RU2011974C1

RU2011974C1 - Device for detecting explosives in objects under testing, mainly air luggage

Info

Publication number: RU2011974C1
Application number: SU915008896A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Кубасов; И.В. Левашов
Original assignee: Малое государственное предприятие "Ратэк"
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1991-10-25
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: devices for detecting explosives. SUBSTANCE: radiation protection made in form of a circular disconnected U-shaped stepped tunnel is disposed inside the device. Objects transporting device, units for detecting gamma radiation, thermal neutron irradiator and neutron reflector are disposed inside the tunnel. Transporting means is made in form of a circular load platform and has rotation drives. Irradiator is made in form of a unit which has surface for radiating neutrons. Tunnel is mounted symmetrically in relation to its vertical diametral plane which passes through the center of radiator unit. Load platform is mounted horizontally onto the supporting rollers. Internal edge surface of the platform interacts with centering rollers. Rotational drives are mounted under the load platform and have driving rollers which interact with its surface. EFFECT: improved precision. 5 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к анализу материалов радиационными методами измерением вторичной эмиссии с использованием нейтронов, а более конкретно к устройствам, предназначенным для обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) среди содержимого различных контролируемых предметов, преимущественно авиабагажа (портфели, сумки, радио- и видеоаппаратура, баулы, чемоданы и т. п. ) без их вскрытия,
Известно устройство для проверки багажа авиапассажиров на наличие ВВ, содержащее источник быстрых нейтронов калифорний-252, блоки детектирования гамма-излучения, аппаратуру обработки, проступающей с блоков детектирования информации, запрограммированную на принятие решения, и ленточный транспортер для перемещения багажа [1] . При этом источник нейтронов установлен в камере контроля под лентой транспортера, а блоки детектирования - над ней напротив источника нейтронов. Поток быстрых нейтронов используемого источника калифорний-252 ок. 10⁹нейтрон/с (300 мкг изотопа), доза излучения, получаемая обслуживающим персоналом за календарный год, составляет ок. 200 мбэр.The invention relates to the analysis of materials by radiation methods by measuring the secondary emission using neutrons, and more particularly to devices designed to detect explosives (BB) among the contents of various controlled objects, mainly air baggage (briefcases, bags, radio and video equipment, trunks, suitcases and etc.) without opening them,
A device for checking the baggage of air passengers for the presence of explosives, containing a source of fast neutrons california-252, gamma radiation detection units, processing equipment emerging from the information detection units, programmed to make decisions, and a conveyor belt for moving luggage [1]. In this case, the neutron source is installed in the control chamber under the conveyor belt, and the detection units above it opposite the neutron source. Fast neutron flux used source California-252 approx. 10 ⁹ neutron / s (300 μg isotope), the radiation dose received by maintenance personnel for a calendar year is approx. 200 mber.

