Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах
Представлено розроблену методику та експериментальну модель установки для вимірювання кутових розподілів в повному тілесному куті 4π у важкій радіаційній обстановці. Також показано результати досліджень ефективності роботи експериментального зразка установки в лабораторних умовах....
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7435 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах / В.Г. Батій, О.А. Правдивий, І.М. Копанець, М.О. Кочнєв, В.В. Селюкова. М.А. Хажмурадов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2009. — Вип. 11. — С. 104–108. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-7435 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-74352010-03-31T12:01:05Z Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах Батій, В.Г. Правдивий, О.А. Копанець, І.М. Кочнєв, М.О. Селюкова, В.В. Хажмурадов, М.А. Проблеми Чорнобиля Представлено розроблену методику та експериментальну модель установки для вимірювання кутових розподілів в повному тілесному куті 4π у важкій радіаційній обстановці. Також показано результати досліджень ефективності роботи експериментального зразка установки в лабораторних умовах. 2009 Article Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах / В.Г. Батій, О.А. Правдивий, І.М. Копанець, М.О. Кочнєв, В.В. Селюкова. М.А. Хажмурадов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2009. — Вип. 11. — С. 104–108. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7435 53.082 uk Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля |
| spellingShingle |
Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля Батій, В.Г. Правдивий, О.А. Копанець, І.М. Кочнєв, М.О. Селюкова, В.В. Хажмурадов, М.А. Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах |
| description |
Представлено розроблену методику та експериментальну модель установки для вимірювання кутових розподілів в повному тілесному куті 4π у важкій радіаційній обстановці. Також показано результати досліджень ефективності роботи експериментального зразка установки в лабораторних умовах. |
| format |
Article |
| author |
Батій, В.Г. Правдивий, О.А. Копанець, І.М. Кочнєв, М.О. Селюкова, В.В. Хажмурадов, М.А. |
| author_facet |
Батій, В.Г. Правдивий, О.А. Копанець, І.М. Кочнєв, М.О. Селюкова, В.В. Хажмурадов, М.А. |
| author_sort |
Батій, В.Г. |
| title |
Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах |
| title_short |
Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах |
| title_full |
Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах |
| title_fullStr |
Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах |
| title_full_unstemmed |
Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах |
| title_sort |
багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах |
| publisher |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Проблеми Чорнобиля |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7435 |
| citation_txt |
Багатодетекторна установка для вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінення у важких радіаційних умовах / В.Г. Батій, О.А. Правдивий, І.М. Копанець, М.О. Кочнєв, В.В. Селюкова. М.А. Хажмурадов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2009. — Вип. 11. — С. 104–108. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT batíjvg bagatodetektornaustanovkadlâvimírûvannâkutovihrozpodílívíntensivnostígammavipromínennâuvažkihradíacíjnihumovah AT pravdivijoa bagatodetektornaustanovkadlâvimírûvannâkutovihrozpodílívíntensivnostígammavipromínennâuvažkihradíacíjnihumovah AT kopanecʹím bagatodetektornaustanovkadlâvimírûvannâkutovihrozpodílívíntensivnostígammavipromínennâuvažkihradíacíjnihumovah AT kočnêvmo bagatodetektornaustanovkadlâvimírûvannâkutovihrozpodílívíntensivnostígammavipromínennâuvažkihradíacíjnihumovah AT selûkovavv bagatodetektornaustanovkadlâvimírûvannâkutovihrozpodílívíntensivnostígammavipromínennâuvažkihradíacíjnihumovah AT hažmuradovma bagatodetektornaustanovkadlâvimírûvannâkutovihrozpodílívíntensivnostígammavipromínennâuvažkihradíacíjnihumovah |
| first_indexed |
2025-07-02T10:14:34Z |
| last_indexed |
2025-07-02T10:14:34Z |
| _version_ |
1836529772217237504 |
| fulltext |
104 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009
УДК 53.082
БАГАТОДЕТЕКТОРНА УСТАНОВКА ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ КУТОВИХ
РОЗПОДІЛІВ ІНТЕНСИВНОСТІ ГАММА-ВИПРОМІНЕННЯ У ВАЖКИХ
РАДІАЦІЙНИХ УМОВАХ
В. Г. Батій, О. А. Правдивий
Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, Чорнобиль
І. М. Копанець, М. О. Кочнєв, В. В. Селюкова. М. А. Хажмурадов
Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут", Харків
Представлено розроблену методику та експериментальну модель установки для вимірювання
кутових розподілів в повному тілесному куті 4π у важкій радіаційній обстановці. Також показано
результати досліджень ефективності роботи експериментального зразка установки в лабораторних
умовах.
