Способ измерения объемной активности бета-активных аэрозолей



 


Владельцы патента RU 2547162:

Огурцов Евгений Сергеевич (RU)
Дорух Игорь Георгиевич (RU)
Огурцов Сергей Федорович (RU)

Изобретение относится к радиационному контролю помещений и промплощадки, а именно к измерению объемной активности радиоактивных аэрозолей. Способ основан на отборе проб аэрозолей путем прокачки воздуха с контролируемыми аэрозолями через фильтрующую ленту с заданной постоянной скоростью, установке над зоной фильтрации полупроводникового детектора и формировании с его помощью импульсов напряжения, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами радиоактивного аэрозоля. Фильтрующую ленту передвигают в дискретном режиме, осуществляя отстой отобранной пробы в течение промежутка времени, достаточного для распада короткоживущих нуклидов. В месте отстоя пробы устанавливают второй полупроводниковый детектор и формируют с его помощью последовательность импульсов напряжения, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами радиоактивного аэрозоля в месте отстоя пробы, сформированные на выходах каждого из полупроводниковых детекторов импульсы селектируют по амплитуде на соответствие излучению β-активного аэрозоля, по отселектированным импульсам определяют объемную активность β-активного аэрозоля в течение заданного интервала времени, полный заданный интервал времени Т разбивают на ℓ промежутков времени длительностью τ, равной заданному времени измерения текущей объемной активности, на каждом из этих следующих друг за другом промежутков времени для каждого из детекторов подсчитывают число Ni отселектированных импульсов, где i = 1, ¯ - номер текущего промежутка времени, определяют текущую частоту следования отселектированных импульсов (скорость счета) и текущую объемную активность, при этом места отбора и отстоя проб и детекторы располагают в свинцовой защите. Технический результат - повышение точности измерения.

 

Изобретение относится к радиационному контролю помещений и промплощадки, а именно к измерению объемной активности радиоактивных аэрозолей.

Известен способ радиометрического контроля, защищенный патентом РФ №2251661, МПК G01B 15/02, 2004 г., заключающийся в формировании с помощью полупроводниковых детекторов импульсов, амплитуды которых пропорциональны энергиям нуклидов. Этот признак входит и в состав заявляемого способа.

Причиной, препятствующей получению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является то обстоятельство, что аналог предназначен для контроля материалов и изделий, поэтому не позволяет контролировать аэрозоли, что необходимо осуществлять на практике.

Известен также способ радиометрического контроля, реализованный в радиометрическом сигнализаторе, защищенном патентом РФ №1840263, МПК G01T 1/17, 1985 г. В нем также осуществляется с помощью детекторов формирование импульсов с амплитудами, пропорциональными энергиям нуклидов. Таким образом, данный аналог имеет такой же общий с заявляемым способом признак, что и способ но патенту РФ №2251661.

Данный аналог выполняет лишь функцию сигнализации о наличии источников ионизирующего излучения, поэтому также не может быть использован для достижения технического результата, обеспечиваемого заявляемым способом.

Контроль аэрозолей позволяет осуществить способ, реализованный в радиометре для измерения объемной активности газообразных нуклидов и радиоактивных аэрозолей, защищенный патентом РФ №2035053, МПК G01T 1/67, G01T 5/02, 1993 г. Этот способ основан на прокачке воздуха с аэрозолями через проточный капал и осаждении продуктов распада на аэрозольном фильтре. В этом способе над аэрозольным фильтром устанавливают полупроводниковый детектор, с помощью которого формируют импульсы напряжения с амплитудами, пропорциональными энергиям нуклидов. Все перечисленные признаки данного аналога входят в состав существенных признаков заявляемого способа.

