RU2601774C1 - Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector - Google Patents

Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector Download PDF

Info

Publication number
RU2601774C1
RU2601774C1 RU2015126516/28A RU2015126516A RU2601774C1 RU 2601774 C1 RU2601774 C1 RU 2601774C1 RU 2015126516/28 A RU2015126516/28 A RU 2015126516/28A RU 2015126516 A RU2015126516 A RU 2015126516A RU 2601774 C1 RU2601774 C1 RU 2601774C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
height
radiation
dose rate
attenuation
gamma radiation
Prior art date
Application number
RU2015126516/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Николаевич Садовников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2015126516/28A priority Critical patent/RU2601774C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601774C1 publication Critical patent/RU2601774C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/167Measuring radioactive content of objects, e.g. contamination

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to determining radiation environment in the vicinity of nuclear power engineering after emergency emission of radioactive substances. Essence of the invention is that is aerial radiation area survey is carried out by means of undedicated instrument, for example, with a portable gamma radiation dose rate meter having only one onboard radiation detector. Optical radiation survey along preset route on each straight section shall be carried out twice to change height of flight. This enables to obtain data implicitly containing information on the value of attenuation of gamma radiation depending on terrain clearance. Data processing enables calculation of coefficients for conversion of the radiation levels measured at the aircraft flight elevation to terrain clearance 1 m.
EFFECT: technical result is higher accuracy of determination radiation environment.
1 cl, 4 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области экологического мониторинга обстановки после аварийного выброса в атмосферу радиоактивных веществ.The invention relates to the field of environmental monitoring of the situation after an accidental release into the atmosphere of radioactive substances.

Выброс в атмосферу радиоактивных веществ в результате аварийной ситуации на объекте атомной энергетики может обусловить опасное загрязнение значительных по площади районов. В связи с этим первоочередное значение имеет оперативное выявление конфигурации опасных для проживания зон.The release of radioactive substances into the atmosphere as a result of an emergency at a nuclear power facility can cause hazardous pollution of large areas. In this regard, the immediate identification of the configuration of hazardous areas for living is of primary importance.

Наиболее оперативным способом выявления радиационной обстановки в пределах значительных по площади районов является воздушная радиационная разведка. При ведении воздушной радиационной разведки выполняются измерения мощности дозы гамма-излучения на высоте полета летательного аппарата, а затем полученные значения необходимо приводить в высоте 1 м над поверхностью земли:The most efficient way to detect the radiation situation in areas of significant area is through airborne reconnaissance. When conducting airborne radiation reconnaissance, gamma radiation dose rate measurements are taken at the flight altitude of the aircraft, and then the obtained values must be given at a height of 1 m above the ground:

Figure 00000001
Figure 00000001

где P(1), P(h) - мощность дозы гамма-излучения на высоте 1 м и h м над поверхностью земли соответственно, Р/ч;where P (1), P (h) is the dose rate of gamma radiation at a height of 1 m and h m above the surface of the earth, respectively, R / h;

K(E, h) - кратность ослабления гамма-излучения с энергией Е на высоте h, отн. ед.K (E, h) is the attenuation coefficient of gamma radiation with energy E at a height h, rel. units

В настоящее время известно несколько способов приведения измеренных с борта летательного аппарата величин мощности дозы гамма-излучения к высоте 1 м. Основополагающий способ заключается в том, что летательный аппарат пролетает над одним и тем же местом два раза. При этом если первый раз аппарат летел на высоте h1, то повторный полет осуществляется на некоторой высоте h2. На основе знания высоты полета h1, кратности ослабления гамма-излучения радиоактивно загрязненной местности слоем воздуха толщиной

Figure 00000002
, а также предположения об общем законе ослабления мощности дозы гамма-излучения плоского источника воздушной средой вычисляют мощность дозы на высоте 1 м. Трудность реализации такого способа заключается в необходимости точного пролета на разных высотах над каждой точкой, в которой определяется уровень радиации, в противном случае вследствие наличия градиента поля мощностей доз появится значительная по величине дополнительная погрешность измерения.At present, several methods are known for bringing gamma radiation dose rate values measured from an aircraft to an altitude of 1 m. The fundamental method is that the aircraft flies over the same place twice. Moreover, if for the first time the device flew at a height of h 1 , then the second flight is carried out at a certain height h 2 . Based on the knowledge of the flight altitude h 1 , the attenuation factor of gamma radiation of radioactively contaminated area with a layer of air thick
Figure 00000002
, as well as assumptions about the general law of attenuating the dose rate of gamma radiation of a flat source by air, calculate the dose rate at a height of 1 m. The difficulty in implementing this method is the need for accurate flight at different heights above each point at which the radiation level is determined, otherwise due to the presence of a gradient in the dose rate field, a significant additional measurement error will appear.

Развитие данного подхода позволило создать средства типа ИМД-31 [1], в которых используются два детектора, один из которых закрыт фильтром, имитирующим дополнительный слой воздуха заданной толщины. При таком способе предполагается, что летательный аппарат проводит одновременно измерения на двух различных высотах и повторный пролет над тем же участком местности исключается.The development of this approach made it possible to create tools of the IMD-31 type [1], in which two detectors are used, one of which is closed by a filter simulating an additional layer of air of a given thickness. With this method, it is assumed that the aircraft simultaneously performs measurements at two different altitudes and the second flight over the same area is excluded.

