СПОСОБ ПОИСКА И ОБНАРУЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ НЕРАВНОМЕРНОГО РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК G01T1/169 

Область техники

Изобретение относится к области дозиметрии, а именно к способу осуществления, поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначено для ликвидации последствий радиационных инцидентов с помощью дистанционно-управляемых робототехнических комплексов и позволяет проводить аварийные работы в радиоактивно загрязненной зоне без присутствия человека.

Уровень техники

Известен способ дистанционного обнаружения ядерных зарядов (патент РФ №2068571, МПК G01T 1/29, опубл. 1996 г.), включающий определение вблизи обследуемого объекта интенсивности потока гамма-излучения в диапазоне 1,5-2,0 МэВ, затем дополнительно определяют интенсивность потока гамма-излучения вблизи 10,83 МэВ, устанавливают фоновое излучение в отмеченных интервалах, находят соотношение измеренных величин, по наличию заряда судят по соответствующему неравенству.

Способ позволяет определить наличие или отсутствие ядерных зарядов внутри обследуемого объекта при проведении измерений в непосредственной близости от него, но не позволяет определить местоположение источника на открытой местности, а также мощность излучения источника удаленного от измерительного устройства, что и относится к причинам, препятствующим использованию данного способа.

Известен способ дистанционного обнаружения радиоактивных объектов (патент РФ №2195006, МПК G01T 1/169, опубл. 2002 г.), включающий в себя определение расстояние до источника радиоактивного излучения и его дозиметрические характеристики путем измерения отношения интенсивностей испускания фотонов на энергетических линиях радионуклида, ослабленных слоем поглощающей среды, и позволяет определить расстояние до источника радиоактивного излучения и его дозиметрические характеристики.

К недостаткам способа можно отнести малую точность указания направления на обнаруженный источник и зависимость результатов измерений от изменения свойств поглощающей среды.

Известен способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения (патент РФ №2195005, МПК G01T 1/169, опубл. 2002 г.), заключающийся в регистрации излучения несколькими детекторами, размещенными на платформе мобильного робота (MP), для обнаружения источника в условиях неравномерно распределенного по площади радиоактивного загрязнения. Для чего регистрируют сигналы от первого и второго детекторов, разделенных экраном, добиваются их равенства путем поворота продольной оси MP в сторону области более интенсивного излучения, перемещают MP в указанном направлении до появления разности в сигналах от этих детекторов, регистрируют получение сигнала от третьего детектора, вызванного повышением мощности дозы при приближении к источнику гамма-излучения, и повторяют эти операции до момента получения сигнала от третьего детектора об уменьшении мощности дозы, свидетельствующего об обнаружении местонахождения источника.

К недостаткам способа относится то, что он не позволяет определить мощность излучения удаленного источника. Расположение детекторов излучения на корпусе подвижного аппарата РТК позволяет определить направление местонахождения источника, но не дает возможности определить конкретное положение источника на местности. По совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, наиболее близким к заявляемому относится способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения по патенту РФ №2195005, который и выбран в качестве прототипа.

Раскрытие изобретения

Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения с помощью мобильного робота в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения, включающий обнаружение источника излучения, замер мощности дозы излучения и регистрацию фиксируемого детектором значения мощности путем поочередного направления на источник излучения осей нацеливания детекторов, размещенных на платформе мобильного робота, определяют источник с максимально активным излучением, проводят замер мощности излучения коллимированным детектором и одновременно определяют расстояние доисточника с помощью детекторного лазерного дальномера, при этом оси коллимированного детектора и лазерного дальномера направляют параллельно с разнесением их между собой по горизонтали, регистрируют показания лазерного дальномера и значение дозы мощности фиксируемой детектором, затем на основании этих данных вычисляют мощность дозы излучения реального источника, после чего для проверки адекватности измеренного расстояния до источника излучения перемещают ось нацеливания дальномера на величину разнесения по горизонтали, повторно измеряют и регистрируют расстояние, результаты поочередных измерений расстояния сравнивают и при расхождении в замерах в пределах погрешности лазерного дальномера информацию признают достоверной. В случаях расхождения в замерах выше погрешности лазерного дальномера результаты измерений передают оператору для визуального выяснения причин расхождения результатов, при этом используют телекамеру, размещенную на подвижной платформе или на мобильном роботе. Обработку результатов измерений осуществляют с помощью программного обеспечения.

Задачей, на решение которой было направлено создание настоящего изобретения, является повышение надежности (достоверности) результатов измерений в процессе поиска радиоактивных источников за счет исключения случайных ошибок.

