Способ и устройство для определения абсолютной удельной активности содержимого контейнера с радиоактивными отходами и парциальных удельных активностей отдельных радионуклидов

Авторы патента:

Дрейзин Валерий Элезарович (RU)

Логвинов Дмитрий Иванович (RU)

Сиделева Наталья Владимировна (RU)

Гримов Александр Александрович (RU)

G01T1/00 - Измерение рентгеновского излучения, гамма-излучения, корпускулярного и космического излучений (G01T 3/00,G01T 5/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2571309:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений и предназначено для определения радионуклидного состава и активности упакованных в контейнеры РАО. Способ определения абсолютной удельной активности содержимого контейнера и парциальных удельных активностей отдельных радионуклидов заключается в использовании результатов измерений аппаратурного гамма-спектра излучения, выходящего за пределы контейнера, при этом для вычисления указанных характеристик РАО используется метод последовательного вычитания из измеренного суммарного спектра восстановленных вычислительным путем спектров отдельных радионуклидов, идентифицированных по выделенным фотопикам максимальных энергий, содержащихся в измеренном суммарном спектре, и заранее рассчитанным модельным «эталонным» спектрам каждого радионуклида, которые могут содержаться в РАО, а далее, используя восстановленные модельные спектры каждого идентифицированного радионуклида, синтезируется суммарный модельный спектр всей смеси, и по соотношению между числом зарегистрированных гамма-квантов в этом спектре и числом импульсов в измеренном спектре находится абсолютное значение суммарной удельной активности РАО в контейнере и абсолютные значения парциальных удельных активностей каждого идентифицированного радионуклида. Технический результат - определение абсолютной удельной активности смеси радиоактивных нуклидов и абсолютных парциальных удельных активностей отдельных радионуклидов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений и предназначено для определения радионуклидного состава и активности упакованных в контейнеры радиоактивных отходов (РАО).

В настоящее время требования к точности учетных измерений активности РАО на федеральном уровне не установлены. Каждая из организаций, осуществляющих обращение с РАО, делает это самостоятельно, опираясь на используемые технологии, оценки дозовой нагрузки на работников и требования, вытекающие из условий размещения РАО на временное или длительное хранение. На многих предприятиях отсутствуют средства измерений, позволяющие в сжатые сроки определять радиационные и физико-химические характеристики РАО.

Для определения характеристик РАО типичного состава предпочтительно использовать экспрессные методы. Такие измерения являются неразрушающими в том смысле, что они не изменяют ни состояние, ни форму, ни физические и химические характеристики РАО. Желательным условием является отсутствие пробоподготовки.

Современное состояние характеризации РАО методами неразрушающего контроля значительно хуже, чем при проведении лабораторных исследований. Ни ГК «Росатом», ни концерн «Росэнергоатом», ни ФГУП «РосРАО» не имеют программ развития характеризации контейнеров с РАО [Характеризация и паспортизация РАО //Безопасность Окружающей Среды. №3, 2010 http://www.atomic-energy.ru/tema/kharakterizatsiya-rao/16446].

Контейнеры с твердыми радиоактивными отходами могут иметь сложный изотопный состав радионуклидов, который априорно может быть определен лишь весьма приближенно (при этом соотношения парциальных активностей отдельных нуклидов остаются неизвестными), а поглощающая способность вмещающей среды может быть определена лишь усредненно по всему объему контейнера по средней плотности его содержимого путем взвешивания контейнера. В то же время конечной целью паспортизации контейнеров с РАО является определение суммарной активности контейнера, удельной активности его содержимого, радионуклидного состава и парциальных удельных активностей каждого из присутствующих радионуклидов.

Основным инструментальным средством решения этих задач является гамма-спектрометрия с последующей компьютерной обработкой результатов измерений. Однако эксплуатируемые в настоящее время установки для паспортизации контейнеров с РАО далеко не в полной мере удовлетворяют указанным требованиям. Примерами могут служить: установка УП-01 (производитель ООО НПП «Радико», город Обнинск); комплекс характеризации крупногабаритных контейнеров с РАО УХКРО-01 (производитель ООО НПП «Радико», г. Обнинск); [ООО НПП Радико. Системы и оборудования радиационного контроля и обращения с РАО //Каталог продукции, издание 2, 2012. http://radico.ru/fileadmin/files/Cataloge_Radico_2_2012.pdf] установка автоматизированная радиационного контроля для пунктов сортировки радиоактивных отходов атомных станций УСР-01 «КРОТ» (производитель ЗАО «ИНТРА» г. Москва) [ЗАО Интра Продукция. http://www.intra-zao.ru/products/11/80].

В качестве прототипа выбирается автоматизированная установка радиационного контроля УСР-01 «КРОТ». Измерительная камера УСР-01 представляет собой каркас, в котором расположены 4 стационарных детектора сцинтилляционных гамма-спектрометров на основе кристалла NaI(Tl) и грузовая платформа весов [Установка автоматизированная радиационного контроля для пунктов сортировки радиоактивных отходов атомных станций УСР-01 «КРОТ» //Руководство по эксплуатации АФБИ. 418272.010 РЭ. Москва, 2008].

Данные от детекторов передаются по кабельным линиям в блок управления. Определение активности гамма-излучающих нуклидов, содержащихся в исследуемом контейнере с РАО, основано на гамма-спектрометрических измерениях нуклидного состава и последующем расчете активности выделенных радионуклидов. При этом используется модель эквивалентного точечного источника активности в контейнере. Суть ее заключается в том, что распределенная активность содержимого контейнера заменяется эквивалентным точечным источником с той же суммарной активностью, а вся остальная среда считается неактивной, и в ней происходят рассеяние и поглощение излучения точечного источника. По результатам измерений плотности потоков гамма-квантов, зарегистрированных всеми четырьмя детекторами, с помощью специальной программы с использованием ЭВМ методом последовательных приближений определяют координаты расположения эквивалентного точечного источника внутри контейнера, а далее с учетом расстояний от него до каждого из детекторов и характеристик вмещающей среды и стенок контейнера рассчитывают активность этого источника.

