UA62179A

UA62179A - Device for detecting gamma radiation by passive detectors

Info

Publication number: UA62179A
Application number: UA2003010238A
Authority: UA
Original assignee: Scient Ct Of Radiation Medicin
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2003-12-15

Abstract

The proposed device for detecting gamma radiation by passive detectors contains a number (at least five) gamma radiation detectors and the same number of gamma radiation absorbing elements that are arranged between the detectors and a gamma radiation source. The absorbing elements are made from metallic materials having different absorption coefficients relative to gamma radiation. The absorbing elements provide different characteristics of gamma radiation suppression, have spherical shape, and are spaced by a distance that prevents screening of gamma-radiation.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, а саме до конструкцій блока детектування і може бути 2 застосований в установках з визначення енергетичного спектра поля гамма-випромінювання на ядерних енергетичних установках, а також при радіаційних аваріях та забрудненні місцевості радіоактивними речовинами.The invention relates to measuring equipment, namely to the constructions of the detection unit and can be applied in installations for determining the energy spectrum of the gamma radiation field at nuclear power plants, as well as in radiation accidents and contamination of the area with radioactive substances.

Відомий спосіб визначення спектра рентгенівського випромінювання, при якому використовують набір п детекторів рентгенівського випромінювання однакової ефективності та послаблюючу плівку. Детектори 70 вимірюють випромінювання, що пройшло крізь послаблюючу плівку, товщина якої різна для кожного з детекторів.There is a known method of determining the spectrum of X-ray radiation, in which a set of n X-ray radiation detectors of the same efficiency and an attenuating film are used. The detectors 70 measure the radiation that has passed through the attenuating film, the thickness of which is different for each of the detectors.

Інтенсивність випромінювання, яке пройшло крізь плівку, змінюється у відповідності до товщини кожного відрізка плівки-послаблювача і вимірюється відповідним детектором. Аналізують отримані дані вимірювань і визначають спектр рентгенівського випромінювання (п.Мо5-15996, Япония, ИСМ Мо5-95, МКИ 501Т1/36).The intensity of the radiation that passed through the film varies according to the thickness of each section of the attenuator film and is measured by the appropriate detector. Analyze the obtained measurement data and determine the spectrum of X-ray radiation (item Mo5-15996, Japan, ISM Mo5-95, MKI 501T1/36).

Недоліком цього пристрою є те, що він детектує та вимірює спектр випромінювання тільки у рентгенівському 72 діапазоні енергії фотонів і не визначає енергетичного спектра гамма-випромінювання, що не дозволяє використовувати його в умовах опромінення від джерел ядерного випромінювання.The disadvantage of this device is that it detects and measures the spectrum of radiation only in the X-ray 72 photon energy range and does not determine the energy spectrum of gamma radiation, which prevents its use in conditions of irradiation from nuclear radiation sources.

Відомий блок детектування нейтронів Боннера, який містить 12 сфер з поліетилену розміром 7.62см - 45.72см, в центрі кожної сфери розташовані детектори нейтронів ("Не-наповнені сферичні пропорційні лічильники), сигнали яких вимірюють, аналізують за допомогою ЕОМ і визначають енергетичний спектр нейтронного поля (АІемга А.М., КіІевіп Н., Кпацшї К., УУійвіоскК 390. // Мецігоп зресіготейгу ог ргоїгесіоп ригрозе // Зігапіепзспцші2: Рпузік ипа Меріеснпік, Едв. МУ. Коеїгег, К. Маизнай, Мепад ТОМ КНеїпіапа, Коїп. -- 1994, --0Мо1. 11.-- Р. 578-584).The well-known Bonner neutron detection unit, which contains 12 spheres made of polyethylene measuring 7.62 cm - 45.72 cm, in the center of each sphere there are neutron detectors ("Unfilled spherical proportional counters"), the signals of which are measured, analyzed with the help of a computer and determine the energy spectrum of the neutron field (AIemga A.M., KiIevip N., Kpatsshi K., UUiyvioskK 390. // Metsigop zresigoteigu og rgoigesiop rigroze // Zigapiepzspsshi2: Rpuzik ipa Meriesnpik, Edw. MU. Koeigheg, K. Maiznai, Mepad TOM Kneipiapa, Koip. - - 1994, --0Mo1. 11.-- R. 578-584).