Технический результат

Техническим результатом является повышение точности измерения расстояния до источника, не зависящее от свойств поглощающей среды, как следствие, полное исключение ошибочных замеров мощности удаленного источника, возникающих вследствие некорректного измерения расстояния до него.

Краткое описание чертежей

Размещение на мобильном роботе дистанционно управляемого технологического оборудования, предназначенного для осуществления способа ликвидации последствий радиационных инцидентов, схематически представлено на фиг. 1, где

1 - коллимированный детектор гамма-излучения;

2 - лазерный дальномер;

3 – радиационно стойкая телекамера;

4 - платформа;

5 - привод качания платформы;

6 - привод ротации платформы;

7 - ось измерения мощности гамма-излучения;

8 - ось измерения расстояния до объекта.

Осуществление изобретения

Способ осуществляют следующим образом.

Начинают работу с определения источника с максимальным активным излучением, для чего исследуемая область условно разбивается на прямоугольные участки с размерами, не превышающими телесный угол коллимированного детектора, и при помощи приводов MP (5) или приводов (6) наклона и поворота коллимированного детектора (1) производятся замеры мощности гамма-излучения в каждом из участков. Для этого проводят замер мощности гамма-излучения коллимированным детектором (1) по оси (7) и одновременно определяют расстояние до источника с помощью детекторного лазерного дальномера (2) по оси (8). Коллимированный детектор (1) гамма-излучения производит измерение мощности гамма-излучения в узком телесном угле (порядка 1,5-2 градусов) вдоль оси (7), что позволяет точно определить направление на источник и разделять источники расположенные близко друг от друга. Для проведения этих измерений оси детекторов (1 и 2) направляют параллельно друг другу, но с разнесением их на некоторое расстояния по горизонтали, после чего регистрируют показания лазерного дальномера (2) и значение дозы мощности фиксируемой коллимированным детектором (1).

Пересчет мощности источника производят бортовым вычислительным устройством обратно-пропорционально квадрату расстояния от источника излучения до коллимированного детектора (1) гамма-излучения. При попадании на ось измерения расстояний (8) посторонних предметов, не относящихся к обследуемому источнику возможен ошибочный результат пересчета мощности источника на основании некорректных данных о расстоянии до него. Для исключения ошибочных замеров для проверки адекватности измеренного расстояния до источника излучения перемещают ось (8) нацеливания дальномера (2) на величину разнесения по горизонтали, повторно измеряют и регистрируют результаты. Полученные в результате поочередных измерений расстояния данные сравнивают и при расхождении в замерах в пределах погрешности лазерного дальномера (2) информацию признают достоверной.

В случаях, когда расхождения в замерах выше погрешности лазерного дальномера (2) результаты измерений передают оператору для визуального выяснения причин расхождения результатов, при этом используют радиационно стойкую телекамеру (3), размещенную на подвижной платформе (4) или на мобильном роботе.

На фиг. 1 схематически представлено размещение на мобильном роботе дистанционно-управляемого технологического оборудования, предназначенного для осуществления способа ликвидации последствий радиационных инцидентов, где 1 - коллимированный детектор гамма-излучения (1), лазерный дальномер (2), радиационно стойкая телекамера (3), установленные на платформе (4), привод качания платформы (5) и привод ротации платформы (6). Коллимированный детектор гамма-излучения (1) производит измерение мощности гамма-излучения вдоль оси (7). Лазерный дальномер производит измерение расстояния до объектов вдоль оси (8).

Испытания предлагаемого способа проводились на опытном полигоне (г. Зеленоград) с источниками гамма-излучения ⁶⁰Co.

Уровень загрязнения и активность определяемых источников гамма излучения, допустимые для применения данного метода, определяются в основном коэффициентом направленности (или защитой) и нагрузочной способностью коллимированного детектора.

Разнесение осей коллимированного детектора и лазерного дальномера зависит от используемых материалов и конструкции этих приборов, на испытаниях были опробованы следующие величины разнесения: 80 мм, 100 мм, 120 мм.

Измерения проводились в помещениях, где был сравнительно низкий уровень радиационного фона, а также так в специальном подвальном помещении, где уровень радиационного фона был до 8 Р/ч.