Недостатком данного способа измерения является, прежде всего, сама замена распределенной по всему объему контейнера активности точечным источником. Такая замена физически некорректна, т.к. условия переноса радиационного излучения внутри контейнера и за его пределами будут в этих случаях принципиально разными. Вторым недостатком является фиксированная геометрия измерения, которая не позволяет по результатам измерений всех четырех детекторов однозначно и достоверно вычислить координаты расположения эквивалентного точечного источника. Математическое решение получаемой системы уравнений при различных реальных объемных распределениях активности в контейнере может давать абсурдные результаты, когда центр этого эквивалентного источника находится вне объема контейнера и даже за пределами периметра расположения детекторов. Имеются также проблемы и по определению суммарной активности радиоактивных нуклидов, содержащихся в контейнере с РАО, по результатам измеренной мощности дозы (плотности излучения) в местах расположения детекторов. Дело в том, что строгое решение этой задачи возможно лишь, когда известно распределение каждого нуклида по объему контейнера, т.е. полностью задана геометрия измерений, и известны соотношения активностей этих нуклидов и характеристики поглощающей среды (даже если эта среда гомогенна, то ее коэффициент поглощения является функцией от энергии гамма-квантов, а в процессе их взаимодействия с поглощающей средой происходит не только их поглощение и рассеяние, но и изменение энергии рассеянных гамма-квантов). Все эти данные априорно неизвестны.

И последний недостаток проявляется в определении парциальных активностей отдельных нуклидов. Они определяются по площади выделенного фотопика. Понятно, что если в контейнере содержится смесь различных радионуклидов, то выделить в суммарном спектре, полученном с помощью сцинтилляционных гамма-спектрометров с ограниченным разрешением, фотопики от отдельных гамма-линий удается далеко не всегда. Кроме того, на фотопики гамма-линий с меньшими энергиями фотонов накладываются непрерывные комптоновские распределения от гамма-линий с более высокими энергиями, которые к тому же содержат пики от верхних краев комптоновских распределений, пики обратного рассеяния и могут содержать парные и полупарные пики от эффекта рождения пар электрон-позитрон, если в спектрах излучения изотопов присутствуют гамма-линии с энергиями, превышающими 1,022 МэВ. Но главная проблема состоит не в этом, а в том, что, проходя через толщу вмещающей среды и толстую стенку контейнера, гамма-кванты частично поглощаются, частично рассеиваются, теряя при этом часть своей энергии. В результате спектр излучения, выходящего за пределы контейнера и регистрируемого расположенными снаружи детекторами, сильно искажается: многократно увеличивается доля непрерывного распределения, определяемая комптон-эффектом, происходящим уже не в самом сцинтилляторе, а в толще вмещающей среды и в стенке контейнера, и существенно уменьшается доля, приходящаяся на фотопики. Это приводит к тому, что по площади выделенного фотопика (даже если его удастся выделить) уже невозможно рассчитать активность данного радионуклида - она окажется заниженной в десятки, если не в сотни, раз.

Поэтому в технических характеристиках этих установок либо вообще не приводится ни перечень определяемых нуклидов, ни характеристики неопределенности определения их парциальных активностей, либо приводимые данные относятся к реперным измерениям, выполняемым с образцовыми источниками (обычно ¹³⁷Cs, ⁶⁰Co, реже к ним добавляют ²⁴¹Am, ¹³³Ba и ⁵⁴Mn), помещаемыми в определенные места пустого контейнера или (в лучшем случае) заполненного веществом, имитирующим вмещающую среду.

Технической задачей изобретения является определения абсолютной удельной активности смеси радиоактивных нуклидов и абсолютных парциальных удельных активностей отдельных радионуклидов в контейнерах с РАО по измеренному аппаратурному спектру гамма-излучения, выходящего за пределы контейнера.

Решение задачи состоит в том, что по меньшей мере два детектора располагают в подвижных приборных боксах, расположенных попарно под дном и над крышкой контейнера, или вдоль боковых стенок контейнера, с возможностью продольного перемещения вдоль корпуса контейнера, которые сканируют внутреннее пространство контейнера с перекрытием зон чувствительности детекторов, причем зоны чувствительности детекторов по ширине принудительно формируют с помощью свинцовых коллиматоров определенной конфигурации, которые надевают на детекторы и заранее рассчитывают с использованием метода статистических испытаний, а «эталонные» аппаратурные гамма-спектры излучения, выходящего за пределы контейнера и достигающего детекторов, для отдельных радионуклидов, подлежащих идентификации, рассчитывают предварительно, затем измеренные гамма-спектры содержимого контейнера расшифровывают с определением нуклидного состава и относительных нормированных относительно суммарной активности всей смеси нуклидов парциальных удельных активностей отдельных нуклидов, используя при этом метод последовательных вычитаний аппаратурных спектров, а абсолютные удельные активности всей смеси и отдельных радионуклидов вычисляют на основе сопоставления полного числа зарегистрированных гамма-квантов в измеренном суммарном спектре содержимого контейнера и синтезированном расчетном спектре, полученном с использованием эталонных аппаратурных спектров идентифицированных нуклидов, а также уже найденных относительных удельных активностей этих нуклидов.

