Устройство для обнаружения радиоактивных материалов

 

Использование: для обнаружения радиоактивных материалов. Сущность: устройство включает детектор гамма-излучения, содержащий сцинтиллятор и детектор нейтронного излучения, состоящий из нейтронных счетчиков, помещенных в замедлитель нейтронов. Сцинтиллятор, замедляющий нейтроны, расположен непосредственно перед рядами нейтронных счетчиков, установленных в замедлитель нейтронов на основе полиэтилена, а дополнительный замедлитель нейтронов установлен непосредственно за указанными рядами нейтронных счетчиков. Технический результат: увеличение эффективности обнаружения удаленных источников нейтронного и гамма-излучения при минимальных массогабаритных характеристиках устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области обнаружения радиоактивных материалов и предназначено для обнаружения удаленного источника нейтронного и гамма-излучения.

Известно аналогичное устройство [1] , содержащее блоки детектирования гамма-излучения, сигнализаторы присутствия объектов в контролируемом пространстве, металлодетектор, аппаратуру обработки информации и сигнализации. Недостатками указанного устройства являются невозможность обнаружения радиоактивных материалов, испытывающих спонтанное деление по их нейтронному излучению.

В качестве прототипа данного изобретения рассмотрим устройство для обнаружения радиоактивных материалов [2], которое наряду с гамма- регистрирует и нейтронное излучение.

Указанное устройство включает в себя детектор гамма-излучения, состоящий из сцинтиллятора и сопряженных с ним фотоумножителей, детектор нейтронного излучения, состоящий из счетчиков медленных нейтронов, окруженных замедлителем нейтронов, усилители сигналов и систему обработки информации.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность при обнаружении удаленных источников гамма- и нейтронного излучения.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и увеличение эффективности обнаружения удаленных источников нейтронного и гамма-излучения при минимальных массогабаритных характеристиках устройства.

Цель достигается благодаря тому, что в устройстве для обнаружения радиоактивных материалов при их несанкционированном нахождении в контролируемом пространстве, включающем детектор гамма-излучения, состоящий из сцинтиллятора и сопряженных с ним фотоумножителей, детектор нейтронного излучения, усилители сигналов и систему обработки информации, указанные детекторы составляют единый модуль, в котором указанный сцинтиллятор, являясь одновременно замедлителем для нейтронного излучения, выполнен из пластика на основе стирола и расположен непосредственно перед рядами нейтронных счетчиков, которые установлены в замедлитель нейтронов на основе полиэтилена, а дополнительный замедлитель нейтронов, являющийся одновременно защитой от фонового гамма-излучения, установлен непосредственно за указанными рядами нейтронных счетчиков.

Изображение поперечного сечения предлагаемого устройства схематически представлено на фиг.1, где: 1. Сцинтиллятор гамма-детектора.

2. Нейтронные счетчики.

3. Замедлитель нейтронов.

4. Дополнительный замедлитель нейтронов.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Будучи помещенным на транспортное средство (катер, вертолет, автомобиль), устройство перемещается вдоль объектов, находящихся в контролируемой зоне, таким образом, что передняя часть устройства со сцинтиллятором гамма-детектора всегда направлена на контролируемый объект.

Схема контроля объекта представлена на фиг.2, где: А - предлагаемое устройство.

О - его начальное положение.

D - положение устройства при минимальном расстоянии до источника.

S - источник гамма- и (или) нейтронного излучения.

L - протяженный контролируемый объект.

Математически показано, что суммарный полезный счет нейтронов (или гамма-квантов) за время обзора объекта есть: где φ - поток нейтронов на детектор в положении Θ=0; F - площадь детектора; ε_s - эффективность детектора (на 1 нейтрон, попавший в детектор); V - скорость движения детектора; d - "прицельное" расстояние, дистанция от источника; Θ₀ - угол направления детектора на источник в начале отсчета.

Поскольку N_eff зависит от Θ₀, то это дает возможность не только определять наличие источника излучения на контролируемом объекте, но и определять точку его местонахождения на объекте.

Методом Монте-Карло была рассчитана эффективность регистрации нейтронов источника и фоновых нейтронов для устройства площадью сцинтиллятора 1 м² и числом нейтронных счетчиков диаметром 30 мм и длиной 1 м, равным 30.

Было показано, что предлагаемое устройство способно обнаруживать и уверенно локализовать источники гамма- и нейтронного излучения, находящиеся на объектах, удаленных на расстояние 50-100 м от устройства, при относительно низких потоках излучения порядка 100 м²/с, приходящихся на поверхность сцинтиллятора.

Источники информации
1. Свидетельство на полезную модель RU 0003832 U1.

2. Патент RU 2129289.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения радиоактивных материалов при их несанкционированном нахождении в контролируемом пространстве, включающее детектор гамма-излучения, состоящий из сцинтиллятора и сопряженных с ним фотоумножителей, детектор нейтронного излучения, состоящий из нейтронных счетчиков, помещенных в замедлитель нейтронов, усилителей электрических сигналов от обоих детекторов и системы обработки информации, отличающееся тем, что оба детектора составляют единый модуль, в котором указанный сцинтиллятор, являясь одновременно замедлителем нейтронов, выполнен из пластика на основе стирола и расположен непосредственно перед рядами нейтронных счетчиков, установленных в замедлитель нейтронов на основе полиэтилена, а дополнительный замедлитель нейтронов, являющийся одновременно защитой от фонового гамма-излучения, установлен непосредственно за указанными рядами нейтронных счетчиков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2