Способ обнаружения участков радиоактивного загрязнения местности по данным воздушной радиационной разведки местности Российский патент 2025 года по МПК G01T1/169 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки по данным воздушной радиационной разведки местности.

Уровень техники.

Известен способ повышения достоверности воздушной радиационной разведки радиоактивно загрязненной местности путем умножения на поправочный коэффициент, учитывающий атмосферное давление, температуру воздуха и высоту полета. Этот способ применим при осуществлении радиационной разведки местности способом, когда измеренные значения мощности дозы гамма-излучения на выбранной высоте полета пересчитывают к высоте 1 метра умножением его на величину кратности, ослабления гамма-излучения слоем воздуха при стандартных метеорологических условиях между высотой полета и высотой 1 метра над поверхностью земли [1].

Недостатком данного способа является ограниченные условия его применения по чувствительности применяемого детектора к обнаружению излучающего радионуклида.

Известен способ обнаружения и идентификации радиоактивных аномалий в природных средах в потоке, заключающийся в использовании нескольких идентичных независимых друг от друга спектрометрических детекторов гамма-излучения. Обнаружение радиоактивных аномалий проводится по данным составленной матрицы коэффициентов парных корреляций. [2].

Недостатком указанного способа является необходимость использования нескольких идентичных детекторов гамма-излучения, что приводит к увеличению масса-габаритных характеристик полезной нагрузки при их размещении на авиационных комплексах воздушной радиационной разведки.

Раскрытие сущности изобретения.

Одним из способов выявления на большой площади участков радиоактивного загрязнения местности и определения их параметров является использование технических средств воздушной радиационной разведки местности. Использование гамма-спектрометров позволяет оперативно обнаружить местоположение радиоактивного загрязнения, определить его радионуклидный состав, площадь и плотность загрязнения. От результатов воздушной радиационной разведки зависит объем привлекаемых сил и средств для проведения дальнейших работ.

Нижний предел детектирования активности радионуклида для его обнаружения определяется по формуле (1) [3].

где LLD^A(Е₀) - нижний предел детектирования активности радионуклида, характеризующийся энергией гамма-излучения Е₀, Бк;

Е₀ - регистрируемая энергия гамма-излучения радионуклида, кэВ;

S_ƒ(E₀) - величина фона в энергетическом диапазоне регистрируемой энергии гамма-излучения, имп.;

Н - высота полета, м;

μ(Е₀) - линейный коэффициент ослабления, м^-1;

t - время измерения, с;

η(E₀) - квантовый выход энергии гамма-излучения, квант/расп;

ε(Е₀) - эффективность регистрации энергии гамма-излучения, имп./квант;

S_d - площадь детектора, м².

Величина нижнего предела детектирования активности для его обнаружения на заданной высоте полета в общем случае определяется величиной фона в энергетическом диапазоне регистрируемого гамма-излучения и площадью используемого детектора.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении чувствительности детектирующей аппаратуры комплекса воздушной радиационной разведки к обнаружению радионуклидов при заданной вероятности обнаружения путем снижения величины нижнего предела детектирования для заданной высоты полета.

Поставленная задача решается путем выполнения воздушной радиационной разведки на заданной высоте методом галсирования [4] с шагом галсирования и скоростью полета, при которых зарегистрированные значения числа импульсов в каждой точке детектирования суммируются со значениями числа импульсов в близлежащих точках детектирования, расположенных на расстоянии меньшем или равным расстоянию суммирования. Расстояние суммирования зависит от высоты полета и определяется по формуле (2).

где R - расстояние суммирования, м;

δ_m - составляющая относительной погрешности определения параметра радиоактивного загрязнения за счет суммирования значений числа импульсов в близлежащих точках детектирования, отн. ед.

Краткое описание чертежей.

На фиг. показаны источник ионизирующего излучения, испускающий гамма-кванты в окружающую среду, а также траектория галсирования и точки, в которых зарегистрированы значения числа импульсов от источника при осуществлении воздушной радиационной разведки. Длина между точками составляет величину равную произведению скорости полета на время детектирования, а ширина определяется шагом галсирования.

Осуществление изобретения.

Перед проведением радиационной разведки местности методом галсирования задается шаг галсирования, скорость и высота полета.

Шаг галсирования и скорость полета задаются по формулам (3), (4).

где d_Г - шаг галсирования, м;

V - скорость полета, м/с.

Затем осуществляется воздушная радиационная разведка местности методом галсирования на заданной высоте полета с регистрацией числа импульсов в диапазонах энергий гамма-излучения в точках детектирования.

