Способ определения безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности Российский патент 2021 года по МПК G01T1/167 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Способ определения безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности относится к области применения технических средств радиационной разведки и контроля радиоактивного облучения в интересах обеспечения радиационной безопасности людей.

2. Уровень техники

Известен способ выбора безопасного маршрута, пролегающего через радиоактивно загрязненную местность, на основе проведения радиационной разведки и последующего анализа полученных данных. Машина радиационной разведки проходит все возможные альтернативные маршруты. Во время движения через определенные промежутки времени осуществляется измерение мощности дозы гамма-излучения бортовым прибором радиационной разведки. При обработке данных оценивают дозу гамма-излучения, которая может быть получена на каждом из маршрутов, путем сложения мощностей доз гамма-излучения, измеренных в точках маршрута, за соответствующие интервалы времени перехода от рассматриваемой точки к следующей. Выбирают маршрут, для которого оценка дозы имеет минимальную величину [1-3].

Недостатком указанного способа является низкая оперативность, так как скорость движения определяется временем одного измерения величины мощности дозы бортовым прибором (инерционностью прибора) [4]. Для современных приборов динамическая погрешность измерения, обуславливаемая временем одного измерения, имеет приемлемую величину при ведении разведки со скоростью не более 40-60 км/ч. В свою очередь, большое время ведения разведки может обусловить получение экипажем машины разведки доз гамма-излучения, превышающих предельно допустимую величину. Следует также указать на то, что оценка доз, которые могут быть получены при преодолении маршрута на основании измерения мощности дозы гамма-излучения в нескольких точках, будет характеризоваться значительной погрешностью.

3. Раскрытие сущности изобретения

В случае возникновения аварии на радиационно опасном объекте возможно образование обширных площадей радиоактивно загрязненной местности. Для эвакуации населения и выполнения других работ по ликвидации последствий аварии может возникнуть необходимость преодоления участков радиоактивного загрязнения. В этом случае наиболее безопасным маршрутом движения будет тот, при движении по которому будет получена наименьшая доза гамма-излучения.

Технической проблемой является необходимость быстрого и достоверного выбора из некоторой совокупности наиболее безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности. Вариант расположения альтернативных маршрутов, пролегающих через след радиоактивного облака, показан на фигуре 1.

Предлагаемое изобретение, кроме родового понятия, включает следующие отличительные существенные признаки, достаточные для решения указанной технической проблемы и получения технического результата:

- размещение на подвижных средствах не измерителей мощности дозы, а измерителей дозы;

- движение подвижных средств по возможным альтернативным маршрутам с максимально возможной скоростью для используемого подвижного средства.

Размещение на подвижных средствах измерителей дозы обеспечивает получение привлекаемыми экипажами машин радиационной разведки меньшей дозы гамма-излучения, чем при реализации способа-прототипа.

Во-первых, предлагаемый способ исключает необходимость ориентирования на возможности измерителя мощности дозы при задании скорости движения, и делает возможным прохождение заданного маршрута на максимально возможной скорости, допускаемой используемой машиной разведки. Это связано с тем, что использование измерителя дозы позволяет сразу оценивать дозу, которая будет получена при преодолении всего маршрута, и исключает операцию по интегрированию результатов измерения мощности дозы. При этом измеритель дозы будет автоматически учитывать вклады излучения, в зависимости от его интенсивности, на различных участках маршрута при любой постоянной скорости движения. Прохождение маршрута на максимально возможной скорости сокращает время его преодоления и, следовательно, снижает дозу, получаемую экипажем машины разведки.

Во-вторых, применение измерителя дозы позволяет исключить оператора средства радиационной разведки, необходимого для реализации способа-прототипа. Предлагаемый способ может быть осуществлен с привлечением только водителя подвижного средства.

Возможность ведения разведки с максимально возможной скоростью обеспечивает повышение оперативности определения безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности, поскольку при реализации прототипа существуют известные ограничения по скорости, связанные с инерционностью используемых средств радиационной разведки.

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является возможность использования для разведки не только специальной разведывательной техники, но и любых других подвижных средств.

Использование измерителя дозы позволяет повысить достоверность решения по выбору безопасного маршрута на основе уменьшения погрешности оценки дозы гамма-излучения, получаемой на маршруте, пересекающем участок радиоактивно загрязненной местности. Это связано с тем, что погрешность измерения дозы гамма-излучения меньше погрешности прогнозирования дозы по результатам измерения мощности дозы [5].