Причиной, препятствующей получению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является то обстоятельство, что аналог предназначен для измерения объемной активности радона, в то время как на практике необходимо осуществлять измерение объемной активности β-активных аэрозолей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является способ измерения объемной активности аэрозолей, реализованный в установке для измерения объемной активности аэрозолей УДА-1АБ, разработанной научно-производственным предприятием «Доза». В соответствии с этим способом производят отбор пробы аэрозолей путем прокачки воздуха с контролируемыми аэрозолями через фильтрующую ленту с заданной постоянной скоростью, при этом над зоной фильтрации устанавливают полупроводниковый детектор. С помощью этого детектора формируют импульсы напряжения, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами пылевой фракции аэрозоля. С помощью аналого-цифрового преобразователя, встроенного процессора, программного обеспечения «Конфигуратор» и внешней ПЭВМ амплитуды последовательности импульсов с выхода детектора преобразуются в энергетический спектр, отображаемый на экране ПЭВМ.

Все перечисленные признаки прототипа, кроме преобразования амплитуд последовательности импульсов в энергетический спектр излучения рабочей зоны фильтра, входят в состав заявляемого способа.

Причиной, препятствующей достижению в прототипе технического результата, обеспечиваемого заявляемым способом, является относительно низкая точность измерения, обусловленная наличием в спектре излучения рабочей зоны фильтра излучения радиоактивных аэрозолей короткоживущих нуклидов, а также воздействием внешних радиоактивных излучений.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности измерения.

Для достижения указанного технического результата в известном способе измерения объемной активности аэрозолей, основанном на отборе проб аэрозолей путем прокачки воздуха с контролируемыми аэрозолями через фильтрующую ленту с заданной постоянной скоростью, установке над зоной фильтрации полупроводникового детектора и формировании с его помощью последовательности импульсов напряжения, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами радиоактивного аэрозоля, фильтрующую ленту передвигают в дискретном режиме, осуществляя отстой отобранной пробы в течение промежутка времени, достаточного для распада короткоживущих нуклидов, в месте отстоя пробы устанавливают второй полупроводниковый детектор и формируют с его помощью последовательность импульсов напряжения, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами радиоактивного аэрозоля в месте отстоя пробы, сформированные на выходах каждого из полупроводниковых детекторов импульсы селектируют по амплитуде на соответствие излучению β-активного аэрозоля, по отселектированным импульсам определяют объемную активность β-активного аэрозоля в течение заданного интервала времени, полный заданный интервал времени Т разбивают на ℓ промежутков времени длительностью τ, равной заданному времени измерения текущей объемной активности, на каждом из этих следующих друг за другом промежутков времени для каждого из детекторов подсчитывают число Ni отселектированных импульсов, где i = 1, ¯ - номер текущего промежутка времени, определяют текущую частоту Fi следования отселектированных импульсов (скорость счета) по формуле Fi=Ni·τ-1 и определяют текущую объемную активность qi по формуле:

q i = F i F i 1 R τ W ,

где R - чувствительность детектора, [Бк-1·с-1];

W - скорость прокачки воздуха, [м3·с-1],

полученные значения объемной активности усредняют по всем промежуткам времени τ, включая i-ый и все предыдущие, при этом места отбора и отстоя проб и детекторы располагают в свинцовой защите.

Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых предлагаемая совокупность действий над контролируемыми аэрозолями была бы описана. Поэтому предлагаемый способ измерения следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.

По существу в предлагаемом способе осуществляют следующие действия.

Производят отбор проб аэрозолей. Для выполнения этой операции воздух с контролируемым аэрозолем прокачивают с заданной постоянной скоростью через фильтр. Фильтр выполняют в виде дискретно перемещаемой ленты. Над местом отбора пробы устанавливают первый полупроводниковый детектор. С помощью этого детектора формируют последовательность импульсов, амплитуды которых пропорциональны энергиям β-частиц, α-частиц и других радиоактивных элементов, испускаемых осевшими на фильтре частицами радиоактивного аэрозоля. Сформированные импульсы селектируют по амплитуде на соответствие излучению β-активного аэрозоля, то есть отбирают импульсы, амплитуды которых не превышают амплитуд импульсов результатов детектирования излучения β-активного аэрозоля. Отселектированные импульсы используют в дальнейшем для оперативного измерения объемной активности аэрозоля в течение заданного времени Т порядка трех часов. Это измерение осуществляют в совмещенном режиме, то есть одновременно с отбором пробы.