Зарегистрированные значения числа импульсов в каждой точке детектирования суммируются со значениями числа импульсов в близлежащих точках детектирования, расположенных на расстоянии, при котором выполняется неравенство (5), и вычитается фон по формуле (6).

где L_i,j - расстояние от i-ой до j-ой точки детектирования, м;

i - номер точки детектирования;

j - номер близлежащей точки детектирования.

где - суммарное значение числа импульсов в i-ой точке детектирования, имп.;

N_i(E₀) - зарегистрированное значение числа импульсов в i-ой точке детектирования, имп.;

N_i,j(E₀) - зарегистрированное значение числа импульсов в j-ой точке детектирования, имп.;

n_i - суммарное количество точек детектирования в i-ой точке, удовлетворяющих условию (5).

По результатам воздушной радиационной разведки определяются параметры излучения в каждой точке детектирования по формуле (7).

где ϕ_i(E₀) - плотность потока гамма-излучения энергии Е₀ от обнаруживаемого радионуклида в i-ой точке детектирования, квант/(с*м²);

Обнаружение радионуклидов осуществляется по превышениям уровня плотности потока гамма-излучения на величину, которую возможно обнаружить с заданной доверительной вероятностью 0,95, вычисляемую по формуле (8).

где LLD^ϕ(Е₀) - нижний предел детектирования плотности потока гамма-излучения с энергией гамма-излучения Е₀, квант/(с*м²).

Источники информации:

1. Пат. 2698499 Российская Федерация, МПК G01T 1/16(2006.01). Способ повышения достоверности воздушной радиационной разведки радиоактивно-загрязненной местности [Текст] / Кожевников Д.А.; заявитель и патентообладатель ФГБУ «33 ЦНИИИ» МО РФ. - №2019101379; заявл. 17.01.2019; опубл. 28.08.2019, Бюл. №25 - 7 с.

2. Пат. 2548132 Российская Федерация, МПК G01T 1/169 (2006.01). Способ обнаружения и идентификации радиоактивных аномалий в природных средах в потоке [Текст] / Лукашин И.Ф.; заявитель и патентообладатель Морской гидрофизический институт. - №2014151943/93; заявл.. 18.12.2014; опубл. 10.04.2015, Бюл. №105 - 7 с.

3. А.Г. Исаев, В.В. Бабенко, А.С. Казимиров, С.Н. Гришин, СМ. Иевлев Минимальная детектируемая активность. Основные понятия и определения // Проблеми безпеки атомних електростанцiй i Чернобиля, Вип. 12. с. 103-110. 2010.

4. Наставление по действиям соединений, воинских частей и подразделений войск радиационной, химической и биологической защиты Вооруженных сил Российской Федерации, предназначенных для ликвидации чрезвычайных ситуаций. - М.: АО «Красная Звезда», Изд. №5498-2021, 2024 - 592 с.

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки по данным воздушной радиационной разведки местности. Сущность изобретения заключается в том, что воздушную радиационную разведку проводят методом галсирования с применением гамма-спектрометра. Шаг галсирования и скорость полета задаются такими, при которых зарегистрированные значения числа импульсов в каждой точке детектирования суммируются со значениями числа импульсов в близлежащих точках детектирования. Результатом обработки получаемых данных является обнаружение радиоактивного загрязнения местности. Технический результат - уменьшение величины нижнего предела детектирования, что повышает чувствительность детектирующей аппаратуры комплекса воздушной радиационной разведки к обнаружению радионуклидов при заданной вероятности обнаружения. 1 ил.

Способ обнаружения участков радиоактивного загрязнения местности по данным воздушной радиационной разведки местности, заключающийся в выполнении полета на заданной высоте методом галсирования и регистрации спектра гамма-излучения в точках детектирования, отличающийся тем, что по результатам воздушной радиационной разведки зарегистрированные значения числа импульсов в каждой точке детектирования суммируются со значениями числа импульсов в близлежащих точках детектирования, расположенных на расстоянии, меньшем или равном расстоянию суммирования, которое зависит от высоты полета и определяется по формуле

где R – расстояние суммирования, м;

Н – высота полета, м;

δ_m – составляющая относительной погрешности определения параметра радиоактивного загрязнения за счет суммирования значений числа импульсов в близлежащих точках детектирования, отн. ед.,

и на основании полученных данных определяют параметры излучения в каждой точке детектирования, по которым обнаруживают участки радиоактивного загрязнения местности.