RU2620451C1 - Method of determining location of point gamma radiation source on the ground - Google Patents

Method of determining location of point gamma radiation source on the ground Download PDF

Info

Publication number
RU2620451C1
RU2620451C1 RU2016133814A RU2016133814A RU2620451C1 RU 2620451 C1 RU2620451 C1 RU 2620451C1 RU 2016133814 A RU2016133814 A RU 2016133814A RU 2016133814 A RU2016133814 A RU 2016133814A RU 2620451 C1 RU2620451 C1 RU 2620451C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detectors
gamma radiation
source
counting
detector
Prior art date
Application number
RU2016133814A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Юрьевич Кулагин
Юрий Александрович Глухов
Роман Николаевич Садовников
Алексей Вениаминович Васильев
Алексей Владимирович Быков
Дмитрий Андреевич Кожевников
Юрий Дмитриевич Егоров
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 RU2016133814A priority Critical patent/RU2620451C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2620451C1 publication Critical patent/RU2620451C1/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
    • G01T1/169Exploration, location of contaminated surface areas

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method for automatically determining the location of a point source of gamma radiation in the terrain comprises the steps of comparing the counting rates of the side detectors and setting the direction to the gamma source using a detection unit located on the board of the helicopter-type unmanned aerial vehicle. Further, the same readings of the counting rates of the side detectors are compared with the count rate of the front detector. When all three detectors coincide, vertical descent is performed. With increasing counting rates from three detectors inversely proportional to the square of the measurement height, it is concluded that the source of gamma radiation is below the aircraft, with a smaller dependence of counting rates from the three detectors on the altitude, it is concluded that there are several sources and fly along an expanding spiral before the difference in velocities of counters of the detectors, after which they are re-switched to automatic search mode. If the UAV is located above the source of gamma radiation, its coordinates are transmitted to the control point, where the projection of this point of space is marked on the map in real time.
EFFECT: operative search of a point source of gamma radiation in automatic mode using UAV of helicopter type on a large territory.
3 dwg,1 tbl

Description

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки, а именно к способам поиска и обнаружения источников ионизирующего излучения (ИИИ), и предназначается для поиска точечных источников гамма-излучения.The invention relates to the field of detection of radiation conditions, and in particular to methods of searching and detecting sources of ionizing radiation (III), and is intended to search for point sources of gamma radiation.

Поиск источников гамма-излучения является одной из важных задач в рамках мероприятий радиоэкологического мониторинга. Такие источники могут представлять собой фрагменты разрушенных конструкционных элементов ядерных реакторов, хранилищ радиоактивных отходов и других объектов атомной промышленности, несгоревшие обломки выведенных с орбиты искусственных спутников Земли, оборудованных бортовыми ядерными энергетическими установками, источники закрытого типа, широко используемые в различных отраслях промышленности и приборостроения, и другие радионуклидные источники. Все эти радиоактивные объекты как в мирное, так и в военное время могут появиться в сфере жизнедеятельности человека и обусловить серьезную опасность для жизни и здоровья как личного состава Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ), так и населения.The search for gamma radiation sources is one of the important tasks in the framework of radioecological monitoring activities. Such sources may be fragments of destroyed structural elements of nuclear reactors, radioactive waste storage facilities and other objects of the nuclear industry, unburned fragments of artificial Earth satellites orbiting equipped with airborne nuclear power plants, closed-type sources widely used in various industries and instrumentation, and other radionuclide sources. All these radioactive objects, both in peacetime and in wartime, can appear in the sphere of human life and cause a serious danger to life and health of both the personnel of the Armed Forces of the Russian Federation (RF Armed Forces) and the population.

Особо следует отметить, что в современных условиях не исключена возможность преднамеренного применения радионуклидных источников в террористических целях, в частности при проведении различного рода международных форумов и спортивных мероприятий. В этих условиях приобретает безусловную значимость возможность локализации опасного объекта не только сотрудниками специализированных подразделений ВС РФ, но и в случае необходимости сотрудниками подразделений ФСО, ФСБ, МВД и МЧС.It should be especially noted that in modern conditions the possibility of the deliberate use of radionuclide sources for terrorist purposes, in particular when conducting various kinds of international forums and sporting events, is not ruled out. In these conditions, the possibility of localizing a hazardous object not only by employees of specialized units of the RF Armed Forces, but also, if necessary, by employees of units of the FSO, FSB, Ministry of Internal Affairs and the Ministry of Emergencies, is of absolute importance.