Использование в этом устройстве ленточного транспортера приводит к снижению плотности потока тепловых нейтронов в месте размещения контролируемого багажа по причине поглощения тепловых нейтронов материалами ленточного полотна и роликоопорами транспортера, а также за счет увеличения расстояния от источника нейтронов до контролируемого багажа на величину, равную высоте транспортера. Для компенсации этого снижения плотности потока тепловых нейтронов необходимо применять источник быстрых нейтронов с большим потоком нейтронов (ок. 10⁹нейтрон/с), что требует усиления радиационной защиты, влекущее за собой удорожание устройства как за счет возрастания стоимости радиационной защиты, так и стоимости источника быстрых нейтронов. Далее, применение в упомянутом устройстве источника быстрых нейтронов с большой величиной потока нейтронов (ок. 10⁹ нейтрон/с) с одной стороны, и принятые технические решения по конструкции камеры контроля - прямолинейный транспортер и ввод-вывод контролируемого багажа в камеру через открытые проемы с другой, предопределили высокий уровень облучения персонала (200 мбэр за календарный год), что снижает радиационную безопасность при эксплуатации устройства. Такой высокий уровень облучения полностью исключает участие в процессе досмотра багажа и других предметов их владельцев, что сокращает эксплуатационные возможности устройства.The use of a conveyor belt in this device leads to a decrease in the thermal neutron flux density at the place of controlled baggage due to absorption of thermal neutrons by the materials of the belt web and the roller bearings of the conveyor, as well as by increasing the distance from the neutron source to the controlled baggage by an amount equal to the height of the conveyor. To compensate for this decrease in the thermal neutron flux density, it is necessary to use a fast neutron source with a large neutron flux (approx. 10 ⁹ neutrons / s), which requires enhanced radiation protection, which entails an increase in the cost of the device due to an increase in the cost of radiation protection and the cost of the source fast neutrons. Further, the use of a fast neutron source with a large neutron flux (approx. 10 ⁹ neutrons / s) in the aforementioned device, on the one hand, and technical solutions adopted for the design of the control chamber — a straight-line conveyor and input-output of controlled baggage into the chamber through open openings with another, they predetermined a high level of personnel exposure (200 mber per calendar year), which reduces radiation safety during operation of the device. Such a high level of exposure completely eliminates the participation in the process of inspection of baggage and other items of their owners, which reduces the operational capabilities of the device.

Известное устройство, принятое за прототип, предназначенное для контроля багажа, включает камеру, стенки которой являются замедлителем нейтронов, размещенный в стенке внутри камеры источник быстрых нейтронов, первый и второй ряды блоков детектирования гамма-излучения [2] . При этом источник быстрых нейтронов размещен между первым и вторым рядами блоков детектирования. Внутренние размеры камеры соответствуют предельному размеру багажа, который вводится (выводится) в камеру посредством ленточного транспортера. The known device adopted for the prototype, designed to control luggage, includes a camera whose walls are a neutron moderator, a fast neutron source located in the wall inside the camera, the first and second rows of gamma radiation detection units [2]. In this case, the source of fast neutrons is placed between the first and second rows of detection units. The internal dimensions of the camera correspond to the maximum size of luggage that is introduced (displayed) into the camera by means of a conveyor belt.

Для размещения багажа на транспортере последний разделен на секции при помощи вертикально установленных экранов, выполненных из материала замедлителя нейтронов и служащих отражателями нейтронов. Блоки детектирования первого ряда предназначены для определения общего содержания азота в контролируемом багаже, а блоки детектирования второго ряда - для определения количества азота "в просматриваемом" каждым блоком детектирования отдельном участке предмета. Электрические сигналы с блоков детектирования первого и второго рядов поступают на электронно-анализирующее устройство, осуществляющее обработку поступающей информации и выработку решения о наличии или отсутствии ВВ в контролируемых предметах. To place luggage on the conveyor, the latter is divided into sections using vertically mounted screens made of neutron moderator material and serving as neutron reflectors. The detection units of the first row are used to determine the total nitrogen content in the controlled baggage, and the detection units of the second row are used to determine the amount of nitrogen "in the individual section of the item" viewed "by each detection unit. Electrical signals from the detection units of the first and second rows are fed to an electronic analyzing device that processes the incoming information and develops a decision on the presence or absence of explosives in the controlled objects.

Задачей изобретения является создание устройства для обнаружения ВВ в контролируемых предметах, преимущественно в авиабагаже, без их вскрытия, которое бы обеспечивало радиационную безопасность участвующих в досмотре владельцев предметов и повышало радиационную безопасность персонала без снижения производительности устройства. The objective of the invention is to provide a device for detecting explosives in controlled objects, mainly in air baggage, without opening them, which would ensure the radiation safety of the owners involved in the inspection of objects and increase the radiation safety of personnel without compromising device performance.