Недостатком данного способа является то, что материал фильтра и воздух обладают различными зависимостями от энергии гамма-кванта сечений фотопоглощения, комптоновского рассеяния гамма-квантов и сечения процесса образования пары электрон-позитрон в поле ядра атома вещества. Это обуславливает совпадение кратности ослабления гамма-излучения фильтром и принимаемым во внимание слоем воздуха фактически только для одной энергии квантов. Для всех остальных энергий появляется дополнительная погрешность измерения. Кроме того, данный способ не учитывает текущую плотность воздуха, зависящую от температуры, атмосферного давления и влажности. Это также влечет появление соответствующих дополнительных погрешностей измерения, которые в определенных условиях могут принять неприемлемо высокие значения.The disadvantage of this method is that the filter material and air have different dependences on the energy of the gamma quantum of the photoabsorption cross sections, Compton scattering of gamma quanta and the cross section for the formation of an electron-positron pair in the field of the atomic nucleus of a substance. This causes the coincidence of the attenuation coefficient of gamma radiation by the filter and the layer of air taken into account for virtually only one quantum energy. For all other energies, an additional measurement error appears. In addition, this method does not take into account the current density of air, depending on temperature, atmospheric pressure and humidity. This also entails the appearance of corresponding additional measurement errors, which under certain conditions can take unacceptably high values.

Известен другой способ приведения измеренных значений мощности дозы гамма-излучения к высоте 1 м над поверхностью земли, основанный на использовании некоторой фиксированной зависимости кратности ослабления гамма-излучения от высоты над поверхностью земли [2]. Способ ориентирован за загрязнение, обусловленное аварийным выбросом на ядерном реакторе. В этом случае, если высота полета не превышает 150 м, то кратность ослабления будет отличаться от среднего значения для выбранной высоты не более чем на ±10% для радиоактивного загрязнения, вызванного выбросом продуктов деления из реактора для кампании в диапазоне от 10 до 720 суток и длительности выдержки топлива от 0 до 1800 суток.There is another way to bring the measured values of the dose rate of gamma radiation to a height of 1 m above the ground, based on the use of some fixed dependence of the attenuation ratio of gamma radiation on the height above the ground [2]. The method is focused on pollution caused by accidental release at a nuclear reactor. In this case, if the flight altitude does not exceed 150 m, the attenuation factor will differ from the average value for the selected altitude by no more than ± 10% for radioactive contamination caused by the release of fission products from the reactor for the campaign in the range from 10 to 720 days and fuel holding time from 0 to 1800 days.

Однако, несмотря на привлекательность подобного способа, он не рассчитан на выявление параметров заражения, обусловленного источником неизвестного радионуклидного состава. Кроме того, рассматриваемый способ не позволяет вести разведку на достаточно больших высотах, так как дополнительная погрешность становится неприемлемо высокой.However, despite the attractiveness of this method, it is not designed to detect infection parameters due to a source of unknown radionuclide composition. In addition, the considered method does not allow reconnaissance at sufficiently high altitudes, since the additional error becomes unacceptably high.

Дополнительно отметим определенные трудности практической реализации в некоторых ситуациях названного способа. В частности, в настоящее время существует самолет-лаборатория Як-42Д «Росгидромет», одной из задач которого является мониторинг подстилающей поверхности. Это может быть осуществлено прибором ДМГ-01, входящим в состав бортового оборудования [3]. Однако данный прибор обладает одним детектором на основе сцинтиллятора. Следовательно, приведения уровней радиации к высоте 1 м над поверхностью земли может быть использован способ, предполагающий расчет коэффициентов ослабления по заданной формуле [2]. Однако безопасная высота полета самолета над равнинной местностью составляет не менее 400 м. В этом случае погрешность приведения уровней радиации будет иметь значительную величину, достигающую ±26% уже на высоте 300 м [2].Additionally, we note certain difficulties in the practical implementation of the named method in some situations. In particular, at present there is an aircraft laboratory Yak-42D Roshydromet, one of the tasks of which is to monitor the underlying surface. This can be done with the DMG-01 device, which is part of the on-board equipment [3]. However, this device has one scintillator detector. Therefore, to bring radiation levels to a height of 1 m above the ground, a method can be used that involves the calculation of attenuation coefficients according to a given formula [2]. However, the safe altitude of the aircraft above the flat terrain is at least 400 m. In this case, the error in bringing the radiation levels will be significant, reaching ± 26% already at an altitude of 300 m [2].

Преодолеть недостатки перечисленных способов в совокупности можно, приняв за исходный способ, предполагающий двойной пролет над каждой точкой, как подход, предполагающий использование минимального количества априорных исходных данных, и исключив недостаток, заключающийся в необходимости повторного пролета над уже обследованным участком.To overcome the shortcomings of the above methods in total, you can take for the original method, involving a double span over each point, as an approach that involves the use of a minimum amount of a priori initial data, and eliminating the disadvantage of having to re-fly over the already examined area.

