RU2481597C1 - Method of determining position of point source of gamma-radiation - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: gamma-radiation dose rate at points on the perimetre of an area inside which the source is located is measured and points with the least and highest dose rate as well as two points with average dose rate are determined. The selected points with average dose rate values lie at different sides of the line which joints the points with the maximum and minimum dose rate values; two straight exploration routes are outlines, said routes being sections which join the point with the minimum dose rate with points where there is average dose rate; dose rate values are measured at points lying on said sections; curves of change in dose rate along the exploration routes are plotted; points with maximum dose rate values on the routes are determined using said curves and two perpendicular lines to the corresponding route lines are constructed in these points; the point of intersection of these perpendicular lines which indicates the position of the source of ionising radiation is found.

EFFECT: reduced exposure of persons searching for gamma-radiation sources using portable devices.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки, а именно к способам поиска и обнаружения источников ионизирующего излучения, предназначается для поиска точечных источников гамма-излучения.The invention relates to the field of detection of radiation conditions, and in particular to methods of searching and detecting sources of ionizing radiation, is intended to search for point sources of gamma radiation.

Задача поиска и локализации точечных источников гамма-излучения большой активности является одной из важных задач при ликвидации последствий радиационных аварий. Это могут быть фрагменты конструктивных элементов ядерных реакторов, хранилищ радиоактивных отходов, отработанных тепловыделяющих элементов и другие малоразмерные радиоактивные объекты. Кроме того, известны случаи потери контроля над источниками ионизирующего излучения в результате несанкционированного захоронения, утери или хищения.The task of finding and localizing point sources of gamma radiation of high activity is one of the important tasks in eliminating the consequences of radiation accidents. These can be fragments of structural elements of nuclear reactors, storage facilities for radioactive waste, spent fuel elements, and other small-sized radioactive objects. In addition, there are known cases of loss of control over sources of ionizing radiation as a result of unauthorized burial, loss or theft.

Известен способ определения направления на точечный источник на основе анализа результатов измерений мощности дозы гамма-излучения двумя детекторами, разделенными слоем материала, сильно ослабляющего излучение [пат. РФ 2195005. Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения. Авторы: Соловых С.Н., Алимов Н.И., Перевозчиков А.Н., Глухов Ю.А., Андриевский Э.Ф. Заявитель ФГУ «33 ЦНИИИ МО РФ», опубл. 23.10.2000 г.]. Если вращать такую детекторную систему вокруг оси, то направление, при котором оба детектора будут давать одинаковые показания, будет указывать на источник излучения. Использование большего количества детекторов позволяет определить не только направление на источник излучения, но и указать его положение в пространстве. Однако реализация указанного подхода для поиска источников излучения требует создания специализированных приборов и комплексов разведки.A known method for determining the direction to a point source based on the analysis of the results of measuring the dose rate of gamma radiation by two detectors separated by a layer of material that strongly attenuates the radiation [US Pat. RF 2195005. A method for searching and detecting sources of gamma radiation in conditions of uneven radioactive contamination. Authors: Solovyi S.N., Alimov N.I., Perevozchikov A.N., Glukhov Yu.A., Andrievsky E.F. Applicant FGU "33 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation", publ. October 23, 2000]. If you rotate such a detector system around the axis, then the direction in which both detectors give the same readings will indicate the radiation source. The use of more detectors allows us to determine not only the direction to the radiation source, but also to indicate its position in space. However, the implementation of this approach to search for radiation sources requires the creation of specialized instruments and intelligence systems.

В настоящее время для решения задачи поиска и обнаружения источников гамма-излучения на вооружении специальных отрядов ликвидации последствий радиационных аварий находится радиационно-поисковая машина (РПМ-2) [www.russianarms.mybb.ru/viwtopic.php, www.zavod-tula.narod.rn]. В качестве технического средства обнаружения источников излучения РПМ-2 оснащена наземным комплексом разведки (НКР). В основе принципа работы комплекса лежит способ поиска точечных источников гамма-излучения, заключающийся в регистрации излучения четырьмя детектирующими элементами с платформы РПМ-2. Каждый экранированный детектирующий элемент имеет анизотропную зависимость чувствительности к гамма-излучению, что обеспечивает возможность оперативного определения квадранта нахождения источника излучения и угла направления на источник.At present, a radiation search engine (RPM-2) [www.russianarms.mybb.ru/viwtopic.php, www.zavod-tula is located at the arsenal of special teams for eliminating the effects of gamma radiation at the arsenal of special squads for eliminating the consequences of radiation accidents narod.rn]. As a technical means of detecting radiation sources, RPM-2 is equipped with a ground-based reconnaissance complex (NKR). The principle of the complex’s operation is based on the method of searching for point sources of gamma radiation, which consists in registering radiation with four detecting elements from the RPM-2 platform. Each shielded detecting element has an anisotropic dependence of sensitivity to gamma radiation, which makes it possible to quickly determine the quadrant of the location of the radiation source and the angle of direction to the source.