Устройство для реализации способа содержит каркас, корпус, электроприводы, приборные боксы, детекторы, контроллер управления электроприводом и автоматикой, управляющую ЭВМ. В каркас установлен контролируемый контейнер таким образом, чтобы вдоль двух боковых сторон или сверху и снизу контейнера могли продольно перемещаться с помощью электроприводов приборные боксы. В приборные боксы установлены детекторы сцинтилляционных гамма-спектрометров, размещаемых в корпусах детекторов. К корпусу прикреплены приборные боксы с их электроприводами. Контроллер управления электроприводами и автоматикой соединен с приборными боксами и исполнительными органами электроприводов кабельными линиями. Также кабельной линией соединены управляющая ЭВМ и контроллер управления электроприводами и автоматикой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено формирование геометрии зоны чувствительности детектора 2 с помощью коллиматора 1, на фиг.2 дана структурная схема установки паспортизации контейнеров с РАО, где на каркас 1 установлен контролируемый контейнер 4, сверху и снизу которого перемещаются с помощью электроприводов 3 приборные боксы 2 с установленными в них детекторами со спектрометрической аппаратурой 8, а дистанционно (за биологической защитой 7) размещены контроллер управления электроприводами и автоматикой 5 и управляющая ЭВМ 6. На фиг. 3 представлен пример расположения детекторов 1 в приборном боксе для случая контроля контейнеров НЗК (невозвратные защитные контейнеры)

Количество устанавливаемых в приборных боксах 2 детекторов 8, входящих в независимые спектрометрические каналы, определяют в зависимости от размеров контейнера 4 и ширины зон чувствительности детекторов, выбираемых таким образом, чтобы по ширине контейнера зоны чувствительности соседних детекторов частично перекрывали друг друга. Формирование зон чувствительности детекторов осуществляют с помощью свинцовых коллиматоров 1 с окнами определенной геометрии, надеваемых на детекторы. Ширина и глубина зон чувствительности детекторов с коллиматорами 1 определяют заранее путем математического моделирование методом Монте-Карло (с использованием библиотеки программ GEANT-4). Пример расположения детекторов 1 в приборном боксе 2 для случая контроля контейнеров НЗК (невозвратные защитные контейнеры) приведен на фиг. 3. В данном случае в каждом приборном боксе размещается по два детектора (на данном рисунке показан приборный бокс, перемещающийся сверху контейнера, и отмечены позиции, в которых производятся измерения спектра, в случае, если активность равномерно распределена по всему объему контейнера).

Выбор геометрии зон чувствительности детекторов 8 и точек измерения спектров обусловлен целесообразным компромиссом между требованиями минимизации затрат времени на проведение измерений при минимальном уровне удельной активности и ограниченной скоростью счета спектрометров при контроле контейнеров с максимальной активностью.

Если диапазон вариации удельной активности содержимого контейнеров очень широк, то для обеспечения скорости счета в детекторах, не превышающей предельной скорости счета применяемых спектрометров, используют сменные коллиматоры 1 с более узкими окнами, обеспечивающими более узкие зоны чувствительности детекторов, а значит, и уменьшение скорости счета при той же удельной активности РАО.

На первом этапе измерений производят оценку степени неравномерности распределении радиоактивных веществ по объему контейнера. Для этого производят измерения скорости счета каждого из детекторов при непрерывном перемещении приборных боксов 2 вдоль контейнера. Скорость перемещения приборных боксов 2 выбирают такой, чтобы за время пересечения половины средней ширины зоны чувствительности детектора накопилось достаточное число зарегистрированных импульсов для статистически достоверного определения скорости счета (положим, не менее 1000 импульсов). Таким образом, отсчеты скорости счета снимают при перемещении приборных боксов 2 на расстояние, меньшее половины средней ширины зон чувствительности детектора, и пересылают в управляющую ЭВМ 6.

Далее в управляющей ЭВМ 6 производят анализ всех полученных отсчетов скорости счета. Если полученные отсчеты скорости счета всех детекторов при прохождении приборных боксов 2 вдоль всего контейнера разняться не более чем на 20%, то распределение радиоактивных веществ по объему контейнера можно считать равномерным, а все содержимое контейнера гомогенным. В этом случае по команде управляющей ЭВМ 6 производят перемещение приборных боксов на заранее выбранные фиксированные позиции, выбираемые таким образом, чтобы зоны чувствительности детекторов в соседних позициях частично пересекались (например, как показано на фиг. 3). При последовательном перемещении приборных боксов на эти позиции производят измерения спектров гамма-излучения в этих точках (на примере, представленном на фиг. 3, сверху и снизу контейнера получаем по 6 точек, в которых будут измеряться гамма-спектры). Время экспозиции для набора спектров определяется автоматически по каждому спектрометру в отдельности по времени регистрации N₀=2ⁿ импульсов (величина n выбирается не менее 16, чтобы измеренный спектр был статистически достоверным).

Если при измерении спектров скорость счета превысит максимально допустимую для данных спектрометров, то оператору поступает команда о замене коллиматоров на коллиматоры с более узким окном. Эта команда должна безусловно выполняться. В случае ее невыполнения работа установки автоматически прерывается и выдается тревожный сигнал.

Измеренные гамма-спектры пересылаются в управляющую ЭВМ 6 установки, где производится их математическая обработка по следующему алгоритму:

1. Все полученные спектры приводят к единой энергетической шкале (с помощью калибровочных коэффициентов, определяемых при калибровке спектрометров по образцовым источникам, выполняемой до проведения контроля данного контейнера. При этом производят пересчет номеров каналов спектрометров в энергию гамма-квантов).

2. По полученным спектрам во всех измерительных точках вычисляют усредненный по всем измерительным точкам спектр.