Такая возможность открывается в том случае, если принять во внимание, что в большинстве случаев поле мощностей доз гамма-излучения над радиоактивно загрязненной местностью описывается гладкими функциями, которые с большой точностью могут быть аппроксимированы [4]. Кроме того, можно считать, что радионуклидный состав загрязнения является достаточно стабильным в пределах одного сечения радиоактивного следа [5]. Дополнительно отметим, что при организации выявления параметров радиоактивного следа аварийного выброса маршрут составляется, как правило, из совокупности прямых параллельных отрезков (галсов), пересекающих зону заражения и при перемещении по которым проводятся измерения, а также из участков перехода с одного на другой отрезок ведения разведки [4].Such an opportunity opens up if one takes into account that in most cases the gamma radiation dose rate field over a contaminated area is described by smooth functions that can be approximated with great accuracy [4]. In addition, we can assume that the radionuclide composition of the contamination is quite stable within the same section of the radioactive trail [5]. In addition, we note that when organizing the identification of the parameters of the radioactive trail of an emergency release, the route is composed, as a rule, of a combination of straight parallel sections (tacks) crossing the infection zone and moving along which measurements are taken, as well as from areas of transition from one to another intelligence segment [four].

Основной особенностью предлагаемого способа является то, что, как показано на фигуре 1, прямолинейный участок маршрута разведки делится на три участка. Летательный аппарат с измерителем мощности дозы первый участок маршрута разведки преодолевает на некоторой фиксированной высоте h1, затем изменяет ее и второй участок пролетает на высоте h2 и, наконец, на третьем участке аппарат снова возвращается на первоначальную высоту h1.The main feature of the proposed method is that, as shown in figure 1, a straight section of the reconnaissance route is divided into three sections. An aircraft with a dose rate meter overcomes the first section of the reconnaissance route at a certain fixed height h 1 , then changes it and the second section flies at a height h 2 and, finally, in the third section, the device returns to its original height h 1 .

Пользуясь результатами измерений на первом и третьем отрезках маршрута, можно определить функцию

Figure 00000003
, где
Figure 00000004
- расстояние до рассматриваемой точки маршрута от начальной точки маршрута, аппроксимирующую зависимость уровней радиации вдоль всего маршрута разведки, включая и второй его отрезок.Using the measurement results on the first and third sections of the route, you can determine the function
Figure 00000003
where
Figure 00000004
- the distance to the considered route point from the starting point of the route, approximating the dependence of radiation levels along the entire reconnaissance route, including its second segment.

При ведении разведки на втором участке маршрута измерения проводятся на высоте h2 в точках с координатами (xi, yi). Подставляя те же самые координаты в функцию

Figure 00000005
, можно определить величины мощности дозы гамма-излучения на высоте h1. Это, в свою очередь, делает возможным провести расчет кратности ослабления гамма-излучения слоем воздуха
Figure 00000006
:When conducting intelligence on the second leg of the route, measurements are taken at a height of h 2 at points with coordinates (x i , y i ). Substituting the same coordinates into the function
Figure 00000005
, you can determine the magnitude of the dose rate of gamma radiation at a height of h 1 . This, in turn, makes it possible to calculate the frequency of attenuation of gamma radiation by a layer of air
Figure 00000006
:

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
Where
Figure 00000008

На следующем этапе обработки данных необходимо на основе использования K(xi, yi, Δh) определить кратности ослабления гамма-излучения слоями воздуха толщиной h1 и h2. Для выполнения этой операции необходимо знание общей закономерности изменения кратности ослабления гамма-излучения с высотой над поверхностью земли.At the next stage of data processing, it is necessary based on the use of K (x i , y i , Δh) to determine the attenuation factors of gamma radiation by air layers of thickness h 1 and h 2 . To perform this operation, knowledge of the general regularity of changing the frequency of attenuation of gamma radiation with a height above the surface of the earth is necessary.

В таблице 1 приведены кратности ослабления гамма-излучения слоями воздуха различной толщины, полученные с использованием данных работы [6].Table 1 shows the attenuation factors of gamma radiation by layers of air of various thicknesses, obtained using data from [6].

Figure 00000009
Figure 00000009

Анализ приведенных данных показывает, что кратность ослабления гамма-излучения с высотой может быть с достаточной для практических целей точностью аппроксимирована однопараметрической экспоненциальной зависимостью:An analysis of the data presented shows that the frequency of attenuation of gamma radiation with height can be approximated with a precision sufficient for practical purposes by a one-parameter exponential dependence:

Figure 00000010
Figure 00000010

где α - параметр, зависящий от энергии излучения.where α is a parameter depending on the radiation energy.

Проведенная аппроксимация показала: α(0,255)=4,2·10-2; α(0,5)=3,9·10-2; α(1,0)=3,7·10-2. Как показывают расчеты, результаты которых представлены в таблице 2, аппроксимация зависимости изменения кратности ослабления гамма-излучения с высотой выбранным однопараметрическим экспоненциальным законом характеризуется погрешностью не более ±20% в диапазоне высот от 200 до 400 м.The approximation showed: α (0.255) = 4.2 · 10 -2 ; α (0.5) = 3.9 · 10 -2 ; α (1,0) = 3.7 · 10 -2 . As the calculations show, the results of which are presented in Table 2, an approximation of the dependence of the variation in the attenuation coefficient of gamma radiation with the height of the selected one-parameter exponential law is characterized by an error of not more than ± 20% in the altitude range from 200 to 400 m.

