RU2789748C2 - Радиационный монитор нейтронного излучения - Google Patents
Радиационный монитор нейтронного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789748C2 RU2789748C2 RU2022104244A RU2022104244A RU2789748C2 RU 2789748 C2 RU2789748 C2 RU 2789748C2 RU 2022104244 A RU2022104244 A RU 2022104244A RU 2022104244 A RU2022104244 A RU 2022104244A RU 2789748 C2 RU2789748 C2 RU 2789748C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detection unit
- radiation
- radiation monitor
- power supply
- charge
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области регистрации радиоактивных излучений. Радиационный монитор содержит блок детектирования, при этом блок детектирования содержит пропорциональный счетчик нейтронов на основе 3Не, помещенный в полиэтилен, окруженный слоем кадмия толщиной 1-1,5 мм, соединен с зарядочувствительным усилителем и высоковольтным блоком питания, зарядочувствительный усилитель соединен с дискриминатором нижнего уровня, который соединен с пиковым детектором, который соединен с микропроцессором и аналого-цифровым преобразователем, выход блока детектирования соединен с блоком питания и управления. Технический результат – снижение порога обнаружения радиоактивных излучений, расширение области применения радиационного монитора. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области регистрации радиоактивных излучений, а именно к регистрации нейтронного излучения, и может быть использовано для обнаружения ядерных материалов.
Известен радиационный монитор «Янтарь-2П» производства предприятия ЗАО «НИЦ «Аспект», выполненный в виде портала, предназначенный для регистрации гамма- и нейтронного излучения, содержит 8 счетчиков нейтронов по 0,3 л [1].
Известен радиационный монитор «ТСРМ85» производства ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова», который содержит блоки детектирования нейтронов на основе 3Не-счетчиков, помещенных в полиэтилен [2]. Данное техническое решение принято в качестве прототипа. Недостатком является большой фоновый счет нейтронов, что приводит к завышению порога обнаружения и недостаточная эффективность применения из-за отсутствия измерения спектрального состава нейтронного излучения.
Основной характеристикой радиационного монитора является порог 1/2 обнаружения П, который связан с уровнем фонового счета nф как П ~ nф. Под порогом обнаружения понимают минимальную массу ядерного материала, которую способен обнаружить радиационный монитор с вероятностью 0,5 и доверительной вероятностью 0,95 [3].
Задачей изобретения является снижение фонового счета и, как следствие, снижение порога обнаружения ядерных материалов, повышение эффективности работы устройства, расширение области применения радиационного монитора.
Техническим результатом изобретения является измерение радиационным монитором с детекторами на основе 3Не-счетчиков аппаратурного спектра нейтронного излучения в диапазоне энергий от 0,01 эВ до 0,1 МэВ, что позволяет снизить порог обнаружения, расширить область применения радиационного монитора.
Технический результат достигается тем, что радиационный монитор, включающий в себя блок детектирования, содержащий пропорциональный счетчик нейтронов на основе 3Не, помещенный в полиэтилен, окруженный слоем кадмия толщиной 1-1,5 мм, соединен с зарядочувствительным усилителем и высоковольтным блоком питания, зарядочувствительный усилитель соединен с дискриминатором нижнего уровня, который соединен с пиковым детектором, который соединен с микропроцессором и аналого-цифровым преобразователем, выход блока детектирования соединен с блоком питания и управления.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1.
На фиг. 1 схематично представлен радиационный монитор, где: 1 - слой кадмия; 2 - полиэтилен; 3 - счетчик нейтронов на основе 3Не; 4 - зарядочувствительный усилитель; 5 - высоковольтный блок питания; 6 -дискриминатор нижнего уровня; 7 - микропроцессор; 8 - аналого-цифровой преобразователь; 9 - пиковый детектор; 10 - блок детектирования; 11 - блок питания и управления.
Пропорциональный счетчик нейтронов на основе 3Не 3 помещен в полиэтилен 2 и окружен слоем кадмия 1, соединен с зарядочувствительным усилителем 4 и высоковольтным блоком питания 5, связан с дискриминатором нижнего уровня 6, который сопряжен с пиковый детектором 9, который соединен с микропроцессором 7 и аналого-цифровым преобразователем 8. Выход блока детектирования 10 соединен с блоком питания и управления 11.
Радиационный монитор работает следующим образом.
В случае отсутствия источника нейтронного излучения на блок детектирования 10 попадают нейтроны фонового излучения с энергией до 0,45 эВ [4], которые будут поглощаться слоем кадмия 1. Оставшаяся часть нейтронов попадет в замедлитель - полиэтилен 2, а затем - в счетчик нейтронов 3, на который подают напряжение с высоковольтного блока питания 5. В случае нахождения рядом с радиационным монитором ядерных материалов на блок детектирования будут попадать нейтроны со средней энергией 2,3 МэВ, которые, проходя слой кадмия 1 без поглощения, замедляются в полиэтилене 2, а затем попадают в счетчик нейтронов 3. Нейтронное излучение вызывает в счетчике нейтронов 3 реакцию n+3Не→р+3Н; возникший заряд подают на зарядочувствительный усилитель 4. Усиленные импульсы напряжения направляют на дискриминатор нижнего уровня 6; импульсы, амплитуда которых ниже порогового значения, отбрасывают, остальные подают в пиковый детектор - последовательное соединение диода и конденсатора далее сигнал попадает на АЦП 8, который оцифровывает их, и микропроцессор 7, который содержит амплитудное распределение импульсов. Информацию об амплитудном распределении импульсов с БД 10 направляют в БПУ 11; просуммировав амплитуды импульсов в необходимом диапазоне энергий сравнивают его с пороговым значением и принимают решение о наличии источника. В памяти БПУ 11 находится калибровка АЦП 8 по энергии.