При осуществлении изобретения достигается технический результат, заключающийся в том, что без снижения производитель- ности устройства снижается мощность дозы излучения в месте загрузки контролируемых предметов в устройство и в месте их выгрузки до значений, обеспечивающих уменьшение дозы облучения персонала за календарный год работы и допускающих участие в процессе досмотра владельцев контролируемых предметов. When carrying out the invention, a technical result is achieved, namely, that without reducing the productivity of the device, the radiation dose rate at the place of loading of the controlled items in the device and at the place of their unloading is reduced to values that reduce the radiation dose of personnel for a calendar year of operation and allow participation in the inspection process of owners of controlled items.

В известном устройстве, включающем источник быстрых нейтронов и замедлитель нейтронов излучатель тепловых нейтронов, блоки детектирования гамма-излучения, отражатели нейтронов, аппаратуру обработки, поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации, и средство транспортирования контролируемых предметов, содержащее грузовую поверхность, разделенную на образованные поперечными вертикальными в виде пластин отражателями нейтронов секции для размещения контролируемых предметов, устройство снабжено радиационной защитой, выполненной в виде кругового разомкнутого П-образного ступенчатого тоннеля из блоков поглотителей нейтронного и гамма-излучения. In the known device, comprising a fast neutron source and a neutron moderator, a thermal neutron emitter, gamma radiation detection units, neutron reflectors, processing equipment coming from information gamma radiation detection units, and means for transporting controlled objects containing a cargo surface divided into transverse vertical in the form of plates reflectors of neutrons of a section for placement of controlled objects, the device is equipped with radiation protection, made in the form of a circular open U-shaped step tunnel of blocks of absorbers of neutron and gamma radiation.

Внутри тоннеля размещены средство транспортирования контролируемых предметов, блоки детектирования гамма-излучения, излучатель тепловых нейтронов и отражатели нейтронов. Inside the tunnel there is a means of transportation of controlled objects, gamma radiation detection units, a thermal neutron emitter and neutron reflectors.

Средство транспортирования контролируемых предметов выполнено в виде круговой кольцевой грузовой платформы с приводами ее вращения. Means of transportation of controlled items made in the form of a circular annular cargo platform with drives for its rotation.

Поперечные вертикальные отражатели расположены параллельно радиальной оси симметрии секций для размещения контролируемых предметов и жестко закреплены на грузовой платформе. Transverse vertical reflectors are located parallel to the radial axis of symmetry of the sections for the placement of controlled objects and are rigidly fixed to the cargo platform.

Излучатель тепловых нейтронов выполнен в виде блока с излучающей нейтроны поверхностью, которая обращена в сторону чувствительных элементов блоков детектирования. The thermal neutron emitter is made in the form of a block with a neutron-emitting surface, which faces the sensitive elements of the detection blocks.

Площадь излучающей нейтроны поверхности излучателя тепловых нейтронов не больше площади секции для размещения контролируемых предметов. The area of the neutron emitting surface of the thermal neutron emitter is not larger than the section area for the placement of controlled objects.

Тоннель смонтирован симметрично относительно своей вертикальной диаметральной плоскости, проходящей через центр блока излучателя тепловых нейтронов. The tunnel is mounted symmetrically with respect to its vertical diametrical plane passing through the center of the block of the thermal neutron emitter.

Длина тоннеля определяется из соотношений:
L ≅ πD

1-

,
l ≅ πD

1-

, где L и l - длина наружной и внутренней стенки тоннеля соответственно;
D и d - диаметр круговой оси симметрии наружной и внутренней стенки тоннеля соответственно;
n - число секций для размещения контролируемых предметов.The length of the tunnel is determined from the ratios:
L ≅ πD

1-

,
l ≅ πD

1-

where L and l are the length of the outer and inner walls of the tunnel, respectively;
D and d are the diameter of the circular axis of symmetry of the outer and inner walls of the tunnel, respectively;
n is the number of sections for the placement of controlled items.

Высота тоннеля в месте расположения блока излучателя тепловых нейтронов больше высоты на остальной длине тоннеля на величину, превышающую длину блока детектирования гамма-излучения. The height of the tunnel at the location of the block of the thermal neutron emitter is greater than the height on the remaining length of the tunnel by an amount exceeding the length of the gamma radiation detection unit.