Figure 00000011
Figure 00000011

Отметим, что основная погрешность приборов типа МКС-01Р достигает ±30% с доверительной вероятностью 0,95. Погрешность показаний за счет энергетической чувствительности детектора прибора не превышает ±30%. Дополнительная погрешность, обусловленная влиянием температуры окружающей среды на показания прибора, для наиболее ожидаемых условий не превысит ±20% [7]. Близкими к перечисленным характеристикам обладают практически все измерители мощности дозы. Например, прибор ДМГ-1 имеет предел допускаемой основной погрешности измерений, равный ±20%, а погрешность за счет энергетической зависимости чувствительности детектора достигает ±35%. Следовательно, дополнительная погрешность за счет использования формулы (1) для описания закона ослабления гамма-излучения с высотой не будет превышать любую из частных погрешностей измерения мощности дозы.Note that the main error of devices of the MKS-01P type reaches ± 30% with a confidence probability of 0.95. The error of the readings due to the energy sensitivity of the detector of the device does not exceed ± 30%. The additional error due to the influence of the ambient temperature on the instrument readings for the most anticipated conditions will not exceed ± 20% [7]. Almost all of the dose rate meters have similar characteristics. For example, the DMG-1 device has a limit of permissible basic measurement error equal to ± 20%, and the error due to the energy dependence of the detector sensitivity reaches ± 35%. Therefore, the additional error due to the use of formula (1) to describe the law of attenuation of gamma radiation with height will not exceed any of the particular errors in measuring the dose rate.

Проведем тождественные преобразования:We carry out the identical transformations:

Figure 00000012
Figure 00000012

Используя представление (3) для описания закона ослабления гамма-излучения, получаем:Using representation (3) to describe the law of attenuation of gamma radiation, we obtain:

Figure 00000013
Figure 00000013

Итоговое выражение для определения параметра аппроксимирующей зависимости имеет вид:The final expression for determining the approximating dependence parameter has the form:

Figure 00000014
Figure 00000014

Определение коэффициента будет осуществлено с погрешностью, обусловленной рядом факторов, включая, в частности, неточность выдерживания высоты полета, изменение высоты поверхности земли, флуктуацию плотности воздуха. Кроме того, на погрешность определения α будет влиять статистическая погрешность измерения мощности дозы гамма-излучения. В этой связи можно повысить точность получаемого конечного результата за счет усреднения кратностей ослабления, рассчитанных для точек на втором участке маршрута разведки:The determination of the coefficient will be carried out with an error due to a number of factors, including, in particular, the inaccuracy of maintaining the flight altitude, a change in the height of the earth's surface, and fluctuations in the density of air. In addition, the statistical error of measuring the dose rate of gamma radiation will affect the error in determining α. In this regard, it is possible to increase the accuracy of the final result obtained by averaging the attenuation multiples calculated for points on the second section of the reconnaissance route:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

где (xi, yi), i=n+1,…,n+k - координаты точек, лежащих на втором участке маршрута разведки.where (x i , y i ), i = n + 1, ..., n + k are the coordinates of the points lying on the second section of the reconnaissance route.

На заключительном этапе обработки данных получают величины мощности дозы гамма-излучения, приведенные к высоте 1 м над поверхностью земли:At the final stage of data processing, the gamma radiation dose rate values are reduced to a height of 1 m above the ground:

Figure 00000017
Figure 00000017

Дополнительно обоснуем минимальную величину изменения высоты полета. Для этого вначале отметим, что основная погрешность измерения содержит статистическую погрешность измерения и ее учет является первостепенным при оценке точности результатов измерений при низких уровнях радиации. Другой доминирующей составляющей суммарной погрешности измерения будет являться погрешность за счет аппроксимации кратности ослабления гамма-излучения зависимостью (3). Все другие погрешности могут быть иметь незначительные величины за счет примерно одинаковых условий измерения на разных высотах. Следовательно, пределы суммарной погрешности определения уровней радиации на высоте 1 м на основе измерений, проведенных с борта летательного аппарата, будут равными ±50%. Отсюда следует, что изменение высоты на Δh должно обеспечивать изменение кратности ослабления более чем на ±50%.Additionally, we justify the minimum change in flight altitude. To do this, we first note that the main measurement error contains the statistical measurement error and its consideration is paramount in assessing the accuracy of measurement results at low radiation levels. Another dominant component of the total measurement error will be the error due to the approximation of the ratio of attenuation of gamma radiation by dependence (3). All other errors can be insignificant due to approximately the same measurement conditions at different heights. Therefore, the limits of the total error in determining radiation levels at a height of 1 m based on measurements taken from the aircraft will be ± 50%. It follows that a change in height by Δh should provide a change in the attenuation ratio of more than ± 50%.

Расчеты минимальных значений Δh, проведенные с использованием представленных выше данных, приведены в таблице 3. Из этих данных следует, что изменение высоты полета должно составлять не менее ±50 м.The calculations of the minimum Δh values carried out using the above data are shown in Table 3. From these data it follows that the change in flight height should be at least ± 50 m.

Figure 00000018
Figure 00000018

Приведем пример использования предлагаемого способа.Here is an example of using the proposed method.

