УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА И ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2000 года по МПК G01T1/16 G01V5/00 

Изобретение относится к области радиационного мониторинга и может быть использовано для поиска и обнаружения радиоактивных объектов на местности и пространственного распределения радиоактивных источников при ядерно-физическом каротаже скважин.

Известны устройства [1], позволяющие за счет измерения интенсивности гамма-излучения осуществлять радиационный мониторинг в районе расположения радиоактивных объектов, например, АЭС. Известные устройства содержат коллимированные первичные преобразователи, например, сцинтилляционные блоки детектирования, соединенные с системой регистрации и обработки результатов измерений. Известные устройства, установленные стационарно на местности, обеспечивают проведение радиационного мониторинга на ограниченном пространстве, однако, не позволяют решить задачу поиска и обнаружения радиоактивных объектов.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для визуализации полей гамма-излучения [2].

Устройство содержит четырехмодульный коллимированный сцинтилляционный детектор излучения, соединенный с системой регистрации и обработки данных.

Устройство позволяет осуществлять поиск и обнаружение радиоактивных источников. При проведении измерений в двух или нескольких точках пространства с помощью методов стереозрения возможно восстанавливать пространственные характеристики поля излучения. Недостатком устройства является низкая информативность измерений вследствие низкого углового разрешения [3]. Это приводит к увеличению времени поиска радиоактивных объектов (источников) и низкому пространственному разрешению при определении пространственных характеристик радиационных полей.

Техническая задача, которая решается изобретением, заключается в повышении скорости поиска при одновременном повышении точности локализации в пространстве радиоактивных объектов.

Указанная техническая задача решена тем, что в устройстве для обнаружения радиоактивных объектов, содержащем коллимированные первичные измерительные преобразователи, чувствительные к радиационному полю, соединенные с системой регистрации и обработки данных, согласно изобретению, коллиматор выполнен в виде полого цилиндра, из поглощающего излучение материала, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси и содержащего на своей боковой поверхности две группы каналов, прозрачных для излучения, расположение которых в первой группе описывается положением "1" в псевдослучайной последовательности длиной N, состоящей из единиц, и положением "0" - во второй группе, а два первичных измерительных преобразователя расположены внутри коллиматора, против каждой группы каналов соответственно.

Технический результат при реализации предложенного устройства состоит в том, что в N/4 раза увеличивается угловое разрешение, в раза снижается вклад шума и фона в суммарную дисперсию результатов, устраняется средний уровень вклада шума и фона. В N/4 раза повышает скорость и точность поиска радиоактивных объектов, где N - длина псевдослучайной последовательности, состоящей из нулей и единиц.

Проведенный авторами поиск по патентным и научно-техническим источникам не выявил аналогов, характеризуемых признаками, идентичными по свойствам и полученному результату в своей совокупности предложенному устройству, что позволяет считать предложение Заявителя соответствующим критерию изобретения "изобретательский уровень".

При сравнении предложения Заявителя с прототипом выявлено, что предложенное устройство отличается формой коллиматора, размещением и последовательностью групп каналов на его поверхности и размещением измерительных преобразователей внутри коллиматора против двух групп каналов, что позволяет считать предложение Заявителя соответствующим критерию изобретения "новизна".

Проведенные эксперименты подтверждают работоспособность устройства и достижение им заявленных характеристик, что позволяет считать предложенное техническое решение соответствующим критерию "техническая применимость".

Суть изобретения состоит в том, что за счет амплитудно-временной модуляции излучения, проходящего через каналы коллиматора и регистрируемого первичными измерительными преобразователями, описывающейся, псевдослучайной последовательностью, состоящей из 1 и 0, содержащей единиц, удается определить интенсивность радиационного поля в месте расположения каждого коллиматора, а количество коллиматоров существенно увеличить (в N/4 раза, по сравнению с прототипом), что позволило увеличить скорость и точность поиска радиоактивных объектов.

Устройство описывается чертежами, где на фиг. 1 изображена схема устройства, а на фиг. 2 - развертка коллиматора.

