АКТИВНАЯ СИСТЕМА РАДИАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА Российский патент 2002 года по МПК G01T1/169 

Предлагаемая активная система радиационного мониторинга относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области измерений ядерных излучений, причем наиболее эффективно она может быть использована для проведения контроля радиационной обстановки в контролируемых зонах, где имеются источники радиоактивных излучений (атомные станции, предприятия атомной промышленности, научно-исследовательские институты, морские суда с атомными реакторами, пункты захоронения радиоактивных отходов и т.п.), а также для предотвращения несанкционированного доступа в те части контролируемых зон, где уровень радиоактивного излучения превышает предельно допустимые нормы.

Известна система радиационного мониторинга для контроля радиационной обстановки, включающая совокупность индивидуальных дозиметрических приборов (ИДП), канал телеметрической связи, а также, по меньшей мере, одну зональную станцию (спутниковую навигационную систему) сбора и обработки телеметрически передаваемых ИДП результатов замеров уровней мощностей доз(МД) радиоактивного излучения [1]. Работа известного устройства заключается в том, что при достижении МД радиоактивного излучения величины заранее установленного в ИДП ее порогового значения активизируется канал телеметрической связи, по которому результаты замеров поступают в зональную станцию, где на их основе происходит оценка радиационной обстановки путем составления карт распределения плотностей радиационных полей в контролируемой зоне.

Недостатками известной системы радиационного мониторинга являются:
- пониженная достоверность в оценке распределения уровней радиационных полей в контролируемых зонах, обусловленная:
а) тем, что работа известного устройства носит периодический характер, т.к. активизация телеметрической связи происходит только в случае превышения заранее установленного порогового значения уровня МД радиоактивного излучения;
б) тем, что разброс точек замеров уровней МД радиоактивного излучения на территориях контролируемых зон носит случайный характер, связанный с неупорядоченностью перемещений по ним пользователей с ИДП;
- ограниченная область применения, обусловленная:
а) тем, что известное устройство может осуществлять контроль радиационной обстановки только в зонах доступных для спутниковой связи;
б) тем, что известное устройство не может активно реагировать на изменение радиационной обстановки в контролируемой зоне путем, например, предотвращения несанкционированного доступа в те ее части, где величина МД радиоактивного излучения превышает предельно допустимые нормы;
Известна система радиационного мониторинга для контроля радиационной обстановки окружающей среды [2], включающая блок отображения, блоки записи и блок обработки данных, соединенный с центральным передатчиком сигналов, который в свою очередь соединен через передатчики сигналов стационарных дозиметрических приборов (СДП) с упорядоченно установленными на территории контролируемой зоны СДП. Работа известного устройства заключается в том, что результаты замеров уровней МД радиоактивного излучения поступают с СДП в передатчики сигналов СДП, которые через фиксированные промежутки времени передают их сначала в центральный передатчик сигналов и далее в блок обработки данных, где на основе полученной информации (обычно путем оценки распределения плотностей радиационных полей в контролируемой зоне) происходит общая оценка радиационной обстановки, а также вывод результатов замеров в блоки отображения.

Недостатками известной системы радиационного мониторинга являются:
- пониженная достоверность в оценке распределения уровней радиационных полей в контролируемых зонах, обусловленная:
а) фиксированным расположением точек замеров уровней МД радиоактивного излучения на территории контролируемой зоны из-за стационарного характера размещения на ней всех дозиметрических приборов;
б) тем, что в процессе работы известного устройства результаты замеров уровней МД поступают в блок обработки данных через определенные фиксированные промежутки времени;
- ограниченная область применения, обусловленная тем, что известное устройство не может активно реагировать на изменение радиационной обстановки в контролируемой зоне путем, например, предотвращения несанкционированного доступа в те ее части, где величина МД радиоактивного излучения превышает предельно допустимые нормы.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой активной системе радиационного мониторинга является система радиационного мониторинга окружающей среды [3], включающая блок сравнения и управления, блок обработки данных, центральный передатчик сигналов, передатчики сигналов СДП и упорядоченно установленные на территории контролируемой зоны СДП, причем центральный передатчик сигналов соединен прямой связью с блоком обработки данных, прямой и обратной связью с блоком сравнения и управления и передатчиками сигналов СДП, которые соединены прямой связью с СДП, причем в качестве прямой и обратной связи используют телефонную, радиосвязь или систему спутниковой связи.