3. С помощью хранящихся в базе данных управляющей ЭВМ 6 модельных «эталонных» спектров каждого радионуклида методом последовательных вычитаний производится определение нуклидного состава РАО и относительных значений парциальных удельных активностей (по отношению к активности всей смеси радионуклидов) каждого идентифицированного радионуклида.

Рассмотрим эти процедуры более детально. Модельные эталонные аппаратурные спектры отдельных радионуклидов рассчитывают предварительно методом Монте-Карло (с помощью библиотеки программ GEANT-4 для фиксированного задаваемого значения удельной объемной квантовой эмиссии G_н, которое определяют путем деления числа генерируемых при моделировании гамма-квантов на объем зоны чувствительности детектора при данной геометрии измерений с учетом используемого коллиматора. Например, если при моделировании генерируется 100·10⁶гамма-квантов, а объем зоны чувствительности детектора составляет 5·10⁶мм³, то величина G_нбудет равна 20 квантов/мм³. Это дает возможность рассчитать соответствующие нормированные на G_н удельные активности каждого радионуклида, которые могут содержаться в контролируемых контейнерах:

, (1)

где - суммарный выход всех гамма-линий радионуклида на 1 распад.

Например, для радионуклида Cs-134, который имеет 5 гамма-линий с энергиями 0,563; 0,569; 0,605; 0,796; 0,802 кэВ и выходами соответственно 0,084; 0,154; 0,976; 0,854 и 0,087, удельной квантовой эмиссии в 100 квантов /(с·мм³) будет соответствовать удельная активность этого изотопа 20/(0,084+0,154+0,976+0,854+0,087)=20/2,155=9,28 Бк/мм³.

В измеренном спектре всей смеси выделяют фотопик с максимальной энергией. По центральной энергии этого фотопика идентифицируют радионуклид, которому принадлежит этот фотопик.

По модельному эталонному аппаратурному спектру А_iэ данного радионуклида (хранящемуся в базе данных управляющей ЭВМ) и числу зарегистрированных импульсов в выделенном фотопике измеренного спектра восстанавливают весь аппаратурный спектр данного радионуклида:

, (2)

где N_iфи- число зарегистрированных импульсов в выделенном фотопике измеренного спектра смеси;

N_iфэ - число зарегистрированных квантов в соответствующем фотопике модельного эталонного спектра идентифицированного радионуклида.

Находя отношение числа зарегистрированных гамма-квантов в этом восстановленном аппаратурном спектре данного радионуклида к общему числу зарегистрированных импульсов в измеренном спектре смеси, определяем относительную парциальную активность данного нуклида в зоне чувствительности детектора:

, (3)

где N_iви N_iи - соответственно число зарегистрированных квантов в полном модельном восстановленном спектре i-го радионуклида и число зарегистрированных импульсов в измеренном спектре смеси.

В принципе, эту величину можно было бы находить по соотношению числа импульсов в выделенных фотопиках измеренного спектра смеси и числа зарегистрированных квантов эталонного спектра данного радионуклида. Однако, учитывая, что и в эталонном спектре, и в измеренном спектре число зарегистрированных квантов в наиболее энергичном фотопике много меньше (на два-три порядка) числа зарегистрированных квантов во всем спектре, вычисленные таким путем значения парциальных активностей окажутся недостаточно статистически достоверными. Поэтому более надежно ее определять по соотношению чисел зарегистрированных квантов в полных спектрах.

Очевидно, той же будет и относительная удельная объемная парциальная активность данного нуклида (при равномерном распределении активности в зоне чувствительности детектора).

Далее этот восстановленный спектр вычитают из измеренного спектра смеси нуклидов. В остаточном спектре опять выделяют наиболее энергичный фотопик, по его энергии идентифицируют следующий радионуклид и аналогичным образом определяют относительную парциальную удельную активность этого радионуклида.

Процедура продолжается до тех пор, пока будут определены относительные удельные парциальные активности всех радионуклидов Q_{ijп нук}, содержащихся в j-й смеси.

Таким образом, в результате выполнения этой процедуры мы получаем не только относительные удельные активности каждого радионуклида в смеси, но и восстановленные аппаратурные спектры каждого радионуклида в этой смеси .

4. Просуммировав восстановленные спектры всех радионуклидов, обнаруженных в смеси, получаем восстановленный спектр смеси этих радионуклидов:

(4)

Соответственно, просуммировав число зарегистрированных гамма-квантов в восстановленных спектрах каждого радионуклида, получаем число зарегистрированных квантов в суммарном восстановленном спектре смеси:

. (5)

5. Зная нормированные на G удельные активности каждого нуклида и относительные парциальные активности этих нуклидов в j-й смеси, легко определить нормированные на G активности этих смесей

. (6)

При неизменных условиях измерения (фиксированное взаимное расположение детектора и контейнера, фиксированная зона чувствительности детектора, определяемая коллиматором) между расчетной величиной зарегистрированных гамма-квантов N_{jсм в} и экспериментально измеренной величиной N_{jсм и} для каждой конкретной j-й смеси нуклидов должна иметь место пропорциональная зависимость:

. (7)

Отсюда коэффициент пропорциональности K_j(назовем его масштабным коэффициентом для j-й смеси) будет

. (8)

Такая же зависимость должна существовать между суммарной активностью смеси, спектр которой восстановлен с помощью эталонных спектров Q_{jсм в}и действительной активностью смеси Q_{jсм д}, поскольку и та, и другая пропорциональны общему числу зарегистрированных гамма-квантов в расчетном и измеренном спектрах. Следовательно

. (9)

6. Зная действительное абсолютное значение удельной активности всей смеси и относительные парциальные удельные активности каждого радионуклида, входящего в эту смесь, легко определить и действительные абсолютные удельные парциальные активности отдельных радионуклидов в этой смеси:

. (10)

При проведении этих расчетов следует учесть еще одно обстоятельство. В РАО, содержащихся в контейнере, кроме априорно заданных основных радионуклидов (эталонные спектры которых внесены в базу данных управляющей ЭВМ), могут содержаться и некоторые другие нуклиды с невысокой парциальной активностью. В этом случае после окончания процедуры вычитания восстановленных спектров отдельных радионуклидов из измеренного спектра смеси будет какой-то остаточный спектр, обусловленный активностью этих неучтенных нуклидов, а также погрешностями восстановления полных спектров учитываемых радионуклидов. Эту остаточную активность (в относительном виде, в процентах от полной активности смеси) можно определить по отношению числа зарегистрированных квантов в этом остаточном спектре к числу зарегистрированных квантов в измеренном спектре всей смеси:

. (11)

Если величина остаточной активности существенна (положим, более 5% от активности всей смеси), то в выражении (8) в числителе надо использовать разность (N_{jсм и}- N_jост). При определении суммарной абсолютной удельной активности РАО в контейнере учитывать остаточную удельную активность неучтенных радионуклидов.

Поскольку при вычислении эталонных спектров отдельных радионуклидов удельная эмиссия излучающей среды задавалась в расчете на 1 мм³, то и все вычисленные удельные активности, как отдельных нуклидов, так и суммарные активности смесей, будут иметь размерность Бк/мм³. Обычно принято определять удельную активность не объемную, а массовую с размерностью Бк/кг. Для перехода к массовой удельной активности необходимо сначала перейти к объемной активности в Бк/дм³, для чего вводится множитель 10⁶(в кубическом дециметре содержится 10⁶ кубических миллиметров), а затем результат разделить на измеренную плотность содержимого контейнера ρ (кг/дм³). В итоге переходный множитель будет 10⁶/ρ.

Величину плотности содержимого контейнера определяют путем взвешивания пустого и наполненного контейнера (объем его полости при заданных размерах подсчитать несложно).

Если при анализе отсчетов скорости счета при сканировании всего контейнера окажется, что различия между отсчетами в различных точках и различных детекторах более 20%, то оператору посылается запрос: определять усредненные по всему объему контейнера характеристики РАО или находить локальные характеристики для точек, соответствующих максимумам скорости счета?

В первом случае процедура измерений и обработка полученных результатов выполняют совершенно аналогично описанным выше (т.е. в соответствии с пп. 1-6).

Во втором случае приборные боксы автоматически последовательно выставляют в точки, соответствующие максимумам скорости счета, и в этих точках измеряются спектры только тех детекторов, по которым были зафиксированы максимумы скорости счета. Усреднение полученных спектров для разных точек измерения не проводится, и все вычисления по пп. 2-5 проводят для каждой точки измерения в отдельности. Тем самым мы получаем те же характеристики РАО для локальных областей, соответствующих выявленным центрам излучения.

Если сканирование контейнера осуществлять не сверху и снизу, а в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (что возможно при контроле контейнеров небольших размеров, когда глубина зоны чувствительности детектора перекрывает размеры его полости), то в этом случае возможно достаточно точное определение трехмерных координат основных излучающих центров содержимого контейнера, поскольку электропривод приборных боксов осуществляется с помощью программно управляемых шаговых двигателей.

1. Способ определения абсолютной удельной активности контейнеров с РАО и парциальных удельных активностей отдельных радионуклидов, заключающийся в использовании результатов измерений аппаратурных спектров гамма-излучения, выходящего за пределы контейнера, по меньшей мере двумя детекторами, отличающийся тем, что для вычисления указанных характеристик РАО используют метод последовательного вычитания из измеренного суммарного спектра восстановленных вычислительным путем спектров отдельных нуклидов, идентифицированных по выделенным фотопикам максимальных энергий, содержащихся в измеренном суммарном спектре, и заранее рассчитанным модельным «эталонным» спектрам каждого радионуклида, которые могут содержаться в РАО, а также геометрии зоны чувствительности детектора, рассчитанным методом имитационного моделирования Монте-Карло с учетом искажения спектра и ослабления излучения при его прохождении через вмещающую среду контейнера и его стенку, что позволяет находить относительные удельные активности каждого идентифицированного радионуклида, используя соотношение между числом импульсов в выделенном фотопике максимальной энергии измеренного спектра и числом зарегистрированных гамма-квантов в соответствующем фотопике эталонного модельного спектра данного радионуклида, а далее, используя восстановленные модельные спектры каждого идентифицированного радионуклида, синтезируют суммарный модельный спектр всей смеси, и по соотношению между числом зарегистрированных гамма-квантов в этом спектре и числом импульсов в измеренном спектре находится абсолютное значение суммарной удельной активности РАО в контейнере и абсолютные значения парциальных удельных активностей каждого идентифицированного радионуклида.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, состоящее из каркаса, в котором установлен контролируемый контейнер, управляющей ЭВМ и приборных боксов с установленными в них сцинтилляционными гамма-спектрометрами, отличающееся тем, что приборные боксы установлены с двух боковых сторон или сверху и снизу контейнера и снабжены электроприводами, обеспечивающими возможность их перемещения вдоль соответствующих сторон контейнера, а контроллер управления электроприводами и автоматикой и управляющая ЭВМ размещены дистанционно за биологической защитой и соединены с приборными боксами и исполнительными органами электроприводов кабельными линиями, причем управляющая ЭВМ и контроллер управления электроприводами и автоматикой также соединены между собой кабельной линией.