В настоящее время для решения задач поиска и обнаружения источников гамма-излучения существует комплекс радиационной разведки и поиска ИИИ (КРПИ), включающий в себя аппаратуру воздушной и наземной радиационной разведки, которая монтируется на базе вертолета Ми-8 и БТР-80 [1]. Комплекс эффективен для поиска высокоактивных ИИИ на большой по площади территории. Основной недостаток поиска источников гамма-излучения с применением вертолета Ми-8 заключается в том, что технические характеристики вертолета не позволяют осуществлять измерение мощности дозы в полете на малой высоте, при этом аппаратура воздушной радиационной разведки не чувствительна к малоактивным ИИИ при измерениях на большой высоте. Помимо этого существенным недостатком комплекса является высокая стоимость и большие массогабаритные характеристики.Currently, to solve the problems of search and detection of gamma radiation sources, there is a complex of radiation reconnaissance and search of III (KRPI), which includes airborne and ground-based radiation reconnaissance equipment, which is mounted on the basis of the Mi-8 and BTR-80 helicopters [1]. The complex is effective for searching highly active III in a large area. The main drawback of the search for gamma radiation sources using the Mi-8 helicopter is that the technical characteristics of the helicopter do not allow measuring the dose rate in flight at low altitude, while the airborne radiation reconnaissance equipment is not sensitive to low-activity radiation sources when measuring at high altitude. In addition, a significant disadvantage of the complex is its high cost and large weight and size characteristics.

Для поиска источников гамма-излучения предназначен также измеритель мощности дозы ИМД-24. Прибор устанавливают на борт подвижных технических средств, используемых для радиационной разведки, поиска и обнаружения источников гамма-излучения. В качестве детекторов ионизирующего излучения (ИИ) используются газоразрядные счетчики типа СБМ21 (28 шт.), СБМ20 (24 шт.), СИ38Г (4 шт.) и СИ29БГ (6 шт.) [2].To search for sources of gamma radiation, a dose rate meter IMD-24 is also intended. The device is installed on board mobile equipment used for radiation reconnaissance, search and detection of gamma radiation sources. As detectors of ionizing radiation (II), gas discharge meters type SBM21 (28 pcs.), SBM20 (24 pcs.), SI38G (4 pcs.) And SI29BG (6 pcs.) Are used [2].

Такое большое количество детекторов влечет за собой увеличение массогабаритных характеристик прибора и создает определенную трудность его технического обслуживания, а также усложняет процесс обработки информации, поступающей с каждого детектора. Метрологическое обеспечение такого сложного прибора требует также больших затрат. Прибор обеспечивает только лишь определение направления на источник гамма-излучения, а процесс определения его местонахождения требует применения специальных методик. Помимо этого поиск источников гамма-излучения с применением данного прибора на специальных средствах подвижности невозможен в условиях сложного рельефа местности (ущелья, теснины, крутые склоны гор, лесистая и лесисто-болотистая местность, производственные площадки и т.п.), а также в неблагоприятных климатических условиях, например, при наличии мощного снежного покрова. Кроме того, применение специальных средств подвижности делает процесс поиска дорогостоящим из-за возникающих эксплуатационных затрат.Such a large number of detectors entails an increase in the overall dimensions of the device and creates a certain difficulty in its maintenance, and also complicates the processing of information from each detector. The metrological support of such a complex device is also very expensive. The device provides only the determination of the direction to the source of gamma radiation, and the process of determining its location requires the use of special techniques. In addition, the search for sources of gamma radiation using this device on special mobility devices is impossible in the conditions of difficult terrain (gorges, gorges, steep mountainsides, wooded and wooded areas, production sites, etc.), as well as in adverse climatic conditions, for example, in the presence of thick snow cover. In addition, the use of special means of mobility makes the search process expensive due to the operating costs.

В качестве прототипа был выбран способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения. Способ заключается в регистрации гамма-излучения тремя детекторами, размещенными на платформе мобильного робота (MP). Один из блоков детектирования является поисковым и состоит из двух детекторов, разделенных экраном. Блок детектирования располагают на платформе MP таким образом, чтобы ось разделительного экрана совпадала с продольной осью MP. При поиске ИИИ MP двигается в направлении, определенном равноинтенсивными сигналами с обоих детекторов. Второй блок детектирования обнаружительный. Он представляет собой детектор, размещенный на манипуляторе MP. С его помощью регистрируется изменение мощности дозы и определяется примерное местоположение источника гамма-излучения [3].As a prototype, the method of searching and detecting sources of gamma radiation in conditions of uneven radioactive contamination was chosen. The method consists in registering gamma radiation with three detectors located on the platform of a mobile robot (MP). One of the detection units is a search one and consists of two detectors separated by a screen. The detection unit is placed on the MP platform so that the axis of the dividing screen coincides with the longitudinal axis of the MP. When searching for III, the MP moves in the direction determined by the equally intense signals from both detectors. The second detection unit is detectable. It is a detector located on the MP manipulator. With its help, the change in dose rate is recorded and the approximate location of the gamma radiation source is determined [3].