Будем полагать, что радиоактивное загрязнение местности образовалось в результате выпадения на подстилающую поверхность радиоактивных материалов из облака, образовавшегося в результате аварийного выброса на ядерном реакторе. Будем пользоваться декартовой системой координат, поместив начало отсчета в точку начала маршрута разведки и расположив ось ОХ параллельно оси радиоактивного следа облака выброса. Распределение уровней радиации на высоте 1 м в пределах участка радиоактивно загрязненной местности, над которым совершит пролет летательный аппарат с измерителем мощности дозы на борту, описывается выражением [8]:We assume that the radioactive contamination of the area was formed as a result of the fallout on the underlying surface of radioactive materials from a cloud formed as a result of an accidental release at a nuclear reactor. We will use the Cartesian coordinate system by placing the origin at the origin of the reconnaissance route and placing the OX axis parallel to the axis of the radioactive trace of the ejection cloud. The distribution of radiation levels at a height of 1 m within the area of radioactively contaminated terrain over which an aircraft with a dose rate meter on board will fly over is described by the expression [8]:

Figure 00000019
Figure 00000019

где Р0 - мощность дозы на оси следа радиоактивного облака выброса, мР/ч;where P 0 is the dose rate on the axis of the trace of the radioactive release cloud, mR / h;

y0 - удаление оси радиоактивного следа от оси координат ОХ, м;y 0 - removal of the axis of the radioactive trace from the coordinate axis of the OH, m;

σy - среднеквадратическое отклонение уровней радиации в сечении радиоактивного следа, м.σ y - the standard deviation of radiation levels in the cross section of the radioactive trace, m

Примем, что: Р0=5 мР/ч; у0=5000 м; σy=1000 м, а радионуклидный состав загрязнения обуславливает гамма-излучение с энергией, равной 0,5 МэВ. Положим также, что летательный аппарат вылетел из точки начала координат выбранной системы отсчета и перемещался под углом 60 градусов к оси следа. Будем считать, что на первом участке маршрута разведки летательный аппарат летел на высоте 250, затем на втором участке увеличил высоту до 300 м, а на третьем участке снова перешел на высоту 250 м.We assume that: P 0 = 5 mR / h; at 0 = 5000 m; σ y = 1000 m, and the radionuclide composition of the contamination causes gamma radiation with an energy of 0.5 MeV. We also assume that the aircraft flew out of the coordinate origin of the selected reference frame and moved at an angle of 60 degrees to the trace axis. We assume that in the first section of the reconnaissance route, the aircraft flew at an altitude of 250, then in the second section it increased altitude to 300 m, and in the third section it again moved to an altitude of 250 m.

На фигуре 2 приведено теоретическое распределение уровней радиации вдоль маршрута движения на высотах h1=250 м и h2=300 м.The figure 2 shows the theoretical distribution of radiation levels along the route of movement at heights h 1 = 250 m and h 2 = 300 m

Было принято, что различные участки на маршруте полета, пересекающем радиоактивный след, имеют одинаковую протяженность. Скорость полета предполагалась равной 250 км/ч, а время одного измерения прибором радиационной разведки - 3 с.It was accepted that the different sections along the flight route crossing the radioactive trail have the same length. The flight speed was assumed to be 250 km / h, and the time of one measurement by a radiation reconnaissance device was 3 s.

Отклонения измеренных значений мощности дозы относительно ожидаемых величин на заданной высоте полета, определяемые статистической погрешностью измерения, а также случайными колебаниями высоты полета, плотности воздуха и прочими факторами, принимались распределенными по нормальному закону с относительным среднеквадратическим отклонением, равным 0,1.Deviations of the measured values of the dose rate relative to the expected values at a given flight altitude, determined by the statistical measurement error, as well as random fluctuations in the flight altitude, air density and other factors, were assumed to be distributed according to the normal law with a relative standard deviation of 0.1.

Один из рассмотренных вариантов реализации результатов измерения при ведении радиационной разведки летательным аппаратом по маршруту с изменяемой высотой полета для принятых величин параметров приведен на фигуре 3.One of the considered options for implementing the measurement results when conducting radiation reconnaissance by an aircraft along a route with a variable flight altitude for the adopted parameter values is shown in figure 3.

На первом этапе обработки данных на основе результатов измерений на первом и третьем участках маршрута разведки была аппроксимирована общая зависимость распределения уровней радиации:At the first stage of data processing, based on the measurement results in the first and third sections of the reconnaissance route, the general dependence of the distribution of radiation levels was approximated:

Figure 00000020
Figure 00000020

Общий вид полученной зависимости представлен на фигуре 4.A general view of the obtained dependence is presented in figure 4.

С помощью зависимости (11) были рассчитаны значения мощности дозы гамма-излучения на высоте h1 в точках на втором участке маршрута разведки, где проводились измерения на высоте h2.Using dependence (11), the gamma radiation dose rate at a height of h 1 was calculated at points on the second section of the reconnaissance route, where measurements were taken at a height of h 2 .

Результаты расчетов приведены в таблице 4.The calculation results are shown in table 4.

Figure 00000021
Figure 00000021

После подстановки полученных данных в выражение (7) получаем, что средняя кратность ослабления гамма-излучения равна 1,682. Использование выражение (8) показывает, что коэффициент α равен 0,0399.After substituting the obtained data in expression (7), we obtain that the average gamma-radiation attenuation ratio is 1.682. Using expression (8) shows that the coefficient α is 0.0399.

Подставляя значение α в выражение (3), рассчитываем кратности ослабления гамма-излучения для высот 250 и 300 м:Substituting the value of α into expression (3), we calculate the attenuation factors of gamma radiation for altitudes of 250 and 300 m:

Figure 00000022
Figure 00000022

Сравнивая полученные значения с действительными величинами, представленными в таблице 1, получаем, что погрешность определения кратности ослабления гамма-излучения не превышает 6%.Comparing the obtained values with the actual values presented in table 1, we find that the error in determining the ratio of attenuation of gamma radiation does not exceed 6%.