Изобретение относится к спектрометрам для обнаружения радионуклидов ксенона. Спектрометр для определения объемной активности радионуклидов ксенона, в котором измеряемая проба представляет собой смесь газов, содержит детектирующую часть, которая выполнена с возможностью детектирования бета-излучения и гамма-излучения и которая содержит измерительную камеру, блок детектирования бета-излучения и блок детектирования гамма-излучения, при этом блок детектирования бета-излучения содержит по меньшей мере два детектора бета-излучения, а блок детектирования гамма-излучения содержит по меньшей мере один детектор гамма-излучения.

Детекторный узел для сбора данных сканирования в системе интроскопии // 2566470

Изобретение относится к детекторному узлу для сбора данных сканирования в системе интроскопии. Детекторный узел для сбора данных сканирования в системе интроскопии содержит источник ионизирующего излучения, имеющий корпус детекторного узла, в котором размещены чувствительные элементы, выполненные с возможностью приема ионизирующего излучения и его преобразования в электрический сигнал, связанные с платами аналогово-цифровых преобразователей, при этом корпус детекторного узла выполнен в форме дуги окружности с центром в точке генерации излучения источника ионизирующего излучения, причем чувствительные элементы расположены на одинаковом расстоянии от точки генерации излучения источника ионизирующего излучения и ориентированы перпендикулярно лучам, исходящим из источника ионизирующего излучения.

Система интроскопического сканирования инспекционно-досмотрового комплекса и способ, осуществляемый в такой системе // 2566468

Изобретение относится к системе интроскопического сканирования инспекционно-досмотрового комплекса, содержащей линейный ускоритель электронов, генерирующий импульсы с чередованием низкой и высокой энергии с минимальным интервалом t между двумя соседними импульсами, и детекторный узел для сбора данных сканирования, включающий в себя детекторные модули, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и каналы детектирования, каждый из которых содержит два интегратора для обработки сигналов одного детекторного модуля.

Способ двухэнергетической оценки средней плотности и эффективного атомного номера многокомпонентных материалов // 2558001

Изобретение относится к проблеме радиационного анализа материалов, конкретно к способам численной оценки плотности и эффективного атомного номера твердых и жидких многокомпонентных материалов.

Способ изготовления матрицы фоточувствительных элементов плоскопанельного детектора рентгеновского изображения // 2549565

Изобретение относится к области медицинских исследований с использованием рентгеновского излучения. Способ изготовления матрицы фоточувствительных элементов плоскопанельного детектора рентгеновского изображения, где каждый фоточувствительный элемент, включающий фотоприемную часть и подложку, размещают на общей подложке с обеспечением плоскостности фоточувствительной поверхности матрицы и фиксируют посредством клея, предварительно нанесенного на указанную подложку, при этом перед размещением фоточувствительных элементов на общей подложке в ней выполняют технологические отверстия, упорядоченно расположенные, по меньшей мере, на части площади общей подложки, соответствующей площади подложки каждого фоточувствительного элемента; устанавливают подложку на эталонной плоскости, имеющей средства прижима и обеспечивающей компенсацию неплоскостности общей подложки путем создания усилия прижима, при этом, по крайней мере, часть средств прижима выполнена в виде упорядоченной совокупности выступов, соотнесенных с упомянутыми технологическими отверстиями, и выполненных с возможностью приложения через них в осевом направлении силы прижима; размещают выступы в указанных технологических отверстиях, причем высота указанных выступов выполнена с возможностью обеспечения плоскостности фоточувствительной поверхности матрицы; затем на них устанавливают и временно фиксируют фоточувствительные элементы, опускают плоскость с установленными на указанных выступах фоточувствительными элементами до их контакта с клеем и выдерживают до полного отверждения клея.

Способ биопсии сигнального лимфоузла у больных раком молочной железы // 2549488

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической онкологии и радионуклидной диагностике, и может использоваться при биопсии сигнальных лимфоузлов (СЛУ) у больных раком молочной железы.

Единый сервер радиационного контроля и система радиационного контроля // 2549028

Изобретение относится к системам радиационного контроля. Технический результат заключается в обеспечении возможности контроля доз радиации, получаемых на разных предприятиях.

Способ градуировки дозиметров гамма-излучения // 2537512

Изобретение относится к области метрологического обеспечения измерений доз гамма-излучения с помощью дозиметров, в которых используются газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера.

Способ регистрации ионизационного сигнала в эмиссионных детекторах излучений // 2532859

Изобретение относится к области низкофоновых экспериментов по поиску редких событий, например взаимодействий темной материи с обычным веществом, и может быть использовано для экспериментов по исследованию взаимодействия нейтрино (антинейтрино) с энергией 1-100 МэВс веществом.

Сегментация сердца при формировании изображений сердца в покое и при нагрузке // 2531969

Изобретение относится к медицине, а именно к способам и системам для формирования изображения. Пациенту в покое инъецируют первый изотопный радиоактивный индикатор.

Измеритель поперечных скоростей релятивистских электронов в сильном магнитном поле // 2574637

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в высоковольтной импульсной технике для диагностики импульсных источников релятивистских электронных потоков в сильном магнитном поле путем измерения поперечных скоростей релятивистских электронов. Измеритель содержит установленные в вакуумной камере перед источником электронов корпус измерителя с входным отверстием-диафрагмой, соленоид, размещенный вне корпуса измерителя и выполненный с возможностью создания в вакуумной камере магнитного поля с направлением силовых линий вдоль продольной оси корпуса измерителя, а также регистратор распределения электронов по расстоянию от продольной оси корпуса измерителя, размещенный за входным отверстием-диафрагмой, при этом корпус измерителя выполнен из металла с высокой проводимостью в форме усеченного конуса, обращенного меньшим по диаметру основанием к источнику электронов, и размещен в области отсутствия магнитного поля источника электронов в магнитном поле соленоида, сам соленоид размещают на расстоянии от источника электронов, обеспечивающем однородность магнитного поля от источника электронов до корпуса измерителя, и выполняют с возможностью формирования импульсного магнитного поля с длительностью, исключающей проникновение поля через стенки корпуса измерителя. Технический результат - повышение точности измерения. 4 ил.