Недоліком відомого пристрою є те, що він дозволяє детектувати та визначати енергетичний спектр тільки нейтронних полів або нейтронної складової комбінованих нейтронних та гамма-полів і не може бути використаний для визначення енергетичних характеристик гамма-поля, що не дозволяє визначити енергетичний « спектр гамма-випромінювання.The disadvantage of the known device is that it allows to detect and determine the energy spectrum of only neutron fields or the neutron component of combined neutron and gamma fields and cannot be used to determine the energy characteristics of the gamma field, which does not allow to determine the energy spectrum of gamma radiation.

Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що заявляється, є прилад, який складається з детекторів гамма-випромінювання та відповідної кількості поглиначів, які відрізняються між собою товщиною та ФУ матеріалом виготовлення, кожний з яких розташований між джерелом випромінювання та відповідними 3о детекторами. ї-The closest in technical essence to the claimed device is a device that consists of gamma radiation detectors and the corresponding number of absorbers, which differ in thickness and FU material of manufacture, each of which is located between the radiation source and the corresponding 3o detectors. uh-

Пристрій має конструкцію у вигляді пластини з отворами, у яких розміщують детектори та поглиначі. -The device has a design in the form of a plate with holes in which detectors and absorbers are placed. -

Гамма-випромінювання, що детектується, проходить крізь поглиначі і змінюється у залежності від їх товщини та матеріалу, з якого вони виготовлені, і попадає на відповідні детектори. Аналізують отримані дані та с визначають енергетичний спектр гамма-випромінювання за допомогою ЕОМ. сThe detected gamma radiation passes through the absorbers and varies depending on their thickness and the material from which they are made, and hits the corresponding detectors. Analyze the received data and determine the energy spectrum of gamma radiation using a computer. with

Недоліком даного приладу є те, що він визначає енергетичний спектр гамма-випромінювання тільки у напрямку розташування поглиначів і не дозволяє визначити спектр гамма-випромінювання, яке надходить з різних боків (Разработка метода восстановления спектрально-углового распределения поля фотонов по функциям отклика дозиметрических детекторов. Отчет по теме Мо92-3-296, МФТИ, Москва, 1992 г.). « дю Технічною задачею пристрою, що заявляється, є створення блоку для детектування гамма-випромінювання у - точці вимірювання, яка характеризується високою потужністю дози гамма-випромінювання та складною с геометрією опромінення, з можливістю використання в установках з визначення енергетичного спектра :з» гамма-випромінювання.The disadvantage of this device is that it determines the energy spectrum of gamma radiation only in the direction of the location of the absorbers and does not allow determining the spectrum of gamma radiation coming from different directions (Development of a method for restoring the spectral-angular distribution of the photon field according to the response functions of dosimetric detectors. Report on the topic Mo92-3-296, Moscow State Technical University, Moscow, 1992). The technical task of the proposed device is to create a unit for detecting gamma radiation at the measurement point, which is characterized by a high dose of gamma radiation and a complex radiation geometry, with the possibility of use in installations for determining the energy spectrum: radiation.

Технічна задача вирішується за рахунок того, що блок детектування гамма-випромінювання містить принаймні 5 пасивних детекторів гамма-випромінювання, таку ж кількість поглиначів, які розташовані міжThe technical problem is solved due to the fact that the gamma radiation detection unit contains at least 5 passive gamma radiation detectors, the same number of absorbers, which are located between