Разведывательный комплекс РПМ-2 эффективен для дистанционного поиска отдельных радиоактивных обломков на большой по площади территории. Входящая в состав комплекса аппаратура имеет высокую стоимость, обладает большими массогабаритными характеристиками и значительным энергопотреблением. Существенно важно, что данная аппаратура не пригодна для автономного использования, если поиск источника необходимо осуществлять внутри помещений или в местах, где невозможен проезд транспортных средств. Однако носимых специализированных приборов поиска источников излучения к настоящему времени не создано.The RPM-2 reconnaissance complex is effective for remote search for individual radioactive debris over a large area. The equipment included in the complex has a high cost, has large overall dimensions and significant power consumption. It is essential that this equipment is not suitable for autonomous use, if the source must be searched for indoors or in places where vehicles cannot travel. However, wearable specialized devices for searching for radiation sources have not yet been created.

На практике для поиска источников излучения используются носимые измерители мощности дозы (ИМД) типа ДП-5, ИМД-1, МКС-01 или другие аналогичные приборы. Сущность используемого способа заключается в планомерном обследовании всей территории, где может находиться источник излучения, и определении положения этого источника путем локализации участка с наибольшими уровнями радиации. Недостатком такого подхода является возможность получения оператором значительных дозовых нагрузок. Вместе с тем, определение положения источника излучения при обеспечении минимального облучения оператора прибора является вполне достижимым техническим результатом.In practice, portable radiation power meters (IMD) of the DP-5, IMD-1, ISS-01 or other similar devices are used to search for radiation sources. The essence of the method used is a systematic examination of the entire territory where the radiation source can be located, and determining the position of this source by localizing the site with the highest levels of radiation. The disadvantage of this approach is the ability of the operator to receive significant dose loads. At the same time, determining the position of the radiation source while ensuring minimal exposure to the device operator is a very achievable technical result.

Указанный технический результат достигается тем, что для определения пространственных координат источников гамма-излучения используются значения мощностей доз от точечного источника излучения, полученные с помощью измерителя мощности дозы.The specified technical result is achieved by the fact that to determine the spatial coordinates of gamma radiation sources, the dose rate values from a point radiation source obtained using a dose rate meter are used.

Поскольку поле мощностей доз гамма-излучения точечного источника обладает круговой симметрией, то, если двигаться вдоль некоторой прямой, она будет пересекать изолинии поля с различными значениями. При этом прямая будет являться касательной к одной из таких изолиний. Так как данная изолиния будет представлять собой окружность наименьшего радиуса по сравнению с другими пересеченными, то в точке ее касания будет наблюдаться максимальный уровень радиации на рассматриваемой прямой.Since the dose rate field of the gamma radiation of a point source has circular symmetry, if you move along a straight line, it will intersect the field isolines with different values. In this case, the line will be tangent to one of such contours. Since this contour will be a circle of the smallest radius compared to other crossed ones, the maximum radiation level on the line under consideration will be observed at the point of contact.

Известно, что касательная к окружности и отрезок, соединяющий точку касания с центром окружности, образуют прямой угол. Следовательно, если после измерения мощностей доз на некоторой прямой l_м1 определена точка A₁, в которой наблюдается максимальный уровень радиации, то перпендикуляр l_n1, восстановленный к этой прямой в точке A₁, будет проходить через точку, в которой находится источник. При этом локализовать положение источника возможно за счет определения еще одного направления на источник путем определения прямой l_n2 после проведения измерений вдоль некоторого другого маршрута l_м2 и определения точки А₂ (см. фиг.1).It is known that the tangent to the circle and the segment connecting the point of tangency with the center of the circle form a right angle. Therefore, if after measuring the dose rates on a certain line l _m1 , the point A _{1 is} determined at which the maximum radiation level is observed, then the perpendicular l _n1 restored to this line at point A ₁ will pass through the point at which the source is located. In this case, it is possible to localize the position of the source by determining another direction to the source by determining the straight line l _n2 after taking measurements along some other route l _m2 and determining the point A ₂ (see Fig. 1).

При проведении разведки обследуемого участка предварительно выполняются измерения мощности дозы в точках по периметру, внутри которого находится источник, и определяются точки с наименьшим, наибольшим и две со средними значениями мощности дозы (Р_min, Р_max, P_sr1, P_sr2). Выбрав точки со средними значениями (P_sr1, P_sr2) расположенные по различные стороны от линии l_z, соединяющей в свою очередь точки максимального и минимального значений мощности дозы, необходимо наметить два прямолинейных маршрута разведки, представляющих собой отрезки, соединяющие точку минимума мощности дозы Р_min с точками, где наблюдаются средние значения P_sr1, P_sr2. Для определения положения источника излучения проводятся измерения значений мощности дозы на этих отрезках, строится зависимость изменения мощности дозы вдоль маршрутов разведки l_м1, l_м2, определяются точки с максимальными значениями (A₁, А₂), и в этих точках строятся два перпендикуляра к соответствующим линиям маршрутов, находится точка пересечения этих перпендикуляров, которая и указывает, в свою очередь, на положение источника ионизирующего излучения (фиг.2).When conducting exploration of the examined area, dose rate measurements are preliminarily performed at points along the perimeter inside which the source is located, and points with the smallest, largest, and two with average dose rate values (P _min , P _max , P _sr1 , P _sr2 ) are _determined . Having selected points with average values (P _sr1 , P _sr2 ) located on different sides of the line l _z connecting in turn the points of maximum and minimum values of dose rate, it is necessary to outline two straight-line reconnaissance routes, which are segments connecting the point of minimum dose rate P _min with points where average values of P _sr1 , P _{sr2 are observed} . To determine the position of the radiation source, the dose rate values are measured on these segments, the dependence of the dose rate change along the reconnaissance routes l _m1 , l _m2 is constructed, the points with the maximum values (A ₁ , A ₂ ) are determined, and two perpendiculars to the corresponding route lines, there is a point of intersection of these perpendiculars, which, in turn, indicates the position of the source of ionizing radiation (figure 2).