Измерители дозы по сравнению с измерителями мощности дозы обладают, как правило, меньшими значениями частных погрешностей за счет энергетической и угловой зависимостей чувствительности. Кроме того, как было указано выше, при прямом измерении дозы исключается процедура определения дозы по отдельным измерениям мощности дозы, которая вносит дополнительную методическую погрешность.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом. По всем возможным маршрутам отправляют подвижные средства, позволяющие преодолеть их с максимально возможной скоростью, внутрь подвижного средства помещают дозиметр гамма-излучения. После преодоления каждого маршрута определяют показания измерителя дозы гамма-излучения. Затем выбирают маршрут движения, которому соответствует минимальное значение дозы.

Однако реализация предлагаемого способа предполагает использование подвижных средств различных типов, которые могут иметь разные значения кратности ослабления гамма-излучения и максимальной скорости движения. Поэтому для сравнения опасности различных маршрутов необходимо пересчитать результаты измерений так, чтобы учитывались указанные различия.

Выражение, определяющее величину дозы гамма-излучения, накопленную при прохождении некоторого маршрута, имеет вид:

где P(t) - мощность дозы гамма-излучения в точке расположения дозиметра в момент t, Гр/ч;

K - кратность ослабления гамма-излучения подвижным средством в точке расположения дозиметра, отн. ед.;

t - время преодоления маршрута, ч.

В том случае, если описать маршрут некоторой кривой L, то каждый участок маршрута будет преодолеваться за время где V - скорость движения машины разведки. Следовательно, можно сделать следующее преобразование:

Интеграл, входящий в выражение, не зависит от характеристик подвижного средства разведки. Значение этого интеграла численно равно дозе, которая будет накоплена, если скорость движения машины разведки будет равна 1 км/ч, и обладает кратностью ослабления гамма-излучения, равной 1

Поскольку данная характеристика может быть вычислена для любого маршрута и произвольного средства разведки, то ее можно использовать как нормированную величину, позволяющую корректно сравнивать опасность различных маршрутов.

Скорость перемещения машины разведки может быть выражена через протяженность маршрута и время его преодоления. Это позволяет получить выражение для оценки опасности маршрута, содержащее переменные, которые могут быть легко определены:

где S - протяженность маршрута L, м.

При использовании для разведки возможных маршрутов нескольких машин с различными характеристиками производится расчет величин нормированных доз, каждая из которых может быть зарегистрирована измерителем дозы при движении по i-ому маршруту со скоростью 1 км/ч при отсутствии защиты от гамма-излучения

где D_из,i - доза, полученная при движении по i-ому маршруту, Гр;

S_i - протяженность i-ого маршрута, км;

K_i - кратность ослабления гамма-излучения подвижным средством в точке расположения дозиметра, двигающимся по i-ому маршруту, отн. ед.;

T_i - время преодоления i-го маршрута, ч.

Таким образом, совокупность отличительных существенных признаков является достаточной для решения рассмотренной технической проблемы и получения технического результата изобретения: повышения оперативности и достоверности определения безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности, а также снижения дозовой нагрузки привлекаемого экипажа.

4. Краткое описание чертежей

На фигуре 1 представлен вариант расположения альтернативных маршрутов пересечения участка радиоактивно загрязненной местности и использованы следующие обозначения:

1 - аварийный реактор;

2 - след радиоактивного облака выброса;

3 - возможные маршруты преодоления радиоактивно загрязненной местности;

А - исходная точка перемещения людей и грузов;

В - конечная точка перемещения людей и грузов.

5. Осуществление изобретения

Возможность осуществления предлагаемого изобретения подтверждается примером его реализации для случая определения безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности, образовавшегося в результате разрушения активной зоны ядерного реактора атомной электростанции. В зоне загрязнения находится населенный пункт, из которого необходимо осуществить эвакуацию населения. В рассматриваемом примере задача выявления безопасного маршрута решается с привлечением трех подвижных средств различных типов, каждое из которых выступает в роли разведывательного дозора.