В целом, несмотря на то, что исходные данные задавались с погрешностью до ±20%, конечный результат обладает погрешностью намного меньшей. Это позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ ведения воздушной радиационной разведки позволит получать достоверные сведения о распределении уровней радиации вблизи поверхности земли. При этом его реализация не требует применения специальных технических средств, как, например, авиационные измерители мощности дозы, или предварительного знания о радионуклидном составе загрязнения местности. Такие свойства наделяют предлагаемый способ рядом преимуществ, важных в ситуациях, связанных с выявлением обстановки после крупномасштабных аварий.In general, despite the fact that the initial data was specified with an error of up to ± 20%, the final result has an error much smaller. This allows us to conclude that the proposed method of conducting aerial radiation reconnaissance will provide reliable information on the distribution of radiation levels near the surface of the earth. However, its implementation does not require the use of special technical means, such as, for example, aviation dose rate meters, or prior knowledge of the radionuclide composition of the local pollution. Such properties give the proposed method a number of advantages that are important in situations associated with revealing the situation after large-scale accidents.

Таким образом, с учетом изложенных положений предлагается способ ведения воздушной радиационной разведки местности измерителем мощности дозы с одним детектором, заключающийся в измерении в процессе полета значений мощности дозы гамма-излучения и приведении полученных значений к высоте 1 м над поверхностью земли, отличающийся тем, что каждый прямолинейный участок маршрута разведки делится на три близких по длине отрезка; после преодоления на высоте h1 первого отрезка высота полета летательного аппарата увеличивается (уменьшается) с величины h1 до величины h2, причем

Figure 00000023
; после преодоления второй трети маршрута высота полета устанавливается опять равной h1 и выдерживается на протяжении всего последнего отрезка; на основании результатов измерений, сделанных на первом и третьем отрезках участка маршрута разведки, аппроксимируется аналитической функцией распределение мощности дозы гамма-излучения для всего участка; с помощью полученной функции рассчитываются величины мощностей дозы для высоты h1 в точках на втором отрезке участка маршрута, где были проведены измерения на высоте h2, а затем в точках на втором отрезке путем деления вычисленных мощностей доз на высоте h1 на мощности дозы, измеренные на высоте h2, вычисляются кратности ослабления гамма-излучения слоем воздуха толщиной Δh; на основе полученных значений вычисляется средняя величина кратности ослабления; с использованием общего теоретического закона изменения кратности ослабления гамма-излучения в зависимости от высоты над поверхностью земли и вычисленной средней величины кратности ослабления для слоя воздуха Δh определяются кратности ослабления гамма-излучения K1 и K2 слоями воздуха толщиной h1 и h2; величины мощности дозы, измеренные на первом и третьем отрезках участка маршрута разведки, умножаются на коэффициент K1, а измеренные на среднем отрезке участка маршрута разведки - на коэффициент K2.Thus, taking into account the above provisions, a method for conducting airborne radiation reconnaissance of the terrain with a dose rate meter with one detector is proposed, which consists in measuring the gamma radiation dose rate values during the flight and bringing the values obtained to a height of 1 m above the earth’s surface, characterized in that each the straight section of the reconnaissance route is divided into three segments close in length; after overcoming at a height h 1 of the first segment, the flight altitude of the aircraft increases (decreases) from a value of h 1 to a value of h 2 , and
Figure 00000023
; after overcoming the second third of the route, the flight altitude is again set to h 1 and maintained throughout the last segment; based on the results of measurements made on the first and third segments of the exploration route section, the distribution of the gamma radiation dose rate for the entire section is approximated by the analytical function; using the obtained function, the dose rate values for height h 1 are calculated at points on the second segment of the route section where measurements were taken at height h 2 , and then at points on the second segment by dividing the calculated dose rates at height h 1 by dose rates at a height of h 2 , the multiples of attenuation of gamma radiation by an air layer of thickness Δh are calculated; based on the obtained values, the average value of the attenuation factor is calculated; using the general theoretical law of changing the frequency of attenuation of gamma radiation depending on the height above the earth’s surface and the calculated average value of the frequency of attenuation for the air layer Δh, the frequency of attenuation of gamma radiation K 1 and K 2 by air layers of thickness h 1 and h 2 are determined; dose rate values measured in the first and third sections of the reconnaissance route section are multiplied by the coefficient K 1 , and measured on the middle section of the reconnaissance route section - by the coefficient K 2 .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Измеритель мощности дозы ИМД-31-01. Руководство по технической эксплуатации. ЖШ1.289.183-01 РЭ. - 1986. - 246 с.1. Meter dose rate IMD-31-01. Technical operation manual. ZhSh1.289.183-01 RE. - 1986.- 246 p.

2. Способ ведения воздушной радиационной разведки местности. Заявка на изобретение №2013154167 от 5.12.2013 г. (Решение о выдаче патента от 13.02.2015 г.).2. The method of conducting aerial radiation reconnaissance of the area. Application for invention No. 2013154167 dated December 5, 2013 (Decision on the grant of a patent dated February 13, 2015).

3. Вакуловский С.М., Андреев Ф.А. и др. Радиометрический комплекс в составе самолета-лаборатории Як-42Д «Росгидромет» // Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ). - 2015. - №1. - С. 32-40.3. Vakulovsky S. M., Andreev F. A. et al. Radiometric complex as part of the Yak-42D Roshydromet laboratory airplane // Instrumentation and News of Radiation Measurements (ANRI). - 2015. - No. 1. - S. 32-40.

