СИГНАЛИЗАТОР ВОЗНИКНОВЕНИЯ САМОПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙСЯ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ Российский патент 1997 года по МПК G01T7/12 

Изобретение относится к измерению ядерных излучений, в частности к приборам аварийной сигнализации 4, и может быть использовано для обнаружения и сигнализации об аварии, вызванной возникновением самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР) при производстве, переработке и хранении делящихся веществ и изделий из них.

Для обеспечения радиационной безопасности обслуживающего персонала таких производств вся контролируемая производственная территория должна быть оснащена аварийными сигнализаторами, которые обычно устанавливаются на расстоянии не более 30 м от потенциально опасных мест с образованием разветвленной аварийной сигнализации.

Известен аварийный сигнализатор, содержащий последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения, измеритель мощности дозы излучения и пороговое устройство [1]
Каждый сигнализатор этой аварийной системы сигнализации настроен на регистрацию минимальной СЦР на небольшом расстоянии (<30 м) от места возможной аварии.

Недостатком этого сигнализатора является то, что при возникновении СЦР и, следовательно, превышении порога мощности дозы излучения все эти сигнализаторы срабатывают одновременно. Т.е. эти сигнализаторы регистрируют лишь момент возникновения СЦР, но не дают какой-либо информации о месте и масштабе аварии, что очень важно для уменьшения последствий СЦР.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является аварийный сигнализатор [2] (прототип), содержащий детектор ионизирующего излучения, к выходу которого подключены две параллельные цепи цепь измерения дозы излучения, содержащая измеритель дозы излучения и первое пороговое устройство, и цепь измерения мощности дозы излучения, содержащая измеритель скорости счета импульсов мощности дозы и второе пороговое устройство. Выходы обоих пороговых устройств подключены к входам логической схемы ИЛИ, к выходу которой подключено устройство аварийной сигнализации, содержащее источники как светового, так и звукового сигналов.

Это устройство выдает аварийный сигнал не только при превышении установленного порога по мощности дозы излучения, но и по накопленной дозе, а также регистрируют и оба эти фактора.

Однако это устройство также не решает задачу оперативного определения масштаба и места возникновения СЦР.

Задачей изобретения является оперативное определение масштаба и места возникновения СЦР.

Поставленная задача решается тем, что сигнализатор, содержащий последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения, измеритель мощности дозы излучения, пороговое устройство и устройства световой и звуковой сигнализаций, снабжен удлинителем импульса срабатывания световой сигнализации и устройством самоподхвата импульса срабатывания звуковой сигнализации, подключенными к выходу порогового устройства и соответственно к устройствам световой и звуковой сигнализаций.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного сигнализатора возникновения СЦР; на фиг.2 форма импульсов, выдаваемых измерителем мощности, пороговым устройством и удлинителем импульсов; на фиг.3 графики зависимости времени срабатывания световой сигнализации от расстояния сигнализаторов относительно места возникновения СЦР.

Предлагаемый сигнализатор содержит последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения 1, измеритель мощности дозы ионизирующего излучения 2 и пороговое устройство 3, выход которого соединен с удлинителем импульса срабатывания световой сигнализации 4 и устройством самоподхвата импульса срабатывания звуковой сигнализации 5, подключенных соответственной к устройствам световой 6 и звуковой 7 сигнализаций.

Детектор ионизирующего излучения 1 может быть выполнен, например, в виде счетчика Гейгера-Мюллера, работающего при маломощной СЦР в импульсном, а при мощной на короткой СЦР в токовом режимах.

В качестве измерителя мощности 2 могут быть использованы накопительные RC-цепочки (отдельно для импульсного и токового режимов счетчика). Пороговое устройство 3 может быть выполнено, например, в виде операционного усилителя, работающего в режиме компаратора, настроенного на мощность дозы не выше 30 мкр/с, а удлинитель импульсов 4 может быть выполнен, например, либо в виде накопительного конденсатора, резистора большого номинала, на котором разряжается конденсатор, и компаратора, отслеживающего это напряжение, либо в виде таймера со схемой ИЛИ, в которой сигналы с порогового устройства и таймера, запускаемого задним фронтом импульса порогового устройства складываются и, таким образом, удлиняются. Но удлинитель, выполненный с использованием таймера, значительно сложнее из-за большего количества элементов.

Работает сигнализатор возникновения СЦР следующим образом.

При отсутствии СЦР и, следовательно, естественном гамма-фоне, выходной сигнал детектора 1 и подключенного к нему измерителя мощности дозы 2 мал. Пороговое устройство 3, настроенное на регистрацию мощности дозы в 30 мкр/с, сигнала не выдает, поэтому и световой и звуковой сигналы отсутствуют.