Фу що детекторами гамма-випромінювання та джерелам гамма-випромінювання, і які виготовлені з металів з різними коефіцієнтами поглинання гамма-випромінювання, причому блок детектування містить пасивні детектори іме) гамма-випромінювання, розташовані всередині поглиначів з можливістю їх вилучання, при цьому поглиначі - виконані з металів, які відрізняються передусім різними характеристиками послаблення до гамма-випромінювання, у вигляді сфер, що відрізняються одна від одної за розмірами, розташовані у точці - і 50 вимірювання на відстані одна від одної, щоб забезпечити відсутність екранування у гамма-полі. с Таке конструктивне рішення блока детектування дозволило вперше визначити діючий енергетичний спектр гамма-випромінювання у точці проведення вимірювань, яка характеризується високою потужністю дози гамма-випромінення та складною геометрією опромінювання, коли гамма-випромінювання надходить з різних боків з різною потужністю дози. Перевагою даного блока детектування є простота пристрою, унікальна здатність визначати діючий спектр гамма-випромінювання за умов невизначеної геометрії опромінення та високої в» потужності дози гамма-випромінювання, а також можливість зменшення дозового навантаження на обслуговуючий персонал шляхом зменшення у полі іонізуючого випромінювання.What are gamma radiation detectors and gamma radiation sources, and which are made of metals with different gamma radiation absorption coefficients, and the detection unit contains passive gamma radiation detectors located inside the absorbers with the possibility of their extraction, while the absorbers are made of metals that differ primarily in different characteristics of attenuation to gamma radiation, in the form of spheres that differ from each other in size, located at a point - and 50 measurements apart from each other to ensure the absence of shielding in the gamma field. c This constructive solution of the detection unit made it possible for the first time to determine the effective energy spectrum of gamma radiation at the point of measurement, which is characterized by a high dose power of gamma radiation and a complex radiation geometry, when gamma radiation arrives from different sides with different dose power. The advantage of this detection unit is the simplicity of the device, the unique ability to determine the active spectrum of gamma radiation under conditions of uncertain radiation geometry and high dose power of gamma radiation, as well as the possibility of reducing the dose load on service personnel by reducing the field of ionizing radiation.

Таке конструктивне рішення дозволяє детектувати гамма-випромінювання, потім зчитувати сигнали детекторів у вимірювальних установках, аналізувати їх за допомогою ЕОМ та визначати енергетичний спектр бо гамма-випромінювання, що дуже важливо при роботі на ядерних енергетичних установках, а також при радіаційних аваріях та забрудненні місцевості радіоактивними речовинами.Such a constructive solution allows detecting gamma radiation, then reading detector signals in measuring devices, analyzing them with the help of a computer and determining the energy spectrum of gamma radiation, which is very important when working at nuclear power plants, as well as in case of radiation accidents and radioactive contamination of the area substances

На фіг. схематично зображено варіант блока детектування гамма-випромінювання, який складається з 10 детекторів та 10 поглиначів у вигляді сфер.In fig. schematically shows a variant of the gamma radiation detection unit, which consists of 10 detectors and 10 absorbers in the form of spheres.

Блок детектування гамма-випромінювання складається з 10 сфер, при цьому з міді виготовлені: сфера 1 65 діаметром 1Омм, у середині якої розташований пасивний гамма-чутливий детектор 2, наприклад з ГЕ, сфера З діаметром 2Омм, у середині якої розташований пасивний гамма-чутливий детектор 4, сфера 5 діаметром ЗОмм, у середині якої розташований пасивний гамма-чутливий детектор 6, сфера 7 діаметром 40Омм, у середині якої розташований пасивний гамма-чутливий детектор 8; з алюмінію: сфера 9 діаметром 1Омм, у середині якої розташований пасивний гамма-чутливий детектор 10, сфера 11 діаметром 20мм, у середині якої розташований пасивний гамма-чутливий детектор 12, сфера 13 діаметром ЗОмм з розташованим в ній детектором 14, сфера 15 діаметром 40Омм з детектором 16, сфера 17 з детектором 18, та одна сфера 19 з комбінації з алюмінію та свинцю діаметром 1Омм, у середині якої розташований пасивний гамма-чутливий детектор 20, наприклад з ГБ.The gamma radiation detection unit consists of 10 spheres, while they are made of copper: sphere 1 65 with a diameter of 1 Ohm, in the middle of which there is a passive gamma-sensitive detector 2, for example from GE, sphere Z with a diameter of 2 Ohm, in the middle of which there is a passive gamma-sensitive detector detector 4, sphere 5 with a diameter of 30mm, in the middle of which is a passive gamma-sensitive detector 6, sphere 7 with a diameter of 40Ω, in the middle of which is a passive gamma-sensitive detector 8; made of aluminum: sphere 9 with a diameter of 1 mm, in the middle of which a passive gamma-sensitive detector 10 is located, sphere 11 with a diameter of 20 mm, in the middle of which a passive gamma-sensitive detector 12 is located, sphere 13 with a diameter of 3 mm with a detector 14 located in it, sphere 15 with a diameter of 40 mm with a detector 16, a sphere 17 with a detector 18, and one sphere 19 of a combination of aluminum and lead with a diameter of 1 Ohm, in the middle of which is a passive gamma-sensitive detector 20, for example from GB.