К недостаткам способа-прототипа можно отнести следующее.The disadvantages of the prototype method include the following.

При нахождении ИИИ сзади по курсу, MP будет продолжать движение прямо до тех пор, пока в результате каких-либо причин не произойдет некоторая смена курса, после чего начнут подаваться команды на разворот MP. Кроме того, из-за статистической неравномерности скорости счета фотонов гамма-излучения, детекторы практически постоянно будут регистрировать различное количество импульсов. В результате этого будут подаваться частые сигналы на смену курса, что приведет к тому, что движение MP будет осуществляться рывками из стороны в сторону. Помимо этого, в случае нахождения MP в поле ионизирующего излучения (ИИ), создаваемом двумя источниками гамма-излучения, существует вероятность попадания условно одинакового количества квантов в боковые детекторы. В этом случае MP пройдет мимо двух ИИИ без их обнаружения. Кроме того, на движение MP будет существенно влиять рельеф местности, а крупные складки местности и овраги могут полностью воспрепятствовать движению.When the III is located at the back course, the MP will continue to move straight until, as a result of some reason, there will be some course change, after which commands will begin to turn on the MP. In addition, due to the statistical non-uniformity of the count rate of gamma-ray photons, the detectors will almost constantly record a different number of pulses. As a result of this, frequent signals will be sent to change course, which will lead to the fact that the movement of MP will be carried out in jerks from side to side. In addition, if MP is in the field of ionizing radiation (II) generated by two sources of gamma radiation, there is a chance that a conditionally equal number of quanta will get into the side detectors. In this case, the MP will pass by two IIIs without detecting them. In addition, the terrain will significantly affect the movement of MP, and large folds of the terrain and ravines can completely impede movement.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в том, что определение местоположения точечного источника гамма-излучения осуществляется в автоматическом режиме.The technical result achieved in the claimed invention is that the location of a point source of gamma radiation is carried out in automatic mode.

Указанный технический результат достигается тем, что блок детектирования содержит один фронтальный 3 и два боковых детектора 2, расположенных вокруг цилиндрического экрана 1, и установлен на борту беспилотного летательного аппарата (БПЛА) вертолетного типа. Схема расположения детекторов вокруг экрана показана на фигуре 1. Экран выполнен из материала с высокой плотностью (например, свинца) и частично ослабляет излучение, попадающее в два боковых детектора. Фронтальный детектор устанавливают перед экраном и регистрируют прямое излучение без ослабления.The specified technical result is achieved by the fact that the detection unit contains one front 3 and two side detectors 2 located around the cylindrical screen 1, and is installed on board an unmanned aerial vehicle (UAV) of a helicopter type. The arrangement of the detectors around the screen is shown in Figure 1. The screen is made of a material with a high density (for example, lead) and partially attenuates the radiation incident on the two side detectors. A frontal detector is installed in front of the screen and direct radiation is recorded without attenuation.

Для определения оптимального расположения боковых детекторов относительно экрана были рассчитаны коэффициенты ослабления К гамма-излучения экраном в зависимости от различной степени затененности детектора по формулеTo determine the optimal location of the side detectors relative to the screen, the attenuation coefficients K of gamma radiation by the screen were calculated depending on the different degree of detector shadowing by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где μ - линейный коэффициент ослабления излучения материалом экрана, см-1;where μ is the linear attenuation coefficient of radiation by the screen material, cm -1 ;

R1 - радиус экрана, см;R 1 is the radius of the screen, cm;

R2 - радиус детектора, см;R 2 is the radius of the detector, cm;

y - ширина затененной экраном части детектора, см.y is the width of the screened part of the detector, see

В случае, когда детектор полностью затенен экраном, кратность ослабления определяют по формулеIn the case when the detector is completely obscured by the screen, the attenuation ratio is determined by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где xi - абсцисса хорды сегмента экрана, который закрывает детектор.where x i is the abscissa of the chord of the segment of the screen that closes the detector.

Ширину затененной экраном части детектора определяют с помощью геометрического построения, показанного на фигуре 2, по формулеThe width of the screened part of the detector is determined using the geometric construction shown in figure 2, according to the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где θ - угол между направлением ионизирующего излучения и линией, соединяющей центры экрана и детектора.where θ is the angle between the direction of ionizing radiation and the line connecting the centers of the screen and the detector.