От безопасного района до населенного пункта прокладывают три возможных маршрута, имеющие протяженности, указанные в таблице 1. В каждом подвижном средстве размещают измеритель дозы на месте, для которого известно значение кратности ослабления корпусом подвижного средства гамма-излучения радиоактивно загрязненной местности. Затем каждое из подвижных средств отправляют по одному из возможных маршрутов на максимально возможной скорости и измеряют время их движения по маршруту. После прибытия в населенный пункт производят снятие показаний измерителей дозы и расчет нормированного значения дозы, которая может быть получена при движении по каждому маршруту со скоростью 1 км/ч при отсутствии защиты от гамма-излучения, определяемого по формуле (1). В результате расчета получают значения, указанные в таблице 1, и выбирают в качестве маршрута с наименьшей дозой, как наиболее безопасный для эвакуации населения, маршрут движения №2.

Таким образом, осуществление предлагаемого способа позволит повысить оперативность и достоверность определения безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности. Кроме этого при его реализации доза гамма-излучения, полученная привлекаемыми экипажами, будет меньше, чем при реализации способа-прототипа.

Список литературы

1 Радиационная разведка: задачи, цели, приборы контроля [Электронный ресурс] - Электрон, дан. - Режим доступа: https://fireman.club/statyi-polzovateley/radiatsionnaya-razvedka-zadachi-tseli-i-osnovnyie-priboryi-kontrolya/. - Загл. с экрана. - Яз. рус. - Дата обращения 24.02.2021

2 Радиационная разведка и дозиметрический контроль [Электронный ресурс] - Электрон, дан. - Режим доступа: https://www.radek-lab.ru/information/articles/radiatsionnaya-razvedka-i-dozimetricheskiy-kontrol/. - Загл. с экрана. - Яз. рус. - Дата обращения 24.02.2021

3 Применение приборов радиационной и химической разведки, контроля радиоактивного заражения и облучения, а также средств индивидуальной защиты [Электронный ресурс] - Электрон, дан. - Режим доступа: https://www.laser.nsc-lab.ru/doc_go/. - Загл. с экрана. - Яз. рус. - Дата обращения 24.02.2021.

4 Садовников Р.Н., Алимов О.Н., Фролов Д.В. Повышение достоверности выявления радиационной обстановки на основе оптимизации режима работы измерителя мощности дозы гамма-излучения // Приборы и системы. Управление контроль, диагностика. - №5. - 2003. - С. 56-59.

5 Садовников Р.Н., Манец А.И., Шаталов Э.В. Оценке возможности повышения достоверности принятия решений при планировании работ по ликвидации последствий радиационных аварий // Приборы и системы. Управление контроль, диагностика. - №8. - 2007. - С. 51-54.

Изобретение относится к области радиационного контроля. Способ определения безопасного маршрута на радиоактивно загрязненной местности заключается в проведении радиационной разведки местности между пунктами отправления и назначения и последующем определении маршрута, на котором будет получена наименьшая доза гамма-излучения, при этом по всем возможным маршрутам отправляют подвижные средства, позволяющие преодолеть их с максимально возможной скоростью, внутрь подвижного средства помещают индивидуальный измеритель дозы гамма-излучения, после прохождения каждого маршрута показания измерителя дозы умножают на протяженность маршрута и на кратность ослабления гамма-излучения соответствующего подвижного средства, делят на время его прохождения, выбирают маршрут движения, которому соответствует минимальное из полученных цифровых значений. Технический результат – повышение оперативности и достоверности определения безопасного маршрута преодоления участка радиоактивно загрязненной местности, снижение дозовых нагрузок экипажей привлекаемых машин разведки. 1 ил., 1 табл.

Способ определения безопасного маршрута на радиоактивно загрязненной местности, заключающийся в проведении радиационной разведки местности между пунктами отправления и назначения и последующем определении маршрута, на котором будет получена наименьшая доза гамма-излучения, отличающийся тем, что по всем возможным маршрутам отправляют подвижные средства, позволяющие преодолеть их с максимально возможной скоростью, внутрь подвижного средства помещают индивидуальный измеритель дозы гамма-излучения, после прохождения каждого маршрута показания измерителя дозы умножают на протяженность маршрута и на кратность ослабления гамма-излучения соответствующего подвижного средства, делят на время его прохождения, выбирают маршрут движения, которому соответствует минимальное из полученных цифровых значений.