Измерение осуществляют в следующем порядке.

Полный заданный интервал времени Т разбивают на ℓ промежутков времени длительностью τ, равной заданному времени измерения текущей объемной активности каждый, и следующих друг за другом. На каждом из этих промежутков времени для каждого из детекторов подсчитывают число Ni отселектированных импульсов, где i = 1, ¯ номер текущего промежутка времени.

Затем определяют текущую частоту Fi следования отселектированных импульсов (скорость счета) и текущую объемную активность qi по формулам:

F i = N i τ 1 ;

q i = F i F i 1 R τ W ,

где R - чувствительность детектора, [Бк-1·с-1];

W - скорость прокачки воздуха, [м3·с-1],

Дополнительно определяют объемную активность, усредненную по всем промежуткам времени τ, включая i-ый и все предыдущие. Усредненная объемная активность qcpi для i-ого промежутка времени τ определится:

q c p i = q i q i 1 ( i 1 ) i .

На последнем ℓ-ом промежутке времени τ она представляет собой объемную активность qcpl, определяемую формулой:

q c p = q q 1 ( 1 )

Она усреднена за полный интервал времени Т.

Полученное значение qi принимается в качестве оперативной оценки объемной активности β-активного аэрозоля. Она осуществляется достаточно оперативно, потому что первые, хотя и грубые, значения qi объемной активности в предлагаемом способе формируются уже при незначительных значениях параметра i, а с его увеличением число интервалов, по которым усредняются результаты измерений, растет, то есть результат оценки в определенной степени уточняется в процессе самих измерений.

Описанный процесс формирования н>а выходе детектора импульсов, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами аэрозоля, осуществляют и в прототипе, однако точность измерения там относительно низка, что обусловлено воздействием внешних радиоактивных излучений и наличием в спектре излучения рабочей зоны фильтра излучения короткоживущих нуклидов.

Для повышения точности результата измерения в заявляемом способе осуществляют следующие дополнительные действия.

Передвижение фильтрующей ленты выполняют в дискретном режиме, осуществляя отстой отобранной пробы в течение промежутка времени, достаточного для распада короткоживущих нуклидов, например, шести часов. В месте отстоя пробы устанавливают второй полупроводниковый детектор. С его помощью формируют последовательность импульсов, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами пылевой фракции аэрозоля в месте отстоя пробы.

При этом места отбора и отстоя проб и детекторы располагают в круговой свинцовой защите.

Импульсы с выхода второго детектора, как и импульсы с выхода первого, селектируют на соответствие излучению β-активного диапазона, а результат детектирования используют в дальнейшем для уточненного измерения объемной активности β-активного аэрозоля.

Порядок измерения объемной активности по импульсам с выхода второго детектора точно такой же, как и по импульсам с выхода первого, с той лишь разницей, что в формулах для расчета величины qi составляющая "-Fi-1" отсутствует. Однако точность измерения в этом случае будет значительно выше, чем в способе-прототипе, так как короткоживущие нуклиды успевают распасться в процессе отстоя пробы и не сказываются на точности измерения. Кроме того, точность измерения дополнительно повышается за счет подавления свинцовой защитой внешних радиоактивных излучений.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения объемной активности β-активных аэрозолей по сравнению с прототипом.

Заявляемый способ технически реализуем. Основные элементы устройства, реализующего заявляемый способ, - детекторы, встроенный процессор, фильтр - принципиально аналогичны соответствующим элементам прототипа и достаточно легко реализуемы. Для осуществления амплитудной селекции результатов детектирования импульсов с выходов детекторов на предмет соответствия результатов детектирования излучения β-активного диапазоны могут быть использованы аналоговые компараторы. Для оценки скорости счета объемной активности может быть использована такая же ПЭВМ, как и в прототипе.