4. Садовников Р.Н., Андриевский Э.Ф. и др. Повышение оперативности сбора данных при выявлении радиационной обстановки с использованием подвижных средств разведки // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2002. - №3. - С. 57-61.4. Sadovnikov R.N., Andrievsky E.F. et al. Improving the efficiency of data collection in detecting radiation conditions using mobile reconnaissance equipment // Devices and Systems. Management, control, diagnostics. - 2002. - No. 3. - S. 57-61.

5. Богатов С.А., Боровой А.А., Дубасов Ю.В., Ломоносов В.В. Формы и характеристика частиц топливного выброса при аварии на Чернобыльской АЭС // Атомная энергия [Текст]. - 1990. - Т. 69, вып. 1. - С. 36-40.5. Bogatov S. A., Borovoy A. A., Dubasov Yu.V., Lomonosov V.V. Forms and characteristics of fuel exhaust particles during the accident at the Chernobyl nuclear power plant // Atomic energy [Text]. - 1990. - T. 69, no. 1 .-- S. 36-40.

6. Израэль Ю.А., Стукин Е.Д. Гамма-излучение радиоактивных выпадений [Текст]. М.: Атомиздат, 1967. - 224 с.6. Israel Yu.A., Stukin E.D. Gamma radiation of radioactive fallout [Text]. M .: Atomizdat, 1967 .-- 224 p.

7. Радиометр-дозиметр МКС-01Р. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - 116 с.7. Radiometer-dosimeter MKS-01R. Technical description and instruction manual. - 116 p.

8. Метеорология и атомная энергия [Текст]: [пер. с англ.]. / Под ред. Н.Л. Бызовой, К.П. Махонько. - Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1971. - 647 с.8. Meteorology and atomic energy [Text]: [per. from the English.]. / Ed. N.L. Byzova, K.P. Slowly. - L .: Hydrometeorological publishing house, 1971. - 647 p.

Claims (1)

Способ ведения воздушной радиационной разведки местности измерителем мощности дозы с одним детектором, заключающийся в измерении в процессе полета значений мощности дозы гамма-излучения и приведении полученных значений к высоте 1 м над поверхностью земли, отличающийся тем, что каждый прямолинейный участок маршрута разведки делится на три близких по длине отрезка; после преодоления на высоте h1 первого отрезка высота полета летательного аппарата увеличивается (уменьшается) с величины h1 до величины h2, причем Δh=|h1-h2|>50 м; после преодоления второй трети маршрута высота полета устанавливается опять равной h1 и выдерживается на протяжении всего последнего отрезка; на основании результатов измерений, сделанных на первом и третьем отрезках участка маршрута разведки, аппроксимируется аналитической функцией распределение мощности дозы гамма-излучения для всего участка; с помощью полученной функции рассчитываются величины мощностей дозы для высоты h1 в точках на втором отрезке участка маршрута, где были проведены измерения на высоте h2, а затем в точках на втором отрезке путем деления вычисленных мощностей доз на высоте h1 на мощности дозы, измеренные на высоте h2, вычисляются кратности ослабления гамма-излучения слоем воздуха толщиной Δh; на основе полученных значений устанавливается средняя величина кратности ослабления; с использованием общего теоретического закона изменения кратности ослабления гамма-излучения в зависимости от высоты над поверхностью земли и установленной средней величины кратности ослабления для слоя воздуха Δh определяются кратности ослабления гамма-излучения K1 и K2 слоями воздуха толщиной h1 и h2; величины мощности дозы, измеренные на первом и третьем отрезках участка маршрута разведки, умножаются на коэффициент K1, а измеренные на среднем отрезке участка маршрута разведки - на коэффициент K2. The method of conducting airborne radiation reconnaissance of the area with a dose rate meter with one detector, which consists in measuring the gamma radiation dose rate values during the flight and bringing the values obtained to a height of 1 m above the earth’s surface, characterized in that each straight section of the reconnaissance route is divided into three close along the length of the segment; after overcoming at the height h 1 of the first segment, the flight altitude of the aircraft increases (decreases) from h 1 to h 2 , with Δh = | h 1 -h 2 |> 50 m; after overcoming the second third of the route, the flight altitude is again set to h 1 and maintained throughout the last segment; based on the results of measurements made on the first and third segments of the exploration route section, the distribution of the gamma radiation dose rate for the entire section is approximated by the analytical function; using the obtained function, the dose rate values for height h 1 are calculated at points on the second segment of the route section where measurements were taken at height h 2 , and then at points on the second segment by dividing the calculated dose rates at height h 1 by dose rates at a height of h 2 , the multiples of attenuation of gamma radiation by an air layer of thickness Δh are calculated; based on the obtained values, the average value of the attenuation factor is established; using the general theoretical law of changing the frequency of attenuation of gamma radiation depending on the height above the earth’s surface and the established average value of the frequency of attenuation for the air layer Δh, the frequency of attenuation of gamma radiation K 1 and K 2 by air layers of thickness h 1 and h 2 are determined; dose rate values measured in the first and third sections of the reconnaissance route section are multiplied by the coefficient K 1 , and measured on the middle section of the reconnaissance route section - by the coefficient K 2 .
RU2015126516/28A 2015-07-02 2015-07-02 Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector RU2601774C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126516/28A RU2601774C1 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126516/28A RU2601774C1 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2601774C1 true RU2601774C1 (en) 2016-11-10