В подвальном помещении были размещены трубопроводы, диаметры которых, 65-200 мм, были сопоставимы с величиной разнесения параллельных лучей по горизонтали. Наблюдалась ситуация, когда луч лазера отражался от трубопроводов, а точечный источник находился далеко за ними (оптическим препятствием) или наоборот. Для загроможденных аварийных производственных помещений такая ситуация является обычной. На объекте проводили замер мощности и определение расстояния до источника (с разнесением по горизонтали параллельных лучей на 100 мм). На основании этих данных вычисляли мощность дозы реального источника. Затем для проверки адекватности измеренного расстояния перемещали ось нацеливания дальномера на 100 мм (величина разнесения лучей по горизонтали) и проводили повторное измерение с регистрацией расстояния. Сравнивали результат. Если расхождения в замерах не было, информация признавалась достоверной.

Так как в расчет мощности дозы входит квадрат расстояния до источника излучения, то ошибка в определении расстояния в 2 раза неизбежно приведет к ошибке в определении мощности дозы в 4 раза, в 3 раза - в 9 раз и т.д.

В случае расхождения в результатах замеров оператор оценивал обстановку при помощи телекамеры, размещенной на подвижной платформе, и далее производят замеры с другой точки наблюдения, чтобы исключить оптическое препятствие.

Ранее при проведении измерений при обнаружении источника излучения без использования предлагаемого способа приводило к необходимости в подозрительных случаях (наличия в исследуемой области распределенных по дальности объектов) проводить повторные измерения из других точек наблюдения, что не всегда возможно в силу геометрии и загруженности помещений.

Сравнение результатов, полученных дистанционно в соответствии с предлагаемым способом, с результатами непосредственных замеров показало полное соответствие по координатам выявленных «горячих точек».

Проблемные результаты могут возникнуть при проведении достаточно удаленных измерений, когда разрешающая способность телевизионной камеры может оказаться недостаточной для точной компенсации сдвига между лучами. Конкретные значения зависят от качества телевизионной камеры (разрешение, ZOOM и т.д.) и обрабатывающей аппаратуры. Использовавшаяся аппаратура позволяла компенсировать сдвиг на расстояниях до 8-10 метров.

В процессе испытаний предлагаемого способа на опытном полигоне предприятия с использованием калибровочного радиоактивного источника в условиях приближенных к реальным не были зафиксированы ошибочные замеры мощности удаленного источника.

Таким образом испытания предлагаемого способа полностью доказали достижение технического результата, указанного выше, а именно значительное повышение точности измерения расстояния до источника, не зависящее от свойств поглощающей среды, как следствие полное исключение ошибочных замеров мощности удаленного источника за счет некорректного измерения расстояния до него.

Изобретение относится к области дозиметрии, а именно к способу осуществления, поиска и обнаружения источников гамма-излучения. Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения дополнительно содержит этапы, на которых определяют источник с максимально активным излучением, проводят замер мощности излучения коллимированным детектором и одновременно определяют расстояние до источника с помощью детекторного лазерного дальномера, при этом оси коллимированного детектора и лазерного дальномера направляют параллельно с разнесением по горизонтали, регистрируют показания лазерного дальномера и значение дозы мощности, фиксируемой детектором, затем на основании этих данных вычисляют мощность дозы излучения реального источника, после чего для проверки адекватности измеренного расстояния до источника излучения перемещают ось нацеливания дальномера на величину разнесения по горизонтали, повторно измеряют и регистрируют расстояние, результаты поочередных измерений расстояния сравнивают и при расхождении в замерах в пределах погрешности лазерного дальномера информацию признают достоверной. Технический результат – повышение точности измерения расстояния до источника. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения, включающий обнаружение источника излучения, замер мощности дозы излучения и регистрацию фиксируемого детектором значения мощности путем поочередного направления на источник излучения осей нацеливания детекторов, размещенных на платформе, отличающийся тем, что определяют источник с максимально активным излучением, проводят замер мощности излучения коллимированным детектором и одновременно определяют расстояние до источника с помощью детекторного лазерного дальномера, при этом оси коллимированного детектора и лазерного дальномера направляют параллельно с разнесением по горизонтали, регистрируют показания лазерного дальномера и значение дозы мощности, фиксируемой детектором, затем на основании этих данных вычисляют мощность дозы излучения реального источника, после чего для проверки адекватности измеренного расстояния до источника излучения перемещают ось нацеливания дальномера на величину разнесения по горизонтали, повторно измеряют и регистрируют расстояние, результаты поочередных измерений расстояния сравнивают и при расхождении в замерах в пределах погрешности лазерного дальномера информацию признают достоверной.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при расхождении в замерах выше погрешности лазерного дальномера результаты измерений передают оператору для визуального выяснения причин расхождения результатов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют телекамеру, размещенную на подвижной платформе или на мобильном роботе.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку результатов измерений осуществляют с помощью программного обеспечения.