По полученным результатам кратностей ослабления строят график зависимости крутизны угловой чувствительности детектора η от угла между направлением ИИ 4 и линией, соединяющей центры экрана и детектора. Крутизну угловой чувствительности детектора определяют по формулеBased on the results of attenuation multiples obtained, a graph is constructed of the dependence of the slope of the angular sensitivity of the detector η on the angle between the direction of AI 4 and the line connecting the centers of the screen and the detector. The steepness of the angular sensitivity of the detector is determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где Ni - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором, когда угол между направлением ионизирующего излучения и линией, соединяющей центры экрана и детектора, равен θi;where N i is the number of gamma rays detected by the detector when the angle between the direction of the ionizing radiation and the line connecting the centers of the screen and the detector is θ i ;

Nj - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором, когда угол между направлением ионизирующего излучения и линией, соединяющей центры экрана и детектора, равен θi+Δθ;N j is the number of gamma rays detected by the detector when the angle between the direction of the ionizing radiation and the line connecting the centers of the screen and the detector is θ i + Δθ;

Δθ - приращение угла между направлением ионизирующего излучения и линией, соединяющей центры экрана и детектора.Δθ is the increment of the angle between the direction of ionizing radiation and the line connecting the centers of the screen and the detector.

Для расчетов в качестве примера были использованы:For calculations, as an example, were used:

- экран из свинца радиусом R1=1,05 см;- a screen of lead with a radius of R 1 = 1.05 cm;

- детектор (газоразрядный счетчик СБМ-20) радиусом R2=0,5 см;- detector (gas discharge meter SBM-20) with a radius of R 2 = 0.5 cm;

- максимальное количество гамма-квантов, зарегистрированных открытым детектором N=100;- the maximum number of gamma rays detected by an open detector N = 100;

- углы между направлением ИИ и линией, соединяющей центры экрана и детектора от 90 до 180 градусов включительно.- angles between the direction of the AI and the line connecting the centers of the screen and the detector from 90 to 180 degrees inclusive.

График зависимости крутизны угловой чувствительности детектора от угла между направлением ИИ и линией, соединяющей центры экрана и детектора для указанного примера, показан на фигуре 3.A graph of the dependence of the slope of the detector’s angular sensitivity on the angle between the direction of the AI and the line connecting the centers of the screen and the detector for this example is shown in FIG. 3.

Из анализа данных, представленных на фигуре 3, следует, что крутизна угловой чувствительности имеет максимальное значение при угле между направлением ИИ и линией, соединяющей центры экрана и детектора, равном 159°. Этот угол соответствует случаю, когда детектор полностью затенен экраном. Таким образом, показано, что расстояние между внешними краями двух боковых детекторов соответствует диаметру экрана.From the analysis of the data presented in figure 3, it follows that the slope of the angular sensitivity has a maximum value at an angle between the direction of the AI and the line connecting the centers of the screen and detector equal to 159 °. This angle corresponds to the case when the detector is completely obscured by the screen. Thus, it is shown that the distance between the outer edges of the two side detectors corresponds to the diameter of the screen.

Использование цилиндрического экрана и расположенных вокруг него детекторов при измерении с борта БПЛА вертолетного типа обеспечивает достижения нового результата - определение точки расположения источника гамма-излучения и возможность работы в условиях наличия нескольких источников излучения. Это связано с наличием осевой симметрии детекторной системы, благодаря которой при расположении источника гамма-излучения вблизи оси симметрии все детекторы дают одинаковый отклик. Получение одинакового отклика связано с тем, что поле гамма-излучения точечного источника, расположенного на поверхности Земли, также имеет осевую симметрию. Таким образом, детекторная схема позволяет реализовать, в отличие от существующих, двухступенчатую систему сравнения скоростей счета гамма-квантов детекторов. На первой ступени сравнивают скорости счета боковых детекторов и устанавливают направление на источник гамма-излучения. На второй ступени одинаковые показания скоростей счета боковых детекторов сравнивают со скоростью счета фронтального детектора.The use of a cylindrical screen and detectors located around it when measuring from a helicopter-type UAV provides a new result - determining the location of the gamma radiation source and the ability to work in the presence of several radiation sources. This is due to the axial symmetry of the detector system, due to which, when a gamma radiation source is located near the axis of symmetry, all detectors give the same response. Obtaining the same response is due to the fact that the gamma radiation field of a point source located on the Earth's surface also has axial symmetry. Thus, the detector circuit allows you to implement, unlike the existing ones, a two-stage system for comparing the count rates of gamma-ray detectors. At the first stage, the count rates of the side detectors are compared and the direction to the gamma radiation source is set. In the second stage, the same readings of the count rates of the side detectors are compared with the count rate of the front detector.

