллера 5. При включении основного блока выполняется самодиагностика, выполняется набор фоновых значений плотностей потоков нейтронного и гамма-излучений, выполняется расчет пороговых значений, приведенных ко времени рабочих измерений, после чего выполняется переход в режим рабочих измерений. В режиме рабочих измерений выполняется вычисление значений плотностей потоков нейтронов и гамма-квантов, выполняется сравнение вычисленных значений с пороговыми значениями. В процессе работы радиационного монитора блок контроллера формирует данные, которые в зависимости от установленного режима работы передаются на внутреннюю схему индикации и сигнализации или на автономный блок индикации с использованием проводного канала связи RS-485 или радиочастотного канала. Если в процессе работы измеренное значение плотности потока нейтронов или гамма-квантов превышает соответствующее значение порога, то в зависимости от установленного режима индикации блок индикации формирует вибросигнал или звуковой сигнал, тональность которого меняется в зависимости от уровня превышения, и выполняет визуализацию измеренных значений.The claimed search radiation monitor works as follows. The counting sequences of pulsed electrical signals generated by the gamma-3 and neutron radiation detection units 2 are processed by the controller unit 5. When the main unit is turned on, the self-diagnosis is performed, a set of background values of the neutron and gamma-radiation flux densities is performed, and threshold values reduced to the operating time are calculated measurements, after which the transition to the mode of working measurements. In the operating measurement mode, the values of the flux densities of neutrons and gamma rays are calculated, and the calculated values are compared with threshold values. During the operation of the radiation monitor, the controller unit generates data that, depending on the established operating mode, is transmitted to the internal display and alarm circuitry or to the stand-alone display unit using a wired RS-485 communication channel or an RF channel. If during operation the measured value of the neutron or gamma-ray flux density exceeds the corresponding threshold value, then, depending on the set display mode, the display unit generates a vibration signal or an audio signal, the tonality of which changes depending on the excess level, and visualizes the measured values.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемый поисковый радиационный монитор обладает большими функциональными возможностями как при обнаружении ЯМ, в том числе скрытом, так и при построении системы радиационного мониторинга территории.Thus, in comparison with the prototype, the claimed search radiation monitor has great functionality both in the detection of NM, including hidden, and in the construction of a radiation monitoring system of the territory.

Claims

1. Search radiation monitor containing a main module, including at least one detecting unit of neutron or gamma radiation, and a controller unit containing means for connecting to a communication channel, as well as an indication unit, characterized in that the means for connecting to the communication channel is made in the form of a radio modem and a wired communication port, and the display unit is autonomous and further comprises a second radio modem and / or a wired communication port.

2. The monitor according to claim 1, characterized in that the main module is placed in a case, and the display unit is located on the body or in the hands of the operator.

3. The monitor according to claim 1, characterized in that the main module is placed in a vest on the body of the operator, and the display unit is located on the body or in the hands of the operator.

4. The monitor according to claim 1, characterized in that at least one main module is located on the operator’s body or, placed in a case, is stationary, and the display unit in the form of a computer equipped with a radio modem is located at a distance in the monitoring and control center.