Фольговый зарядовый спектрограф // 2581728

Изобретение относится к области дозиметрии и спектрометрии импульсных ионизирующих излучений ускорителей, в частности импульсного электронного и тормозного излучений. Фольговый зарядовый спектрограф содержит пакет из N металлических фольг, общая толщина которых подбирается из условия равенства экстраполированному пробегу электронов d максимальной энергии электронов Ε<511 кэВ, при этом фольги расположены параллельно друг другу в вакуумной камере при значении давления Ρ=10-6÷10-7 Па, каждая фольга подсоединена к отдельной емкости, накапливающей поглощенный данной фольгой заряд, имеющей отдельный разъем для снятия зарядовых характеристик, и полностью покрыта диэлектрической пленкой толщиной не более 2 мкм. Технический результат - упрощение способа измерения распределения электронов по энергиям, повышение точности измерений. 2 ил.

Способ регистрации протонных изображений, сформированных с помощью магнитооптической системы // 2582205

Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способам формирования и регистрации протонных изображений с помощью магнитной оптики. Способ регистрации протонных изображений, сформированных с помощью магнитооптической системы, включает формирование протонного пучка, который пропускают через объект исследования, и получение цифровых изображений протонного пучка до пропускания его через объект исследования с помощью первой системы регистрации и после пропускания пучка через объект исследования с помощью второй системы регистрации, конвертор которой размещают в плоскости фокусировки магнитооптической системы, настроенной на энергию протонного пучка до прохождения им объекта исследования и обеспечивающей фокусировку протонов из плоскости объекта в плоскость изображения, последующее получение теневого изображения объекта исследования путем приведения полученных изображений пучка к одному ракурсу и попиксельного деления одного изображения на другое, при этом во второй системе регистрации перед конвертором устанавливают, по крайней мере, еще один конвертор с соответствующей регистрирующей аппаратурой и получают, по крайней мере, еще одно цифровое изображение протонного пучка, которое учитывают при получении теневого изображения объекта исследования путем приведения его с изображением пучка, полученного с помощью первой системы регистрации, к одному ракурсу и попиксельного деления одного изображения на другое, при этом расстояние L между конверторами выбирают, исходя из параметров объекта исследования и магнитооптической системы, из следующего соотношения: , где: m22 - соответствующий элемент матрицы перехода М магнитооптической системы, ∂m12/∂p - частная производная по импульсу протона соответствующих элементов матрицы перехода М, Δр - разница по средней величине импульса между протонами, которые прошли через области объекта исследования с различной оптической толщиной. Технический результат - повышение точности изображения объекта исследования. 3 ил.

Многофункциональный инновационный модульный дозиметр // 2593820

Изобретение относится к радиационной безопасности. Способ измерения параметров ионизирующего излучения включает этапы, на которых измеряют четырьмя счетчиками Гейгера-Мюллера ионизирующее излучение, при этом регистрация гамма-излучения осуществляется с помощью четырех счетчиков Гейгера-Мюллера СБМ-20, на каждый из которых подано напряжение 400 В от высоковольтного преобразователя, преобразователь напряжения реализует числоимпульсный способ регулирования напряжения без использования обратной связи по высокому напряжению, при прохождении частицы через чувствительный объем СГМ возникает импульс тока, что ведет к просадке напряжения на электродах СГМ, падение напряжения усиливается предварительным усилителем, формируется в положительный электрический импульс и подается на вход микроконтроллера, данный процесс происходит в каждом канале независимо, по наличию импульсов, приходящих по всем каналам, определяется количество подключенных СГМ и выбирается необходимое время счета, подсчитанные за выбранное время счета импульсы корректируются с учетом нагрузочной характеристики СГМ, после чего откорректированное количество импульсов пересчитывается в мощность дозы в мкЗв/час и выводится на экран прибора, при включенном режиме подсчета накопленной дозы, полученное значение мощности дозы умножается на время измерения и сохраняется в ячейке памяти и в дальнейшем суммируется со следующим значением измеренной дозы и так до отключения режима подсчета накопленной дозы, схема контролирует наличие питающего напряжения и в случае его резкого пропадания или уменьшения последнее полученное значение дозы сохраняется в энергонезависимой быстродействующей памяти. Технический результат - повышение точности проводимых измерений параметров ионизирующего излучения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ диагностики импульсного сильноточного релятивистского пучка электронов в тракте линейного индукционного ускорителя // 2601772

Изобретение относится к области ускорительной техники, а именно к способам диагностики проводки импульсных сильноточных релятивистских пучков электронов (ИСРПЭ) в мощных линейных ускорителях. Способ диагностики импульсного сильноточного релятивистского пучка электронов в тракте линейного индукционного ускорителя заключается в том, что регистрируют амплитуду и форму импульсов тока пучка с помощью индукционных датчиков тока и интегральные значения доз тормозного излучения на стенках тракта с помощью термолюминесцентных дозиметров, превышающих по количеству датчики тока и установленных вдоль по тракту, анализируя полученную информацию, судят об изменении равновесного состояния пучка, связанного с амплитудно-временными изменениями импульсов тока пучка, и определяют области и уровни электронных потерь пучка на стенках тракта, при этом дополняют измерительные средства набором сцинтилляционных детекторов тормозного излучения с наносекундным разрешением, при этом располагают их рядом с термолюминесцентными дозиметрами, регистрируют амплитуду и форму импульсов со сцинтилляционных детекторов, калибруют их по интегральной дозе при помощи термолюминесцентных дозиметров, сравнивают амплитуды и формы импульсов со сцинтилляционных детекторов и с датчиков тока и по результатам сопоставительного анализа дополнительно судят об изменении уровней электронных потерь импульсного сильноточного релятивистского пучка электронов на стенках тракта в течение длительности импульса тока в процессе прохождения пучка по ускорительному тракту. Технический результат - повышение информативности способа диагностики сильноточного релятивистского пучка электронов в тракте линейного индукционного ускорителя. 5 ил.