Автоматический принцип поиска ИИИ заключается в следующем.The automatic principle of III search is as follows.

БПЛА осуществляет вертикальный взлет с «чистой» местности с зависанием на заданной высоте для измерения радиационного фона в автоматическом режиме с помощью трех детекторов за установленное время. Высота полета БПЛА выбирается оптимальной между минимальным значением, указанным в технических характеристиках БПЛА, и реальными условиями местности для наиболее эффективного поиска источников гамма-излучения. После набора фоновых значений БПЛА осуществляет сканирование местности параллельными галсами по заданному маршруту. Переключение в автоматический режим поиска осуществляют после обнаружения превышения радиационного фона для данной местности. Для этого определяют факт превышения скорости счета хотя бы одного детектора на величину трех среднеквадратических отклонений (СКО), характеризующих статистическую погрешность измерения, что соответствует попаданию БПЛА в поле источника гамма-излучения с вероятностью 99,73%. СКО определяют по формулеThe UAV carries out vertical take-off from a “clean” area with hovering at a given height to measure the background radiation in automatic mode using three detectors in a set time. The UAV flight altitude is selected optimal between the minimum value specified in the UAV technical specifications and the actual terrain for the most efficient search for gamma radiation sources. After a set of background values, the UAV scans the terrain with parallel tacks along a given route. Switching to the automatic search mode is carried out after detecting excess radiation background for a given area. To do this, determine the fact that the counting rate of at least one detector is exceeded by three standard deviations (RMS) characterizing the statistical measurement error, which corresponds to the UAV entering the field of the gamma radiation source with a probability of 99.73%. RMS is determined by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

где ni - скорость счета i-ого детектора, имп./с.where n i is the count rate of the i-th detector, imp./s.

Направление на источник гамма-излучения считают истинным при совпадении скоростей счета боковых детекторов с точностью до СКО, характеризующего статистическую погрешность измерения. При превышении скорости счета импульсов от фронтального детектора относительно скоростей счета боковых детекторов начинают движение к точечному источнику гамма-излучения, в противном случае перед началом движения БПЛА совершает поворот на 180°.The direction to the gamma radiation source is considered true when the counting rates of the side detectors coincide with an accuracy of the standard deviation characterizing the statistical measurement error. When the counting speed of pulses from the frontal detector is exceeded relative to the counting speeds of the side detectors, they begin to move to a point source of gamma radiation, otherwise the UAV rotates 180 ° before the movement begins.

Движение БПЛА может осуществляться в одном из трех режимов, в зависимости от показаний трех детекторов.UAV movement can be carried out in one of three modes, depending on the readings of three detectors.

1 режим - полет вперед.1 mode - forward flight.

Включение первого режима происходит, когда скорость счета гамма-квантов фронтального детектора больше, чем у каждого из боковых на величину, превышающую значение СКО, а скорости счета боковых детекторов различаются между собой менее чем на величину СКО.The first mode is turned on when the count rate of gamma rays of the frontal detector is greater than each of the side ones by an amount exceeding the standard deviation, and the counting rates of the side detectors differ by less than the standard deviation.

2 режим - корректировка направления движения при продолжении полета вперед.2 mode - correction of the direction of movement when continuing the flight forward.

Управляющий сигнал на корректировку направления полета БПЛА подают при разности зарегистрированных импульсов от боковых детекторов, превышающей величину СКО наиболее открытого к излучению детектора. При этом количество импульсов, зарегистрированных каждым из двух боковых детекторов, меньше количества импульсов, зарегистрированных фронтальным детектором на величину, превышающую значение СКО.A control signal for adjusting the direction of flight of the UAV is supplied when the difference in recorded pulses from the side detectors exceeds the standard deviation of the detector most open to radiation. In this case, the number of pulses recorded by each of the two side detectors is less than the number of pulses recorded by the front detector by an amount exceeding the standard deviation.

3 режим - вертикальный спуск.3 mode - vertical descent.

При совпадении скоростей счета всех трех детекторов с точностью до СКО осуществляют вертикальный спуск.If the count rates of all three detectors coincide, they are vertically descended to within the standard deviation.