Для визначення розташування основних джерел випромінювання, оптимізації екрану-
вання з метою радіаційного захисту персоналу та рішення інших задач у важких радіаційних
умовах, у тому числі, що виникли внаслідок радіаційної аварії, необхідно мати можливість
вимірювання кутових розподілів інтенсивності гамма-випромінювання. У даний час така
задача актуальна, зокрема, для забезпечення радіаційної безпеки в процесі ліквідації наслід-
ків аварії на 4-му енергоблоці ЧАЕС, зняття з експлуатації 1 – 3-го енергоблоків станції,
ліквідації пунктів тимчасової локалізації радіоактивних відходів у зоні відчуження тощо.
В Україні установки для вимірювання кутових розподілів не виробляються. Деякі
провідні фірми (BNFL, Canberra) в області ядерного приладобудування виробляють гамма-
візори. Однак вони пристосовані, перш за все, для пошуку локальних джерел у достатньо
вузькому діапазоні кутів. Вимірювання в повному тілесному куті в польових умовах займе
достатньо багато часу й приведе до значних дозовитрат, особливо в складній радіаційній
обстановці. Проведення вимірювань вимагає присутності персоналу, що робить неможливим
проведення досліджень у важкодоступних місцях і в умовах важкої радіаційної обстановки.
Крім того, такі установки мають дуже високу вартість ($ 200 тис. і вище). Є окремі розробки
й інших типів установок для вимірювання кутових розподілів.
Одним із найбільш придатних портативних автономних пристроїв для вирішення цих
задач на даний час є установка ШД-1 ("Шар детекторний"), що розроблена та виготовлена в
МНТЦ "Укриття" НАН України. Як реєструючи елементи використано термолюмінесцентні
детектори [1, 2, 3].
Досвід проведених вимірювань указав на ряд недоліків установки ШД-1, що істотно
ускладнюють можливість її використання. До них належать:
відносно низька чутливість (час опромінення навіть при потужності дози декілька
рентгенів на годину складала кілька годин);
тривалість обробки даних (кілька годин);
неможливість дистанційного керування тощо.
З цієї причини нами виконана розробка нової методики вимірювання та виготовлена
експериментальна модель установки з використанням експресних методів реєстрації части-
нок. При цьому забезпечена можливість дистанційного керування й автоматичного накопи-
чення та обробки даних, а також вимірювання гамма-поля в будь-яких точках простору
поблизу радіаційно-небезпечних об'єктів шляхом доставки установки в точку вимірювання
за допомогою різних механічних пристроїв.
Було розглянуто декілька варіантів конструкції внутрішньої оболонки кулі, що
складається:
з двох півсфер;
БАГАТОДЕТЕКТОРНА УСТАНОВКА ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ КУТОВИХ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 105
з чарунків у вигляді правильних п’яти- та шестикутників і з’єднаних між собою;
з чарунків у вигляді пірамід з отворами;
з двох горизонтальних кілець, з’єднаних між собою перемичками.
У результаті проведеного аналізу й вище згаданих варіантів розроблено каркас, що
складається з двох горизонтальних кілець і стягуючих сегментів, що запобігають зсуву
каркаса щодо детекторного блока. Каркас є основою для решти конструктивних елементів,
наприклад опорних і підвісних штирів (рис. 1), елементів для кріплення юстирувальних
пристроїв, електронних схем тощо.
Рис. 1. Принципові технічні рішення конструктивних елементів детекторного блока.