Работа известного устройства заключается в том, что результаты замеров МД радиоактивного излучения через фиксированные промежутки времени поступают в блок сравнения и управления и блок обработки данных, причем при превышении измеряемыми МД их фоновых значений по команде передаваемой с узла сравнения и управления передатчикам сигналов СДП последние начинают передавать результаты замеров в центральный передатчик сигналов и далее через более короткие, чем первоначально установленные, промежутки времени.

В блоке обработки данных происходит накопление передаваемой туда информации и на ее основе (обычно путем составления карт распределения плотностей радиационных полей) осуществляется оценка состояния радиационной обстановки в контролируемой зоне.

Недостатками известной системы радиационного мониторинга являются:
- пониженная достоверность в оценке распределения уровней радиационных полей в контролируемых зонах, обусловленная:
а) фиксированным расположением точек замеров уровней МД радиоактивного излучения на территории контролируемой зоны из-за стационарного характера размещения на ней всех дозиметрических приборов;
б) тем, что в процессе работы известного устройства результаты замеров уровней МД поступают в блок обработки данных через варьирующиеся, но все же фиксированные промежутки времени;
- ограниченная область применения, обусловленная тем, что известное устройство не может активно реагировать на изменение радиационной обстановки в контролируемой зоне путем, например, предотвращения несанкционированного доступа в те ее части, где величина МД радиоактивного излучения превышает предельно допустимые нормы.

Преимуществами заявляемой активной системы радиационного мониторинга являются расширение области ее применения и повышение достоверности в оценке распределения уровней радиационных полей в контролируемых зонах.

Указанные преимущества обеспечиваются за счет того, что заявляемая активная система радиационного мониторинга включает блок обработки данных, упорядоченно установленные на территории контролируемой зоны СДП, передатчики сигналов СДП, блок ИДП, передатчик сигналов блока ИДП, блок поисковых дозиметрических приборов (ПДП), передатчик сигналов блока ПДП, расположенные в проходных порталах и вдоль транспортных коммуникаций контрольно-исполнительные посты (КИП), состоящие каждый из генератора электромагнитного излучения, электромагнитно-волнового приемника, передатчика сигналов КИП и блокирующего узла, причем блок ИДП через передатчик сигналов блока ИДП, блок ПДП через передатчик сигналов блока ПДП, каждый СДП через передатчик сигналов СДП и каждый КИП через передатчик сигналов КИП и блокирующий узел соединены прямой связью с блоком обработки данных, ИДП и ПДП имеют в своем составе автономные передатчики сигналов и электромагнитные идентификационные узлы, а в качестве всех передатчиков сигналов активной радиационно-мониторинговой системы используют способные работать в непрерывном режиме любые радиопередающие устройства.

Отличительными признаками заявляемого устройства является то, что:
- оно дополнительно содержит блок индивидуальных дозиметрических приборов, передатчик сигналов блока индивидуальных дозиметрических приборов, блок поисковых дозиметрических приборов, передатчик сигналов блока поисковых дозиметрических приборов, контрольно-исполнительные посты, состоящие каждый из генератора электромагнитного излучения, электромагнитно-волнового приемника, передатчика сигналов контрольно-исполнительного поста и блокирующего узла;
- передатчики сигналов стационарных дозиметрических приборов напрямую соединены прямой связью с блоком обработки данных;
- блок индивидуальных дозиметрических приборов через передатчик сигналов блока индивидуальных дозиметрических приборов, блок поисковых дозиметрических приборов через передатчик сигналов блока поисковых дозиметрических приборов и каждый из контрольно-исполнительных постов через передатчик сигналов контрольно-исполнительного поста и блокирующий узел соединены прямой связью напрямую с блоком обработки данных, контрольно-исполнительные посты расположены в проходных порталах и вдоль транспортных коммуникаций, индивидуальные дозиметрические приборы и поисковые дозиметрические приборы имеют в своем составе автономные передатчики сигналов и электромагнитные идентификационные узлы, а в качестве всех передатчиков сигналов активной редиационно-мониторинговой системы используют способные работать в непрерывном режиме любые радиопередающие устройства.