Способ измерения объемной активности β-активных аэрозолей, основанный на отборе проб аэрозолей путем прокачки воздуха с контролируемыми аэрозолями через фильтрующую ленту с заданной постоянной скоростью, установке над зоной фильтрации полупроводникового детектора и формировании с его помощью последовательности импульсов напряжения, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами радиоактивного аэрозоля, отличающийся тем, что фильтрующую ленту передвигают в дискретном режиме, осуществляя отстой отобранной пробы в течение промежутка времени, достаточного для распада короткоживущих нуклидов, в месте отстоя пробы устанавливают второй полупроводниковый детектор и формируют с его помощью последовательность импульсов напряжения, амплитуды которых пропорциональны энергиям α- и β-частиц, испускаемых осевшими на фильтре частицами радиоактивного аэрозоля в месте отстоя пробы, сформированные на выходах каждого из полупроводниковых детекторов импульсы селектируют по амплитуде на соответствие излучению β-активного аэрозоля, по отселектированным импульсам определяют объемную активность β-активного аэрозоля в течение заданного интервала времени, полный заданный интервал времени Т разбивают на ℓ промежутков времени длительностью τ, равной заданному времени измерения текущей объемной активности, на каждом из этих следующих друг за другом промежутков времени для каждого из детекторов подсчитывают число Ni отселектированных импульсов, где i = 1, ¯ - номер текущего промежутка времени, определяют текущую частоту Fi следования отселектированных импульсов (скорость счета) по формуле Fi=Ni·τ-1 и определяют текущую объемную активность qi по формуле:
q i = F i F i 1 R τ W ,
где R - чувствительность детектора, [Бк-1·с-1]; W - скорость прокачки воздуха, [м3·с-1], полученные значения объемной активности усредняют по всем промежуткам времени τ, включая i-ый и все предыдущие, при этом места отбора и отстоя проб и детекторы располагают в свинцовой защите.



 

Похожие патенты:

Использование: для точной идентификации по меньшей мере одного источника, в частности по меньшей мере одного нуклида, заключенного в теле человека и/или контейнере.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к области радиационного мониторинга, и может быть использовано в машиностроении, медицине и других отраслях для контроля несанкционированного перемещения ядерных материалов и других радиоактивных веществ.

Изобретение относится к области контроля окружающей среды, а именно к способам обнаружения и выделения горячих частиц (ГЧ) с различных поверхностей и из воздушной среды, загрязненных радиоактивными веществами.

Изобретение относится к области радиационной экологии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для дистанционного обнаружения источников альфа-излучения содержит измерительный открытый на воздух детектор аэроионов, сопряженный с блоком переноса аэроионов и подключенный к источнику рабочего напряжения и к измерительному счетчику импульсов соответственно, калибровочный альфа-источник, калибровочный детектор аэроионов, аналогичный измерительному детектору, выполненному газоразрядным, подключенный к источнику рабочего напряжения, и компаратор, причем калибровочный детектор соединен с калибровочным счетчиком импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной наперед заданного числа, при этом дополнительно содержит двухпозиционный переключатель режима работы устройства, сумматор, причем управляющий вход двухпозиционного переключателя является входом выбора режима устройства, первый информационный вход соединен с шиной нулевого потенциала, а второй - с дополнительной шиной наперед заданного числа, первый вход сумматора подключен к выходу компаратора, второй - к выходу двухпозиционного переключателя режима работы, а выход сумматора подключен к управляющему входу источника рабочего напряжения.

Изобретение относится к средствам дистанционного контроля радиационного состояния объекта. .

Изобретение относится к области радиационной экологии и может быть использовано для дистанционного поиска остатков ядерного топлива, например плутония, загрязняющих поверхности в результате аварий или в ходе производственных процессов.