Абсолютные значения скоростей счета каждого детектора в случае нахождения точечного источника гамма-излучения под БПЛА увеличиваются по закону обратных квадратов расстояний по формулеThe absolute values of the count rates of each detector in the case of finding a point source of gamma radiation under the UAV increase according to the law of inverse squares of distances according to the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

где h - высота зависания беспилотного летательного аппарата над источником гамма-излучения, м;where h is the height of the hovering of the unmanned aerial vehicle above the source of gamma radiation, m;

kh - высота зависания беспилотного летательного аппарата над источником гамма-излучения после спуска на расстояние k, м; k h - hovering height of an unmanned aerial vehicle above a gamma radiation source after descent to a distance k, m

ni - скорость счета i-ого детектора на высоте h, имп./с;n i is the count rate of the i-th detector at a height h, imp./s;

kni - скорость счета i-ого детектора на высоте kh, имп./с. k n i - counting speed of the i-th detector at a height of k h, imp./s.

При несоблюдении указанного закона делают вывод о наличии нескольких источников гамма-излучения, расположенных на удалении от точки проекции БПЛА на земную поверхность. В этом случае скорости счета на разных высотах будут удовлетворять соотношениюFailure to comply with this law concludes that there are several sources of gamma radiation located at a distance from the projection point of the UAV on the earth's surface. In this case, the counting speeds at different heights will satisfy the relation

Figure 00000007
Figure 00000007

где r - расстояние между точкой проекции беспилотного летательного аппарата на земную поверхность и местоположением источника гамма-излучения, м.where r is the distance between the projection point of the unmanned aerial vehicle on the earth's surface and the location of the gamma radiation source, m

В качестве примера были рассчитаны скорости счета детектора в зависимости от высоты измерения для случаев, когда БПЛА находится над источником гамма-излучения и когда источник гамма-излучения находится на удалении от точки проекции БПЛА на земную поверхность. Исходные данные и результаты расчетов приведены в таблице.As an example, the detector counting rates were calculated depending on the measurement height for cases when the UAV is located above the gamma radiation source and when the gamma radiation source is located far from the projection point of the UAV on the earth's surface. The initial data and calculation results are given in the table.

Figure 00000008
Figure 00000008

Таким образом, при возрастании скоростей счета с трех детекторов обратно пропорционально квадрату высоты измерения делают вывод о нахождении источника гамма-излучения под летательным аппаратом, при меньшей зависимости скоростей счета с трех детекторов от высоты делают вывод о наличии нескольких источников и осуществляют полет по расширяющейся спирали до возникновения разности скоростей счета детекторов, после чего осуществляют повторное переключение в автоматический режим поиска.Thus, with increasing count rates from three detectors inversely proportional to the square of the measurement height, a conclusion is made about the location of the gamma radiation source under the aircraft, while the counting speeds from three detectors are less dependent on altitude, they conclude that there are several sources and fly in an expanding spiral to the occurrence of the difference in counting speeds of the detectors, after which they switch back to the automatic search mode.

В случае нахождения БПЛА над источником гамма-излучения передают его координаты на пункт управления, где проекция данной точки пространства отмечается на карте в режиме реального времени.If the UAV is located above the source of gamma radiation, its coordinates are transmitted to the control point, where the projection of this point in space is marked on the map in real time.

Для исключения ситуации, когда БПЛА по каким-либо причинам попал в «чистую» зону, осуществляют сравнение скоростей счета с фоновым значением после каждого цикла измерений.To exclude the situation when the UAV for some reason fell into the “clean” zone, the counting rates are compared with the background value after each measurement cycle.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять оперативный поиск точечного источника гамма-излучения в автоматическом режиме с использованием БПЛА вертолетного типа на большой по площади территории с относительно невысокими материальными затратами.The proposed technical solution allows the operational search for a point source of gamma radiation in automatic mode using a helicopter-type UAV over a large area with relatively low material costs.

ЛИТЕРАТУРаLiterature

1. Министерство обороны РФ. Приказ №569. О принятии на снабжение ВС РФ комплекса радиационной разведки и поиска источников ионизирующего излучения КРПИ [Текст]: приказ утвержден первым заместителем МО РФ 1 декабря 2000 года. - М.: МО РФ, 2000. - 3 с.1. The Ministry of Defense of the Russian Federation. Order No. 569 On the adoption of the complex of radiation reconnaissance and the search for ionizing radiation sources of the SRIP for supply to the RF Armed Forces [Text]: the order was approved by the First Deputy Defense Ministry on December 1, 2000 - M.: Ministry of Defense of the Russian Federation, 2000 .-- 3 p.

2. Измеритель мощности дозы и дифференциальных потоков гамма-излучения ИМД-24. Руководство по эксплуатации Т71.570.063 РЭ [Текст]: 2006 г. - 136 с.2. Measurement of dose rate and differential gamma radiation fluxes IMD-24. Operating Instructions Т71.570.063 РЭ [Text]: 2006 - 136 s.