Заявляемая активная система радиационного мониторинга иллюстрируется чертежом.

Активная система радиационного мониторинга состоит из блока обработки данных 1, СДП 2, передатчиков сигналов СДП 3, блока ИДП 4, имеющего в своем составе ИДП 5, передатчика сигналов блока ИДП 6, блока ПДП 7, имеющего в своем составе ПДП 8, передатчика сигналов блока ПДП 9, КИП 10, состоящие каждый из генератора электромагнитного излучения 11, электромагнитно-волнового приемника 12, передатчика сигналов КИП 13 и блокирующего узла 14.

Активная система радиационного мониторинга работает следующим образом.

Для приведения активной системы радиационного мониторинга в рабочее состояние сначала включают блок обработки данных 1, после чего от источников питания подают напряжение на все остальные составляющие ее элементы. В результате этого СДП 2, блок ИДП 4 и блок ПДП 7 начинают осуществлять измерение уровней МД радиоактивного излучения в точках их расположения в контролируемой зоне, а генераторы электромагнитного излучения 11 КИП 10 в проходных порталах и вдоль транспортных коммуникаций создают электромагнитные поля с заранее заданной частотой электромагнитного излучения ν₁.

Результаты измерений МД радиоактивного излучения с помощью передатчиков сигналов СДП 3, передатчика сигналов блока ИДП 6 и передатчика сигналов блока ПДП 9 непрерывно передаются в блок обработки данных 1, где происходит накопление получаемой информации и оценка на ее основе радиационной обстановки в контролируемой зоне путем составления карт распределения уровней радиационных полей, причем блок ИДП 4 и блок ПДП 7 в данном случае выступают в роли стационарных пакетных дозиметрических приборов.

После того как обслуживающий персонал контролируемой зоны получает из блока ИДП 4 для индивидуального контроля ИДП 5 и из блока ПДП 7 для проведения плановых работ ПДП 8 между изъятыми из вышеуказанных блоков ИДП 5 и ПДП 8 и соответствующими передатчиком сигналов блока ИДП 6 и передатчиком сигналов блока ПДП 9 происходит разрыв связей, причем одновременно с этим автоматически происходит активизация каналов связей между автономными передатчиками сигналов ИДП 5 и ПДП 8 и блоком обработки данных 1, причем в этом случае ИДП 5 и ПДП 8 выступают уже в роли перемещающихся дозиметрических приборов.

При попадании ИДП 5 и ПДП 8 (при их перемещении с обслуживающим персоналом по контролируемой зоне) в область воздействия хотя бы одного электромагнитного поля с частотой электромагнитного излучения ν₁ в их электромагнитных идентификационных узлах, содержащих в своей памяти идентификационный код соответствующего дозиметрического прибора, происходит генерация электромагнитного излучения с частотой ν₂, которое с информацией об идентификационном коде соответствующего дозиметра улавливается электромагнитно-волновым приемником 12 и после преобразования в электрические сигналы непрерывно передается передатчиком сигналов КИП 13 в блок обработки данных 1. В блоке обработки данных 1 происходит идентифицикация соответствующего ИДП 5 и/или ПДП 8 и определение, с какого контрольно-исполнительного поста пришло сообщение. Одновременно с этим в процессе перемещения ИДП 5 и/или ПДП 8 осуществляют измерения МД радиоактивного излучения, результаты которых с помощью встроенных в них автономных передатчиков в непрерывном режиме также передаются в блок обработки данных 1.

Таким образом, передаваемая СДП 2 в блок обработки данных 1 информация дополняется аналогичной информацией, передаваемой с перемещаемых ИДП 5 и ПДП 8, а также вышеуказанной информацией с КИП 10, что в совокупности с непрерывным характером передачи информации позволяет заявляемому устройству дать более полную и точную картину распределения плотностей радиоактивных полей в контролируемой зоне, а также позволяет определять наиболее безопасные маршруты перемещения. Кроме того, в случаях превышения измеряемыми величинами МД радиоактивного излучения их предельно допустимых уровней в каких-либо частях контролируемой зоны по команде, передаваемой с блока обработки данных 1 в соответствующие блокирующие узлы 14 последними осуществляется перекрытие туда полного или частичного доступа.