Способ и устройство управления видеоизображением по координатам местности // 2602389

Изобретение относится к охранной технике. Техническим результатом является обеспечение визуализации изображения по заданным координатам и времени. Способ включает определение координат видеокамер и реперных точек в пределах сектора обзора видеокамеры и внесение изображения местности в базу данных компьютера и вывод изображения на экран монитора, на секторы обзора каждой видеокамеры накладывают координатную сетку с заранее заданным интервалом между ее линиями для формирования элементарных ячеек и определяют методом интерполирования или экстраполирования координаты всех узлов сетки, вносят в базу данных одновременно изображения местности в пределах элементарной ячейки, ее географические координаты и время фиксации видеоизображения и при необходимости вводят в компьютер время и координаты интересующей элементарной ячейки и выводят из памяти компьютера на монитор изображение на этой элементарной ячейке и соседних ячейках с указанного момента времени в динамике, при этом в базу данных вводят третью географическую координату элементарной ячейки - высоту над уровнем моря, а видеоизображение интересующей элементарной ячейки выводят в режиме он-лайн. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ оценки достоверности результатов измерения носимым измерителем мощности дозы на радиоактивно загрязненной местности в период формирования следа радиоактивного облака // 2604695

Изобретение относится к области измерения параметров ионизирующего излучения. Способ оценки достоверности результатов измерения носимым измерителем мощности дозы на радиоактивно загрязненной местности в период формирования следа радиоактивного облака заключается в том, что определяют факт радиоактивного загрязнения поверхности блока детектирования измерителя мощности дозы при ведении радиационной разведки пешим порядком, при этом для выявления факта радиоактивного загрязнения блока детектирования проводят два измерения мощности дозы на высотах 0,1 и 3 метра над радиоактивно загрязненной местностью и сравнивают отношение полученных показаний с контрольным числом, равным 1,7, которое соответствует случаю, когда детекторный блок не загрязнен радиоактивными веществами; в случае наличия загрязненности блока детектирования радиоактивными веществами полученное отношение будет меньше контрольного значения. Технический результат - упрощение способа измерения параметров ионизирующего излучения. 2 ил., 2 табл.

Автоматическое изменение глубины и корректирование ориентации при полуавтоматическом планировании пути // 2606453

Изобретение относится к медицинским инструментам, и более конкретно к системам и способам графического планирования и помощи в медицинских процедурах с использованием графического интерфейса инструмента. Система планирования содержит процессор; запоминающее устройство, соединенное с процессором и сохраняющее модуль планирования; и пользовательский интерфейс, соединенный с процессором и выполненный с возможностью позволять пользователю выбирать путь через систему (148) путей; модуль планирования, выполненный с возможностью последовательного отображения одного или более двухмерных срезов объема изображения, соответствующих положению курсора, управляемого пользователем посредством пользовательского интерфейса таким образом, что при движении вдоль пути один или более срезов обновляются в соответствии с глубиной положения курсора на пути, причем путь включает в себя положения в пределах и за пределами границ полости. Технический результат – упрощение рабочего процесса проведения медицинских процедур. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Спектрометр заряженных частиц // 2617129

Изобретение относится к приборам для дозиметрии и измерения спектров заряженных частиц. Спектрометр заряженных частиц содержит полупроводниковые детекторы, образующие телескоп, с которыми последовательно соединены спектрометрические усилители и аналого-цифровые преобразователи, причем сцинтилляционный детектор снабжен усилителем, при этом для измерения потока и частиц с двух противоположных направлений установлено четное количество полупроводниковых детекторов, при этом крайние детекторы выполнены с толщиной, меньшей толщины средних детекторов, выходы детекторов соединены с входами спектрометрических усилителей, а выходы усилителей – с входами аналого-цифровых преобразователей, выходы аналого-цифровых преобразователей соединены с входами программируемой логической матрицы. Технический результат – увеличение информативности устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения местоположения точечного источника гамма-излучения на местности // 2620449

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки, а именно к способам поиска и обнаружения источников ионизирующего излучения (ИИИ), и предназначается для поиска точечных источников гамма-излучения. Способ определения местоположения точечного источника гамма-излучения на местности заключается в измерении мощности дозы гамма-излучения в процессе полета, при этом измерения осуществляются детектором гамма-излучения с коллиматором в виде круговой щели конической формы, размещенным на базе беспилотного летательного аппарата, в три последовательные стадии: вертикальный подъем аппарата с заданной точки на земле до достижения высоты, на которой срабатывает датчик обнаружения излучения, с последующим проведением геометрического определения участка в форме кольца с центром в точке взлета; второй подъем с любой точки внутри первого кольца с повторением всех операций первой стадии и геометрическим определением точек пересечения обоих колец; подлет на малой высоте к одной из точек, определенных на второй стадии, для точного определения местоположения источника на местности. Технический результат – повышение оперативности поиска точечного источника ионизирующего излучения на большой по площади территории. 5 ил.