Определить точки максимумов мощности дозы A₁ и А₂ возможно путем аппроксимации кривой изменения мощности дозы гамма-излучения вдоль каждого маршрута.It is possible to determine the points of maximum dose rate A ₁ and A ₂ by approximating the curve of the change in the dose rate of gamma radiation along each route.

Аппроксимация зависимостей мощности экспозиционной дозы гамма-излучения от величины пройденного пути P₁(l) и Р₂(l) для первого и второго маршрутов может быть осуществлена полиномом по методу наименьших квадратов:The approximation of the dependences of the exposure dose rate of gamma radiation on the distance traveled P ₁ (l) and P ₂ (l) for the first and second routes can be carried out by the least squares polynomial:

где Р(l) - мощность экспозиционной дозы;where P (l) is the exposure dose rate;

α_k - коэффициент полинома;α _k is the polynomial coefficient;

l - величина пройденного пути вдоль l_м1 или l_м2;l is the distance traveled along l _m1 or l _m2 ;

n - максимальная степень полинома.n is the maximum degree of the polynomial.

Определение положения точек с максимальными значениями мощности дозы возможно на основе решения относительно l следующих уравнений:The determination of the position of points with the maximum values of the dose rate is possible on the basis of a solution with respect to l of the following equations:

В полученных точках-максимумах строятся перпендикуляры к линиям маршрутов и определяется точка их пересечения, которая и указывает на местоположение источника.At the obtained maximum points, perpendiculars to the route lines are built and the point of their intersection is determined, which indicates the location of the source.

Особенность способа заключается в том, что поиск точечного источника излучения выполняется обыкновенным измерителем мощности дозы и определяются его координаты без непосредственного приближения к источнику, что позволяет существенно снизить дозовые нагрузки на лиц, проводящих разведку.The peculiarity of the method lies in the fact that the search for a point source of radiation is carried out by an ordinary dose rate meter and its coordinates are determined without directly approaching the source, which can significantly reduce dose loads on persons conducting reconnaissance.

Способ может быть положен не только в основу методик поиска источников излучения с использованием носимых ИМД, но также может быть использован при разработке алгоритма обработки данных в перспективных приборах радиационной разведки.The method can be used not only as the basis for methods of searching for radiation sources using wearable IMDs, but can also be used to develop a data processing algorithm in promising radiation reconnaissance devices.

Claims (1)

Способ определения положения точечного источника гамма-излучения, основанный на использовании измерителя мощности дозы гамма-излучения, отличающийся тем, что предварительно проводятся измерения мощности дозы гамма-излучения в точках по периметру участка, внутри которого находится источник, определяются точки с наименьшим, наибольшим и две со средними значениями мощности дозы, причем точки со средними значениями выбираются расположенными по различные стороны от линии, соединяющей точки с максимальным и минимальным значениями мощности дозы, затем намечаются два прямолинейных маршрута разведки, представляющих собой отрезки, соединяющие точку минимума мощности дозы с точками, где наблюдаются средние значения, в точках, лежащих на данных отрезках, проводятся измерения значений мощности дозы, строятся зависимости изменения мощности дозы вдоль маршрутов разведки, с использованием установленных зависимостей на маршрутах определяются точки с максимальными значениями, и в этих точках строятся два перпендикуляра к соответствующим линиям маршрутов, находится точка пересечения этих перпендикуляров, которая и указывает на положение источника ионизирующего излучения. A method for determining the position of a point source of gamma radiation, based on the use of a gamma radiation dose rate meter, characterized in that preliminary measurements of the gamma radiation dose rate at points along the perimeter of the area within which the source is located, determine the points with the smallest, largest and two with average values of dose rate, and points with average values are selected located on different sides of the line connecting the points with maximum and minimum values of power and doses, then two straight-line reconnaissance routes are planned, which are segments connecting the point of minimum dose rate with points where average values are observed, at the points lying on these segments, dose rate values are measured, and dependencies of dose rate change along the reconnaissance routes are built, using the established dependencies on the routes, the points with the maximum values are determined, and at these points two perpendiculars are constructed to the corresponding route lines, the point of intersection is found cheniya these perpendiculars, which indicates the position of an ionizing radiation source.

Images