До каркаса з кілець перемичками кріпляться решітки, що складаються з пластин,
з’єднаних між собою в правильні п’яти- й шестикутники (рис. 2).
Рис. 2. Фізична та комп’ютерна модель детекторного блока.
Розміщення й маркування детекторів мають бути такими, як і в пристрої ШД-1 для
полегшення можливості верифікації результатів вимірювань.
Така конструкція достатньо проста у виготовленні, дає змогу легко замінити будь-
який вузол при виході його з ладу або при його наладці, а також дозволяє без зусиль про-
вести лінії зв'язку між блоками електроніки, не істотно перекриваючи робочу поверхню
детектора.
У системі AutoCad розроблено комп'ютерну модель детекторного блока в захисній
оболонці (рис. 2) з метою розробки конструктивних елементів для перенесення пристрою,
для кріплення електронних схем, юстування, калібрування та розміщення в місцях проведен-
ня вимірювань, що реалізовано в фізичній моделі.
Кільця
Опорні
штирі
Підвісні
штирі
Стяжні
сегменти
В. Г. БАТІЙ, О. А. ПРАВДИВИЙ, І. М. КОПАНЕЦЬ ТА ІН.
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 106
Для забезпечення одночасної роботи всіх детекторів випромінювання для кожного з
них виготовлений, настроєний і вмонтований у пристрій свій канал перетворення інформації,
що дає змогу одночасно без втрат обробляти й записувати отриману інформацію.
Для забезпечення працездатності й виконання всіх вимог до режиму роботи всієї уста-
новки у фізичній моделі забезпечено можливість установки додаткових пристроїв та їх
строго паралельне розташування (розміщення) відносно до горизонтальної осі блока детек-
тування.
В установці передбачено основні принципові вимоги до способів передачі даних
систем керування та реєстрації (автономність та транспортабельність пристрою, дистанційна
(при необхідності) передача інформації, можливість роботи в польових умовах та в умовах
електромагнітних завад).
Основні варіанти системи керування та реєстрації – місцева (на поверхні та в безпо-
середній близькості від самого ШД-3) та дистанційна, що забезпечується наявністю вбудова-
ної або такої, що підключається панелі, яка дає можливість як ручного, так і дистанційного
керування
Кожен окремий канал установки повністю незалежний, взаємозамінний та ідентичний
іншим.
Електронна схема кожного рахункового каналу складається з: детектора; передпідси-
лювача; компаратора-дискримінатора; процесора-лічильника; пам'яті проміжного і/або по-
стійного зберігання.
Детектор розташовується в отворі блока детектування. Передпідсилювач розташовує-
ться на поверхні блока детектування в безпосередній близькості від детектора (рис. 3).
Рис. 3. Розміщення електронних схем.
Решта компонентів каналу розташовується у вигляді двоплатного блока розміром
30 × 20 мм.
Як накопичувальний буфер у даній схемі використано чотири мікроконтролери. Таке
рішення дає змогу також здійснювати більш швидку передачу даних в основний мікро-
контролер.
Електричний зв'язок між платами та платою керування здійснюється через загальний
інтерфейс 1-Wire (Texas Instruments) або I2C (Philips).
Таким чином, можлива заміна будь-якого з пристроїв на інший (аналогічний) без
порушення працездатності.
У разі потреби можливо розташувати більш довгі плати – до 65 мм.
БАГАТОДЕТЕКТОРНА УСТАНОВКА ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ КУТОВИХ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 107
На рис. 4 і 5 та в таблиці представлено результати тестових вимірювань, отриманих
при випробуванні 5-канальної моделі ШД-3.