Отражатели нейтронов выполнены в виде вертикальных пластин длиной не менее длины секции для размещения контролируемых предметов и установлены внутри тоннеля в его стенках между излучающей нейтроны поверхностью блока излучателя тепловых нейтронов и плоскостью торцов чувствительных элементов блоков детектирования гамма-излучения. Neutron reflectors are made in the form of vertical plates with a length not less than the length of the section for placing controlled objects and installed inside the tunnel in its walls between the neutron-emitting surface of the thermal neutron emitter block and the plane of the ends of the sensitive elements of gamma radiation detection units.

Кроме того, в известном устройстве средство транспортирования снабжено опорными и центрирующими катками; грузовая платформа установлена горизонтально на опорных катках; центрирующие катки взаимодействуют с внутренней торцевой поверхностью грузовой платформы; на нижней плоскости грузовой платформы выполнена кольцевая фрикционная поверхность. In addition, in the known device, the transportation means is equipped with support and centering rollers; the loading platform is installed horizontally on the road wheels; centering rollers interact with the inner end surface of the cargo platform; an annular friction surface is made on the lower plane of the loading platform.

Приводы вращения грузовой платформы установлены под грузовой платформой и имеют ведущие катки с фрикционной поверхностью, предназначенные для взаимодействия с фрикционной поверхностью грузовой платформы. Drives of rotation of the loading platform are installed under the loading platform and have driving rollers with a friction surface, designed to interact with the friction surface of the loading platform.

Блок излучателя тепловых нейтронов снабжен радиационной защитой в виде блоков поглотителей нейтронного и гамма-излучения, размещенных на его внешних боковых поверхностях, обращенных в проходы тоннеля. The block of the thermal neutron emitter is equipped with radiation protection in the form of blocks of neutron and gamma radiation absorbers placed on its outer side surfaces facing the tunnel aisles.

На фиг. 1 и 2 показан общий вид (фронтальный) устройства; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3. на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг. 7 - блок излучателя тепловых нейтронов, разрез; на фиг. 8 - разрез устройства А-А на фиг. 2 со снятой грузовой платформой (показана левая симметричная относительно оси РР половина устройства); на фиг. 9 показан разрез Д-Д на фиг, 8; на фиг. 10 - разрез Е-Е на фиг. 8; на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на фиг. 8; на фиг. 12 и 13 - схемы загрузки секций грузовой платформы средства транспортирования контролируемыми предметами (секции пронумерованы цифрами I-VII, зона контроля показана условно пунктиром); на фиг. 14 - распределение мощности эквивалентной дозы излучения в окружающем устройство пространстве и в отдельных характерных местах на его поверхности, в вертикальной диаметральной плоскости, проходящей через центр блока излучателя тепловых нейтронов; на фиг. 15 - то же, (в горизонтальной плоскости, проходящей через центр блока излучателя тепловых нейтронов). In FIG. 1 and 2 show a General view (frontal) of the device; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 3. in FIG. 5 is a section BB of FIG. 3; in FIG. 6 is a section GG in FIG. 3; in FIG. 7 - block emitter of thermal neutrons, section; in FIG. 8 is a sectional view of the device AA in FIG. 2 with the loading platform removed (the left half of the device is symmetrical about the PP axis); in FIG. 9 shows a section DD in FIG. 8; in FIG. 10 is a section EE in FIG. 8; in FIG. 11 - section FJ in FIG. 8; in FIG. 12 and 13 - loading diagrams of sections of the cargo platform of the means of transportation of controlled objects (sections are numbered with the numbers I-VII, the control zone is shown conditionally dashed); in FIG. 14 - power distribution of the equivalent radiation dose in the space surrounding the device and in separate characteristic places on its surface, in a vertical diametrical plane passing through the center of the block of the thermal neutron emitter; in FIG. 15 - the same, (in the horizontal plane passing through the center of the block of the thermal neutron emitter).