Устройство (фиг. 1) содержит первичные измерительные преобразователи 1 и 2, чувствительные к радиационному полю, соединенные с системой регистрации 3 и обработки данных 4. В качестве первичных измерительных преобразователей, например, могут быть использованы сцинтилляционные блоки детектирования, чувствительные к гамма-излучению. Первичные измерительные преобразователи расположены внутри цилиндрического коллиматора 5, напротив первой группы каналов 6 и второй группы каналов 7 соответственно. Коллиматор выполнен из поглощающего излучение материала и установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, а каналы выполнены прозрачными для излучения.

Расположение каналов первой группы 6 на развертке коллиматора (фиг. 2) описывается положением "1" в псевдослучайной последовательности длиной N (N = 15), состоящей из единиц, и положением "0" - во второй группе каналов 7.

Устройство работает следующим образом. При очередном повороте цилиндрического коллиматора вокруг своей оси на угол в течение времени ti, регистрируются импульсы (а при необходимости и их энергетический спектр) Ni, причем

где K_ij - матрица, описывающая пропускание коллиматора;
X_j - интенсивность радиационного поля в месте расположения j-го коллиматора устройства;
Ф_i - интенсивность шумовых и фоновых импульсов, возникающих в том числе и вследствие неидеальности поглощающей способности материала коллиматора,

После проведения полного цикла из N измерений за время T и обработки результатов измерений из решения указанной системы линейных уравнений определяется интенсивность радиационного поля в N-точках в месте расположения устройства, что во многих случаях бывает достаточным для определения направления поиска радиоактивного объекта.

Учитывая, что расположение каналов в первой группе описывается положением "1" в псевдослучайной последовательности, содержащей единиц, а расположение каналов - положением "0" в этой последовательности, при обработке данных удается полностью исключить среднее значение фоново-шумовой составляющей Ф_i, улучшить угловое разрешение, по сравнению с прототипом в N/4 раз, и снизить вклад Ф_i в дисперсию результатов в раза.

Следует также отметить, что при сохранении 4 - геометрии измерений, соответствующей прототипу, предложенное устройство содержит вдвое меньше первичных измерительных преобразователей, что делает его примерно вдвое дешевле.

Источники информации, принятые при составлении описания:
1. Хазанов Д.Б. Построение систем оценки радиационной обстановки в районе расположения АЭС. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Ядерное приборостроение. Вып. 2. М.: ЦНИИатомформ, 1985, с. 3-11.

2. Устройство для визуализации полей гамма-излучения. Авторы: Исаков С. В. , Кадилин В.В., Коробков Н.В., Модяев А.Д., Самосадный В.Т. Сб. МИФИ 1998 г. - прототип.

3. Исаков С. В., Самосадный В.Т., Кадилин В.В. Определение анизотропии чувствительности многомодульного детектирующего устройства. Сборник научных трудов конференций "Научная сессия МИФИ-98", часть 8, Москва, 1998 г.

Использование: изобретение относится к области радиационного мониторинга и может быть использовано для поиска и обнаружения радиоактивных объектов на местности и пространственного распределения радиоактивных источников при ядерно-физическом каротаже скважин. Сущность: устройство содержит первичные измерительные преобразователи, чувствительные к радиационному полю, соединенные с системой регистрации и обработки данных и размещенные внутри цилиндрического коллиматора, соответственно напротив первой группы каналов и второй группы каналов, выполненных на боковой поверхности коллиматора. Расположение каналов первой группы на разверстке описывается положением "1" в псевдослучайной последовательности длиной N, состоящей из единиц, и положением "0" - во второй группе. Коллиматор установлен с возможностью вращения. Технический результат: увеличение углового разрешения в N/4 раза, повышение скорости и точности поиска радиоактивных объектов, снижение вклада шума и фона. 2 ил.

Устройство для поиска и обнаружения радиоактивных объектов, содержащее коллимированные первичные измерительные преобразователи, чувствительные к радиационному полю, соединенные с системой регистрации и обработки данных, отличающееся тем, что коллиматор выполнен в виде полого цилиндра, из поглощающего излучение материала, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, и содержащего на своей боковой поверхности две группы каналов, прозрачных для излучения, расположение которых в первой группе описывается положением "1" в псевдослучайной последовательности длиной N, состоящей из единиц, и положением "0" - во второй группе, а два первичных измерительных преобразователя расположены внутри коллиматора, против каждой группы каналов соответственно.