3. Пат. 2195005 Российская Федерация, МПК G01T 1/169. Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения [Текст] / Соловых С.Н., Алимов Н.И., Перевозчиков А.Н., Глухов Ю.А., Андриевский Э.Ф. Заявитель и патентообладатель воинская часть 61469 / публикация патента 29.12.2002 г.3. Pat. 2195005 Russian Federation, IPC G01T 1/169. A method for searching and detecting sources of gamma radiation in conditions of non-uniform radioactive contamination [Text] / Solovy SN, Alimov NI, Perevozchikov AN, Glukhov Yu.A., Andrievsky E.F. Applicant and patent holder military unit 61469 / publication of patent December 29, 2002

Claims (1)

Способ автоматического определения местоположения точечного источника гамма-излучения на местности, заключающийся в том, что корректировку направления на источник гамма-излучения осуществляют на основе сравнения скоростей счета импульсов нескольких детекторов, разделенных экраном, отличающийся тем, что блок детектирования содержит один фронтальный и два боковых детектора, расположенных вокруг цилиндрического экрана, и установлен на борту беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, причем расстояние между внешними краями двух боковых детекторов соответствует диаметру экрана; переключение в автоматический режим поиска осуществляют после обнаружения превышения радиационного фона для данной местности; направление на источник гамма-излучения считают истинным при совпадении скоростей счета боковых детекторов с точностью до среднеквадратического отклонения, характеризующего статистическую погрешность измерения; при превышении скорости счета импульсов от фронтального детектора относительно скоростей счета боковых детекторов начинают движение к точечному источнику гамма-излучения, в противном случае перед началом движения беспилотный летательный аппарат совершает поворот на 180°; при совпадении скоростей счета всех трех детекторов с точностью до среднеквадратического отклонения осуществляют вертикальный спуск, при возрастании скоростей счета с трех детекторов обратно пропорционально квадрату высоты измерения делают вывод о нахождении источника гамма-излучения под летательным аппаратом, при меньшей зависимости скоростей счета с трех детекторов от высоты делают вывод о наличии нескольких источников и осуществляют полет по расширяющейся спирали до возникновения разности скоростей счета детекторов, после чего осуществляют повторное переключение в автоматический режим поиска.A method for automatically determining the location of a point source of gamma radiation on the ground, namely, that the direction to the source of gamma radiation is adjusted based on a comparison of pulse count rates of several detectors separated by a screen, characterized in that the detection unit contains one front and two side detectors located around the cylindrical screen, and mounted on board an unmanned aerial vehicle of a helicopter type, the distance between the outer edges and two side detectors corresponds to the diameter of the screen; switching to the automatic search mode is carried out after detecting excess radiation background for a given area; the direction to the source of gamma radiation is considered true when the counting rates of the side detectors coincide with an accuracy of the standard deviation characterizing the statistical measurement error; when the counting speed of pulses from the frontal detector is exceeded relative to the counting speeds of the side detectors, they begin to move to a point source of gamma radiation, otherwise, before the start of movement, the unmanned aerial vehicle rotates 180 °; if the counting rates of all three detectors coincide, accurate to the standard deviation, vertical descent is carried out, with increasing counting speeds from three detectors inversely proportional to the square of the measurement height, a conclusion is made about the location of the gamma radiation source under the aircraft, with a smaller dependence of the counting speeds from three detectors on height conclude that there are several sources and fly in an expanding spiral until the difference in counting speeds of the detectors occurs, after which carry out re-switching to the automatic search mode.
RU2016133814A 2016-08-17 2016-08-17 Method of determining location of point gamma radiation source on the ground RU2620451C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016133814A RU2620451C1 (en) 2016-08-17 2016-08-17 Method of determining location of point gamma radiation source on the ground

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016133814A RU2620451C1 (en) 2016-08-17 2016-08-17 Method of determining location of point gamma radiation source on the ground

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2620451C1 true RU2620451C1 (en) 2017-05-25

Family

ID=58881422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016133814A RU2620451C1 (en) 2016-08-17 2016-08-17 Method of determining location of point gamma radiation source on the ground

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620451C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2655044C1 (en) * 2017-05-26 2018-05-23 Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" Method for detection of ionizing radiation sources
RU2680671C1 (en) * 2018-01-26 2019-02-25 Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" Method of detection and localization of mobile sources of ionizing radiation
RU2700365C1 (en) * 2019-02-14 2019-09-16 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Device with a hemispherical zone of view for searching for sources of photon radiation
RU2748937C1 (en) * 2020-10-02 2021-06-01 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for localization of sources of ionizing radiation by mobile radiation monitoring systems
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
RU2770797C1 (en) * 2021-08-11 2022-04-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining the location of a point source of gamma radiation with an anisotropic field
RU225412U1 (en) * 2023-11-27 2024-04-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации WIDE RANGE AIR GAMMA RADIATION DETECTION UNIT