Пристрій працює таким чином. Блок детектування гамма-випромінювання розташовують у локалізації, що 70 досліджується, наприклад, на забрудненої місцевості або об'єкті що вивчається. Блок детектування гамма-випромінювання складається зі сфер, які розміщують так, щоб вони не екранували одна одну у гамма-полі. Гамма-випромінювання проходить крізь стінки сфер, послаблюється ними і взаємодіє з гамма-чутливими термолюмінесцентними детекторами, які накопичують дозу гамма-випромінювання. Потім гамма-чутливі термолюмінесцентні детектори виймають, встановлюють у вимірювальну установку, де проводять /5 Вимірювання дози гамма-випромінення, далі виконують аналіз результатів сумісних вимірювань за допомогоюThe device works like this. The gamma radiation detection unit is placed in the localization that is being studied, for example, on a contaminated area or an object that is being studied. The gamma radiation detection unit consists of spheres that are placed so that they do not shield each other in the gamma field. Gamma radiation passes through the walls of the spheres, is weakened by them and interacts with gamma-sensitive thermoluminescent detectors, which accumulate a dose of gamma radiation. Then the gamma-sensitive thermoluminescent detectors are removed, installed in the measuring unit, where /5 Measurement of the dose of gamma radiation is carried out, then the analysis of the results of the compatible measurements is carried out using

ЕОМ і за отриманими даними визначають енергетичний спектр гамма-випромінення.The computer and the obtained data determine the energy spectrum of gamma radiation.

Блок детектування гамма-випромінення може бути виготовлений як у лабораторних умовах, так і у промислових, і може бути використаний в установках з визначення енергетичного спектра на ядерних енергетичних установках, а також при радіаційних аваріях та забрудненні місцевості радіоактивними го речовинами.The gamma radiation detection unit can be manufactured both in laboratory conditions and in industrial conditions, and can be used in installations for determining the energy spectrum at nuclear power plants, as well as in radiation accidents and contamination of the area with radioactive substances.

Claims

The formula of the invention

1. The gamma radiation detection unit, which contains at least 5 gamma radiation detectors, the same number of absorbers located between the gamma radiation detectors and the gamma radiation source and made of metals with different gamma radiation absorption coefficients, which differs in that , that passive detectors of gamma radiation are located inside the absorbers with the possibility of their extraction, and the absorbers are made of metals that differ primarily in their attenuation characteristics to gamma radiation, in the form of spheres that differ from each other in size, located at the measurement point at a distance from each other to ensure the absence of shielding in the gamma field. "-

2. Block according to claim 1, which is characterized by the fact that the absorbers are made of such metals as copper and/or aluminum, and/or lead, and/or combinations of aluminum and lead, and/or copper and lead. with

Q. The block according to claim 2, which differs in that it contains 10 spheres made of metals with diameters of 10-50 mm, and 4 spheres with diameters of 10, 20, 30, 40 mm, respectively, are made of copper, and 5 spheres with diameters of aluminum are made 10, 20, 30, 40, 50 mm and one of aluminum and lead with a diameter of 10 mm.

4. The unit according to any of claims 1-3, which differs in that it is located at the measuring point on the tripod. "

-

. and? (o) ime) - -i iChe) 60 b5