Изобретение относится к области ядерной и радиационной физики и может быть использовано для регистрации гамма- или тормозного излучения (ТИ) мощных импульсных источников.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к области радиационного мониторинга, и может быть использовано в машиностроении, медицине и других отраслях для контроля несанкционированного перемещения ядерных материалов и других радиоактивных веществ.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к охране недр нефтяных и газовых месторождений, расположенных в местах проведения мирных подземных ядерных взрывов для целей интенсификации добычи нефти и газа.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, более конкретно к способам выявления радиоактивных источников на обследуемой территории и в движущихся объектах.
Изобретение относится к области радиационных технологий, а именно к способам контроля герметичности капсулы с источником ионизирующего излучения (ИИИ). Технический результат - упрощение технологии контроля герметичности капсулы с источником ионизирующего излучения. Способ контроля герметичности капсулы с источником ионизирующего излучения (ИИИ) включает в себя погружение капсулы в раствор, отбор пробы раствора для радиоактивного контроля, отличающийся тем, что в первую очередь капсулу, прошедшую дезактивацию, помещенную в емкость с 7-10 % раствором азотной кислоты, нагревают и кипятят в течение 10 минут, во вторую очередь емкость с капсулой охлаждают в течение 15-20 минут, затем проводят нагрев емкости до режима кипячения еще два раза с последующим охлаждением емкости, в-третьих, после третьего охлаждения из емкости отбирают пробу раствора азотной кислоты в количестве 50 мл и проводят измерение её радиоактивности, причем если радиоактивность пробы не превышает 0,2 кБк, то капсулу считают герметичной. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области метрологического обеспечения дозиметрического контроля облучения личного состава, действующего в условиях воздействия смешанного нейтронного и гамма-излучения, и может быть использовано для испытаний и поверки индивидуальных дозиметров. Сущность изобретения заключается в том, что комплекс состоит из источников ионизирующих излучений, в качестве которых выбраны ядерно-физические установки (ЯФУ): ядерный реактор и генератор термоядерных нейтронов, трансформаторов ионизирующих излучений, расположенных на стойках между источниками ионизирующих излучений и испытываемыми объектами и предназначенных для формирования модельных полей гамма- и нейтронного излучения (ПГНИМ), близких по энергетическому спектру нейтронов и соотношению поглощенных доз нейтронного и гамма-излучения (Дn/Дγ) к полям проникающей радиации в равновесной зоне взрыва атомного и нейтронного боеприпасов на открытой местности и в среднезащищенном объекте, в которых применяются войсковые индивидуальные дозиметры, и входящих в состав ЯФУ каналов мониторирования, на показания которых приведены результаты метрологической аттестации полей ПГНИМ по поглощенным дозам нейтронного и гамма-излучения. Технический результат - повышение точности дозиметрического контроля облучения личного состава при ведении боевых действий в условиях применения ядерного оружия. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области аналитической радиохимии и может использоваться для контроля содержания плутония в технологических средах ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Способ определения объемной альфа-активности плутония в технологических средах ядерных энергетических установок, включающий отбор пробы, фильтрацию пробы с расходом 0,1-4 л/ч через ацетатцеллюлозную мембрану с диаметром пор 0,1-1,3 мкм, импрегнированную гидратированным оксидом марганца, с последующим высушиванием потоком воздуха, создаваемым разрежением, и радиометрическим измерением альфа-активности, при этом анализируемую пробу предварительно обрабатывают азотной кислотой и упаривают досуха, а затем растворяют в 7,5 M растворе азотной кислоты с добавкой 2,5-3,0 г/л азотистокислого натрия и выдерживают при температуре 40-45°C до прекращения выделения окислов азота в виде бурого газа, охлажденный раствор фильтруют через сильноосновной анионит, например, типа AB-17 со скоростью (7-10)·10-3 л/ч, после чего плутоний элюируют со смолы раствором 14-15 г/л йодида аммония в 10 M соляной кислоте со скоростью в два раза ниже скорости фильтрации, нейтрализуют аммиаком до pH=6-10 и направляют на фильтрацию через мембрану. Технический результат - повышение точности определения объемной альфа-активности плутония в технологических средах ЯЭУ на 40%. 1 з.п. ф-лы.
Наверх