Залежність зареєстрованої кількості імпульсів за секунду
від напруги магнітного поля
Магнітне поле,
А/м
№ детектора
1 2 3 4 5
Пості
йне
0 0,4
6 ± 0,07
05
5± 0,07
0,3
2± 0,07
0,5
0 ± 0,07
0,3
2 ± 0,07
2
00
0,4
0 ± 0,06
0,4
3 ± 0,06
0,3
9 ± 0,06
0,3
7 ± 0,06
0,1
7 ± 0,04
4
00
0,4
4 ± 0,06
0,4
6 ± 0,06
0,3
4 ± 0,05
0,5
1 ± 0,07
0,2
6 ± 0,05
Змінн
е,
50 Гц
0 0,4
8 ± 0,06
0,4
7 ± 0,06
0,4
3 ± 0,06
0,5
2 ± 0,07
0,2
4 ± 0,05
2
00
0,3
6 ± 0,06
0,4
3 ± 0,06
0,2
6 ± 0,05
0,3
8 ± 0,06
0,3
0 ± 0,05
4
00
0,3
0 ± 0,05
0,3
2 ± 0,05
0,3
2 ± 0,05
0,2
6 ± 0,05
0,2
2 ± 0,04
Видно незначне зменшення ефективності реєстрації при зменшенні температури
навколишнього середовища. Для зменшення впливу цього ефекту необхідно обмеження
робочого діапазону температур в межах -5°С ... +30°С. Крім того, надалі передбачається
врахувати цей ефект введенням додаткового датчика температури.
Для більшості детекторів помітно також деяке зменшення ефективності при збіль-
шенні напруженості електричного й магнітного полів. Причому такі залежності не є
рівномірними. Це свідчить про необхідність проведення вимірювань далеко від джерел
сильних електромагнітних полів або застосовувати поправочні коефіцієнти.
У ході розробки експериментальної моделі установки розглянуто альтернативні
варіанти конструктивних і технічних рішень багатодетекторного пристрою та вибрано опти-
мальний. Також розглянуто різні варіанти електронних схем керування та реєстрації,
проведено лабораторні випробування, вибрано оптимальний варіант.
Результати розробок і проведених вимірювань дали змогу уточнити технічні вимоги
та розробити остаточний варіант технічного завдання на багатодетекторну установку ШД-3.
Зокрема, було вирішено передбачити можливість вимірювання в майбутньому не тільки
кутових, але й енергетичних характеристик гамма-поля за допомогою багатодетекторної
установки. Вироблено також пропозиції з удосконалення програми обробки даних і з роз-
Рис. 4. Залежність ефективності
реєстрації від температури.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Электрическое поле, В/м
К
ол
и
че
ст
во
о
тс
че
то
в,
/с
Детектор 1
Детектор 2
Детектор 3
Детектор 4
Детектор 5
Рис. 5. Залежність ефективності
реєстрації від електричного поля.
К
іл
ьк
іс
ть
в
ід
лі
кі
в
К
іл
ьк
іс
ть
в
ід
лі
кі
в
Температура, °С Електричне поле, В/м
В. Г. БАТІЙ, О. А. ПРАВДИВИЙ, І. М. КОПАНЕЦЬ ТА ІН.
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 108
витку методів дистанційного керування процесом вимірювання для отримання можливості
проведення вимірювань у важкодоступних місцях і для зменшення дозових навантажень
персоналу.
Робота виконана в рамках проекту УНТЦ 3511.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Батій В.Г., Єгоров В.В., Ключников О.О. та ін. Спосіб вимірювання кутового розподілу
інтенсивності гамма-випромінювання МПК7 G01T 1/28. Патент на винахід № 51989 від
15.07.2004 р. - Бюл. "Промислова власність", № 7, 15.07.04.
2. Батий В.Г., Егоров В.В., Кочнев Н.А. и др. Методика оценки угловых распределений мощности
дозы гамма-излучения в зонах производства работ на объекте "Укрытие" // Проблеми Чорнобиля.
- 2002. - Вип. 9. - С. 47 - 52.
3. Батій В.Г., Єгоров В.В., Закревський Ю.А. та ін. Пристрій для вимірювання кутового розподілу
інтенсивності гамма-випромінювання МПК7 G01T 1/28. Патент на винахід № 51987 від
15.07.2004 г. - Бюл. "Промислова власність", № 7, 15.07.04.
Надійшла до редакції 10.06.08
|