При возникновении СЦР гамма-фон резко возрастает. При этом при возникновении СЦР с низким уровнем энерговыделения детектор 1 выдает сигналы в виде импульсов, которые интегрируются на одной из RC-цепочек измерителя мощности дозы 2. При возникновении СЦР с высоким уровнем энерговыделения детектор 1 выдает сигналы в виде тока постоянного разряда, которые накапливаются на другой RC-цепочке измерителя мощности. Сигнал в виде накопленного RC-цепочками напряжения с выхода измерителя мощности 2 поступает на пороговое устройство 3, которое при превышении его заданного порога (напряжения уставки) срабатывает и выпадает на выходе сигнал в виде импульса напряжения (основной сигнал), длительность которого равна времени превышения величины сигнала измерителя мощности дозы 2 над величиной заданного порога (основное время). Этот сигнал поступает на удлинитель 4, который включает световую сигнализацию 6. Звуковая сигнализация 7 включается одновременно со световой сигнализацией также от порогового устройства 3 через схему подхвата 5, которая в самом простом виде может быть выполнена или в виде реле с самоподхватом, или в виде RS-триггера и отключается только вручную. Звуковая сигнализация это основная сигнализация при аварии, по включению которой персонал должен покинуть производственную территорию. Для того, чтобы сориентироваться в обстановке и приступить к ликвидации последствий (напряжение) в течение основного времени поступает в конденсатор удлинителя 4 и накапливается в нем. По окончании основного времени, т.е. в момент выравнивания сигнала с выхода измерителя мощности дозы 2 и заданного порога порогового устройства 3, конденсатор начинает разряжаться на резисторе большого номинала, падение напряжения которого отслеживает компаратор удлинителя 4. Таким образом формируется дополнительный сигнал, который в момент окончания основного сигнала поступает в устройство световой сигнализации и удерживает световую сигнализацию во включенном состоянии, увеличивая тем самым время светового сигнала.

Время удлинения выбирается исходя из необходимости выполнения следующих условий.

1. Длительность светового сигнала должна быть не менее нескольких десятков секунд (время самой короткой СЦР 0,001 с) для того, чтобы даже самые далекие от центра СЦР сигнализаторы успели включить световую сигнализацию.

2. Длительность светового сигнала должна быть достаточной для персонала не только для того, чтобы покинуть опасный участок, но и для того, чтобы сориентироваться в обстановке и приступить к ликвидации последствий СЦР, входя в зону вслед за отключающейся световой сигнализацией. Причем персонал знает, что в том месте, где световая сигнализация отключилась, фон меньше 30 мкр/с и можно вести аварийные работы.

При возникновении мощной короткой со вспышкой СЦР наблюдается длительное включение светового сигнала, что обусловлено длительным превышением мощности дозы в месте возникновения СЦР за счет наведенной активности, которая по мере удаления от центра возникновения СЦР снижается. Снижается и длительность светового сигнала. Световая сигнализация далеких от центра аварии сигнализаторов будет определяться временем, задаваемым удлинителем 4 (показано на фиг.3).

При длительной маломощной СЦР наведенной активности практически не наблюдается, поэтому место возникновения СЦР объективно фиксируется световыми сигналами, поскольку удаленные от места СЦР сигнализаторы не сработают. Совокупность световых сигналов нескольких сигнализаторов указывает на место возникновения аварии, площадь, обозначенная этими световыми сигналами, характеризует масштаб аварии, а длительность светового сигнала характеризует СЦР.

Таким образом, предложенный сигнализатор является наиболее простым, но достаточно информативным устройством по сравнению с известными аварийными сигнализаторами. Он позволяет установить не только факт СЦР, но оценить масштаб и место возникновения аварии.

Использование: в приборах для обнаружения и сигнализации об аварии, вызванной возникновением самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР) при производстве: сигнализатор содержит последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения 1, измеритель мощности дозы ионизирующего излучения 2 и пороговое устройство 3, выход которого соединен с удлинителем корпуса срабатывания световой сигнализации 4 и устройством самоподхвата импульса срабатывания звуковой сигнализации 5, соединенных соответственно с устройством световой 6 и звуковой сигнализаций 7. Удлинитель импульсов может быть выполнен в виде накопительного конденсатора, резистора большого номинала и компаратора, отслеживающего падение напряжения конденсатора, или в виде таймера с логической схемой ИЛИ. 3 ил.

Сигнализатор возникновения самоподдерживающейся цепной реакции, содержащий последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения, измеритель мощности дозы излучения и пороговое устройство и устройства световой и звуковой сигнализаций, отличающийся тем, что он снабжен удлинителем импульса срабатывания световой сигнализации и устройством самоподхвата импульса срабатывания звуковой сигнализации, подключенными к выходу порогового устройства и соответственно к устройствам световой и звуковой сигнализаций.