Family

ID=57277890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015126516/28A RU2601774C1 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601774C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2698499C1 (en) * 2019-01-17 2019-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method of increasing reliability of aerial radiation survey of radioactively contaminated area
RU2698504C1 (en) * 2019-01-25 2019-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining the rate of attenuation of gamma-radiation of radioactively contaminated area by a body of a large-size object
RU2732471C1 (en) * 2019-12-25 2020-09-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for aerial radiation survey of radioactively contaminated area with forest cover
CN112649835A (en) * 2020-10-23 2021-04-13 中国人民解放军陆军防化学院 Single-element air absorption dosage rate measuring method based on numerical integration
RU2755604C1 (en) * 2021-01-11 2021-09-17 Федеральное государственное казённое учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining parameters of emergency radiation source according to data of aerial radiation reconnaissance of area

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449318C1 (en) * 2010-08-26 2012-04-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войск радиационной, химической и биологической защиты и инженерных войск имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Method for remote detection of actual radiation environment with vertical scanning route
JP2013037008A (en) * 2012-10-01 2013-02-21 National Agriculture & Food Research Organization Radiation surveying device using plastic scintillator as detector
US20130110320A1 (en) * 2009-02-13 2013-05-02 The Boeing Company Unmanned underwater vehicle integrated radiation detection system
RU2554618C1 (en) * 2013-12-05 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for aerial radiation survey of terrain

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130110320A1 (en) * 2009-02-13 2013-05-02 The Boeing Company Unmanned underwater vehicle integrated radiation detection system
RU2449318C1 (en) * 2010-08-26 2012-04-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войск радиационной, химической и биологической защиты и инженерных войск имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Method for remote detection of actual radiation environment with vertical scanning route
JP2013037008A (en) * 2012-10-01 2013-02-21 National Agriculture & Food Research Organization Radiation surveying device using plastic scintillator as detector
RU2554618C1 (en) * 2013-12-05 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for aerial radiation survey of terrain

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2698499C1 (en) * 2019-01-17 2019-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method of increasing reliability of aerial radiation survey of radioactively contaminated area
RU2698504C1 (en) * 2019-01-25 2019-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining the rate of attenuation of gamma-radiation of radioactively contaminated area by a body of a large-size object
RU2732471C1 (en) * 2019-12-25 2020-09-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for aerial radiation survey of radioactively contaminated area with forest cover
CN112649835A (en) * 2020-10-23 2021-04-13 中国人民解放军陆军防化学院 Single-element air absorption dosage rate measuring method based on numerical integration
CN112649835B (en) * 2020-10-23 2023-10-13 中国人民解放军陆军防化学院 Single-nuclide air absorption dose rate measurement method based on numerical integration
RU2755604C1 (en) * 2021-01-11 2021-09-17 Федеральное государственное казённое учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining parameters of emergency radiation source according to data of aerial radiation reconnaissance of area

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2601774C1 (en) Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector
Sanada et al. Temporal variation of dose rate distribution around the Fukushima Daiichi nuclear power station using unmanned helicopter
Goldhagen Overview of aircraft radiation exposure and recent ER-2 measurements
RU2388018C1 (en) Method for remote measurement of underlying surface radionuclide contamination in trace of radioactive emission of radiationally hazardous enterprises and system for its implementation
RU2620451C1 (en) Method of determining location of point gamma radiation source on the ground
Kim et al. Aviation turbulence encounters detected from aircraft observations: Spatiotemporal characteristics and application to Korean aviation turbulence guidance
RU2554618C1 (en) Method for aerial radiation survey of terrain
Sinclair et al. Aerial mobile radiation survey following detonation of a radiological dispersal device
CN113189636B (en) Aviation gamma energy spectrum analysis method based on multi-energy response
RU2299451C1 (en) Method for remotely determining concentration of radio nuclides in air emission of radiation-hazardous industries and device for realization of said method
Trinh et al. Determining electric fields in thunderclouds with the radiotelescope LOFAR
Getley Observation of solar particle event on board a commercial flight from Los Angeles to New York on 29 October 2003
Qin et al. Calibration of an airborne γ-ray spectrometer based on an unmanned aerial vehicle using a point source
Burson et al. TECHNICAL PROCEDURES FOR CHARACTERIZING THE TERRESTRIAL GAMMA RADIATION ENVIRONMENT BY AERIAL SURVEYS.
Geelen et al. Radiological surveillance using a fixed-wing uav platform
RU2673505C1 (en) Method of aerogammaspetrometricy of geological purpose
RU2478988C1 (en) Method of determining radiation environment after emission of radioactive substances into atmosphere
CN109470947A (en) A method of atmospheric neutron single particle effect section is determined using test data
RU2755604C1 (en) Method for determining parameters of emergency radiation source according to data of aerial radiation reconnaissance of area
RU2698499C1 (en) Method of increasing reliability of aerial radiation survey of radioactively contaminated area
Dahia et al. Radioactive contamination control by atmospheric dispersion assessment of airborne indicator contaminants: numerical model validation
Fritzsche Development of an airborne gamma radiation system for snow surveys
CN114879271B (en) Aerial radioactivity spectrum data height correction method
Qin et al. Design and Application of an Airborne Radioactivity Survey System Based on Unmanned Aerial Vehicle
Dadon et al. Radioactive contamination estimation by airborne survey based NaI detectors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170703