В качестве блока обработки данных можно использовать один или несколько персональных компьютеров, в качестве электромагнитно-волновых приемников - приборы типа "В&Е-метр" [4], в качестве электромагнитных идентификационных узлов - устройства, содержащие модуль памяти и индукционную катушку, (например, электронные карты типа "прокси", используемые в различных идентификационных устройствах), а в качестве прямой связи - телефонную или радиосвязь.

Испытания показали, что заявляемая активная система радиационного мониторинга обладает:
- повышенной достоверностью в оценке распределения уровней радиационных полей в контролируемых зонах за счет того, что:
а) информация о величинах МД радиоактивного излучения поступает в блок обработки данных не только из фиксирование расположенных, но и из перемещающихся точек замеров;
б) в процессе работы известного устройства результаты замеров уровней МД передаются в блок обработки данных передатчиками, способными работать в непрерывном режиме и напрямую подсоединенными к блоку обработки данных;
- более широкой областью применения, обусловленной тем, что известное устройство может активно реагировать на изменение радиационной обстановки в контролируемой зоне путем предотвращения несанкционированного доступа в те ее части, где величина МД радиоактивного излучения превышает предельно допустимые нормы.

Источники информации
1. Патент РФ 2158010 С2, МПК⁷ G 01 Т 1/169, 20.10.2000.

2. Михоя Э., Минагоси А., Сато X. Система радиационного мониторинга окружающей среды// Атомная техника за рубежом, 1998, 11, с. 21-25.

3. Патент РФ 2150126 С1, МПК⁷ G 01 Т 1/167, 27.05.2000.

4. Радиационный контроль. Оборудование и услуги. Каталог. НПО "Доза", 1999, с. 154-155.

Использование: для контроля радиационной обстановки окружающей среды. Сущность: активная система радиационного мониторинга включает блок обработки данных, стационарные дозиметрические приборы, индивидуальные дозиметрические приборы, поисковые дозиметрические приборы, передатчики дозиметрических приборов, а также контрольно-исполнительные посты, состоящие каждый из генератора электромагнитного излучения, электромагнитно-волнового приемника, передатчика сигналов и блокирующего узла. Технический результат: расширение области применения и повышение достоверности работы. 1 ил.

Активная система радиационного мониторинга, включающая блок обработки данных, а также упорядоченно установленные стационарные дозиметрические приборы, соединенные с передатчиками сигналов стационарных дозиметрических приборов прямой связью, в качестве которой используют телефонную или радиосвязь, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок индивидуальных дозиметрических приборов, передатчик сигналов блока индивидуальных дозиметрических приборов, блок поисковых дозиметрических приборов, передатчик сигналов блока поисковых дозиметрических приборов, а также контрольно-исполнительные посты, состоящие каждый из генератора электромагнитного излучения, электромагнитно-волнового приемника, передатчика сигналов контрольно-исполнительного поста и блокирующего узла, причем передатчики сигналов стационарных дозиметрических приборов напрямую соединены прямой связью с блоком обработки данных, блок индивидуальных дозиметрических приборов через передатчик сигналов блока индивидуальных дозиметрических приборов, блок поисковых дозиметрических приборов через передатчик сигналов блока поисковых дозиметрических приборов и каждый из контрольно-исполнительных постов через передатчик сигналов контрольно-исполнительного поста и блокирующий узел соединены прямой связью напрямую с блоком обработки данных, контрольно-исполнительные посты расположены в проходных порталах и вдоль транспортных коммуникаций, индивидуальные дозиметрические приборы и поисковые дозиметрические приборы имеют в своем составе автономные передатчики сигналов и электромагнитные идентификационные узлы, а в качестве всех передатчиков сигналов активной радиационно-мониторинговой системы используют способные работать в непрерывном режиме любые радиопередающие устройства.