Численное моделирование с помощью Метода Монте-Карло показало, что использование слоя кадмия позволяет значительно снизить эффективность регистрации падающих нейтронов с энергией до 1 эВ и с незначительно большей. На фиг. 2 показана зависимость эффективности регистрации блока детектирования от энергии нейтронов при разной толщине кадмиевого фильтра: 1-0 мм, 2-0,1 мм, 3-0,5 мм, 4-1,5 мм.
В таблице приведены результаты измерений фона и порога обнаружения со слоем кадмия толщиной 1 мм и без него. Порог обнаружения определяют измерением фонового счета и счета от ядерного материала с фоном.
Заявленный радиационный монитор имеет сниженный фоновый счет и порог обнаружения. Использование слоя кадмия толщиной 1 мм позволяет снизить порог обнаружения ядерного материала на 17% для одного 3Не-счетчика и на 27% для двух.
Источники информации, принятые во внимание:
1. ЗАО «НПЦ «Аспект». Рекламный проспект, 2019.
2. ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова». Рекламный проспект, 2019.
3. ГОСТ Р51635-2000. Мониторы радиационные ядерных материалов. Общие технические условия. - М: ИПК Изд. стандартов, 2000. - С. 3.
4. Кадилин В.В., Рябева Е.В., Самосадный В.Т. Прикладная нейтронная физика: учебное пособие. - М.: НИЯУ МИФИ, 2011. - С. 14.
Claims (1)
- Радиационный монитор, содержащий блок детектирования, отличающийся тем, что блок детектирования содержит пропорциональный счетчик нейтронов на основе 3Не, помещенный в полиэтилен, окруженный слоем кадмия толщиной 1-1,5 мм, соединен с зарядочувствительным усилителем и высоковольтным блоком питания, зарядочувствительный усилитель соединен с дискриминатором нижнего уровня, который соединен с пиковым детектором, который соединен с микропроцессором и аналого-цифровым преобразователем, выход блока детектирования соединен с блоком питания и управления.
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022104244A RU2022104244A (ru) | 2022-11-21 |
RU2789748C2 true RU2789748C2 (ru) | 2023-02-07 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1290885A1 (ru) * | 1985-02-08 | 1992-05-15 | Ордена Ленина Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского | Устройство дл измерени потока нейтронов |
RU2249201C1 (ru) * | 2003-09-15 | 2005-03-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете министерства образования Российской Федерации" | Способ и устройство для обнаружения делящихся материалов в объекте |
EP2293114A2 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-09 | Detec | Neutron energy spectrometer |
CN104516008A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 中国辐射防护研究院 | 打孔镉片补偿3He正比计数器中子能量响应的方法 |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1290885A1 (ru) * | 1985-02-08 | 1992-05-15 | Ордена Ленина Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского | Устройство дл измерени потока нейтронов |
RU2249201C1 (ru) * | 2003-09-15 | 2005-03-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете министерства образования Российской Федерации" | Способ и устройство для обнаружения делящихся материалов в объекте |
EP2293114A2 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-09 | Detec | Neutron energy spectrometer |
CN104516008A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 中国辐射防护研究院 | 打孔镉片补偿3He正比计数器中子能量响应的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cowan Jr et al. | Large liquid scintillation detectors | |
JP2014534434A (ja) | 電離放射によりシンチレータに付与される照射線量の測定方法および関連する装置 | |
RU2012107150A (ru) | Устройство и способ для детектирования нейтронов посредством калориметрии на основе гамма-захвата | |
JP6469412B2 (ja) | 放射性物質測定器 | |
RU2789748C2 (ru) | Радиационный монитор нейтронного излучения | |
Khabaz et al. | Development of a Bonner sphere spectrometer with emphasis on decreasing the contribution of scattering by using a new designed shadow cone | |
CN110703294A (zh) | 一种便携式核放射性物质检测系统及检测方法 | |
JP2006275602A (ja) | 高エネルギー中性子,光子及びミューオンに対する高感度線量測定方法 | |
JP2012242369A (ja) | 放射線検出器 | |
Lee et al. | Developing Delayed Gamma-ray Spectroscopy for reprocessing plant nuclear safeguards: neutron detection system development | |
RU2650726C1 (ru) | Радиационный монитор и способ определения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения | |
Lotfi et al. | Detection and dosimetry studies on the response of silicon diodes to an 241Am-Be source | |
TR2022001086A2 (tr) | Si̇li̇syum tabanli bi̇r radyasyon algilama ci̇hazi | |
Lei et al. | Design of nuclear radiation detector for stack exhaust of plasma melting system | |
Chaiphaksa et al. | Non-proportionality and Photon Interaction Study of CLYC Scintillation Material by Compton Scattering | |
RU2736011C1 (ru) | Радиационный монитор и способ обнаружения импульсного нейтронного излучения | |
RU2578048C1 (ru) | Устройство для радиационного измерения плотности | |
RU119131U1 (ru) | Сцинтилляционный детектор электронов и бета-излучения | |
Finocchiaro et al. | Field tests of the MICADO monitoring detectors in real radwaste storages | |
Postovarova et al. | A method for measuring the energy spectrum of neutrons with energies of 1–15 MeV | |
RU155172U1 (ru) | Быстрый детектор тепловых нейтронов | |
Bingo et al. | Beta-ray survey meter for measuring absorbed dose rate independently of beta-ray energy | |
Wengrowicz et al. | Optimization of Neutron Detection Module based on Li-Glass scintillator and an array of SIPMs | |
Miller et al. | Utilization of phoswich detectors for simultaneous, multiple radiation detection | |
Shin et al. | Development of radiation monitoring sensor using a digitizer in mixed radiation fields |