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2299451C1 (en) * 2006-07-06 2007-05-20 Александр Прокопьевич Елохин Method for remotely determining concentration of radio nuclides in air emission of radiation-hazardous industries and device for realization of said method
RU2007119006A (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Евгений Сергеевич Сильников (RU) METHOD FOR EXPLORATION AND MONITORING OF RADIATION SITUATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
GB2511754A8 (en) * 2013-03-11 2014-09-24 Univ Bristol Radiation Detection Device and Method
US20150276627A1 (en) * 2014-02-18 2015-10-01 The Boeing Company Systems and methods for radiation monitoring

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2299451C1 (en) * 2006-07-06 2007-05-20 Александр Прокопьевич Елохин Method for remotely determining concentration of radio nuclides in air emission of radiation-hazardous industries and device for realization of said method
RU2007119006A (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Евгений Сергеевич Сильников (RU) METHOD FOR EXPLORATION AND MONITORING OF RADIATION SITUATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
GB2511754A8 (en) * 2013-03-11 2014-09-24 Univ Bristol Radiation Detection Device and Method
US20150276627A1 (en) * 2014-02-18 2015-10-01 The Boeing Company Systems and methods for radiation monitoring

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2655044C1 (en) * 2017-05-26 2018-05-23 Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" Method for detection of ionizing radiation sources
RU2680671C1 (en) * 2018-01-26 2019-02-25 Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" Method of detection and localization of mobile sources of ionizing radiation
RU2700365C1 (en) * 2019-02-14 2019-09-16 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Device with a hemispherical zone of view for searching for sources of photon radiation
RU2748937C1 (en) * 2020-10-02 2021-06-01 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for localization of sources of ionizing radiation by mobile radiation monitoring systems
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
RU2770797C1 (en) * 2021-08-11 2022-04-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining the location of a point source of gamma radiation with an anisotropic field
RU225412U1 (en) * 2023-11-27 2024-04-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации WIDE RANGE AIR GAMMA RADIATION DETECTION UNIT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2620451C1 (en) Method of determining location of point gamma radiation source on the ground
US10473794B2 (en) Radiation detection device and method
Sanada et al. Temporal variation of dose rate distribution around the Fukushima Daiichi nuclear power station using unmanned helicopter
Lyons et al. Aerial measuring system in Japan
Chen et al. In-flight performance of the Advanced Radiation Detector for UAV Operations (ARDUO)
RU2642202C1 (en) Unmanned vehicle and surveillance complex for it
RU2698496C1 (en) Method of determining the location of a point source of gamma-radiation on terrain
EP3380875B1 (en) Apparatus and method for the non-invasive inspection of solid bodies via muon imaging
RU2601774C1 (en) Method for aerial radiation area survey dose rate meter with one detector
RU2620449C2 (en) Method for determining location of point gamma-ray source on ground
Burtniak et al. The remote radiation monitoring of highly radioactive sports in the chornobyl exclusion zone
RU2673505C1 (en) Method of aerogammaspetrometricy of geological purpose
Pöllänen et al. Performance of an air sampler and a gamma-ray detector in a small unmanned aerial vehicle
Klochan et al. Aplication of polarymetry in aviation navigation systems
RU2704329C1 (en) Method for radiation inspection of artificial water bodies
RU2700365C1 (en) Device with a hemispherical zone of view for searching for sources of photon radiation
Molnar et al. Gamma radiation distribution map creation using a small-sized drone
Molnar et al. Measurement of outdoor gamma dose distribution with a multicopter
Chen Demonstration of a new gamma spectrometer designed for radiometric surveying with an unmanned aircraft system
Dadon et al. Radioactive contamination estimation by airborne survey based NaI detectors
Lynch Unmanned Aerial System for Radioactive Source Search
RU2777752C1 (en) Method for determining the size distribution of alpha-active impurities in an emergency discharge into the atmosphere
CN114325795B (en) Urban measuring point distribution and measuring value acquisition method in harmful radiation field
Wasiolek IMPLEMENTATION PLAN FOR THE AMS AND NRPA JOINT SURVEY
Wasiolek et al. AMS/NRCan Joint Survey Report: Aerial Campaign

Legal Events

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

Effective date: 20180818