Предлагаемое устройство включает радиационную защиту, выполненную в виде кругового разомкнутого П-образного ступенчатого тоннеля 1 из блоков поглотителей нейтронного и гамма-излучения, размещенные в нем средство транспортирования контролируемых предметов, состоящее из круговой кольцевой грузовой платформы 2 и приводов 3 ее вращения, блоки 4 детектирования гамма-излучения, излучатель тепловых нейтронов, выполненный в виде блока 5, отражатели нейтронов 6, 7 и 8, и аппаратуру обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации (на чертеже не показана). The proposed device includes radiation protection made in the form of a circular open U-shaped step tunnel 1 of blocks of neutron and gamma radiation absorbers, a means of transportation of controlled objects placed in it, consisting of a circular ring cargo platform 2 and its rotation drives 3, detection units 4 gamma radiation, thermal neutron emitter, made in the form of block 5, neutron reflectors 6, 7 and 8, and processing equipment coming from the gamma radiation detection units inf formations (not shown in the drawing).

Грузовая платформа 2 средства транспортирования разделена на секции 9, предназначенные для размещения контролируемых предметов 10 посредством поперечных вертикальных пластин 6 из материала отражателя нейтронов. При этом пластины - отражатели нейтронов 6 расположены параллельно радиальной оси симметрии (см. например, ось 0^I-0^I на фиг. 3) секций 9 и жестко закреплены на грузовой платформе 2.The cargo platform 2 of the means of transportation is divided into sections 9, designed to accommodate controlled objects 10 by means of transverse vertical plates 6 of neutron reflector material. In this case, the neutron reflector plates 6 are arranged parallel to the radial axis of symmetry (see, for example, axis 0 ^I -0 ^I in Fig. 3) of sections 9 and are rigidly fixed to the loading platform 2.

Для фиксации контролируемых предметов 10 при размещении их в секциях 9 предусмотрены ограничительные стенки 11. Блок 5 излучателя тепловых нейтронов, обладающий высокой степенью конвертируемости быстрых нейтронов в тепловые (состав тепловых и быстрых нейтронов 51 и 49% соответственно в сравнении с 10 и 90% соответственно для сферического излучателя), содержит цилиндр 12 из материала замедлителя нейтронов с источником 13 быстрых нейтронов, размещенный по оси отражателя нейтронов 14 квадратного сечения, внутренняя поверхность которого близка к поверхности параболоида вращения. Излучающая нейтроны поверхность 15 обращена в сторону чувствительных элементов блоков детектирования гамма-излучения. При этом блок излучателя тепловых нейтронов 5 установлен под грузовой платформой 2, а блоки детектирования гамма-излучения 4 - над ней (см. фиг. 4 и 5). For fixing the controlled objects 10 when placing them in sections 9, boundary walls 11 are provided. Block 5 of the thermal neutron emitter, which has a high degree of convertibility of fast neutrons to thermal ones (the composition of thermal and fast neutrons is 51 and 49%, respectively, compared with 10 and 90%, respectively spherical emitter), contains a cylinder 12 of neutron moderator material with a fast neutron source 13, placed along the axis of a neutron reflector 14 of square cross section, the inner surface of which is close to erhnosti paraboloid of revolution. The neutron-emitting surface 15 faces the sensing elements of the gamma-ray detection units. In this case, the thermal neutron emitter unit 5 is installed under the cargo platform 2, and the gamma radiation detection units 4 are above it (see Figs. 4 and 5).

Площадь излучающей нейтроны поверхности 15 блока излучателя тепловых нейтронов 5 выполнена не больше площади секции 9 для возможности облучения нейтронами всего объема контролируемых предметов, с одной стороны, и ограничения выхода излучения в проходы тоннеля, с другой. В зависимости от предельных размеров контролируемых предметов, на которые рассчитано устройство, блок 5 излучателя тепловых нейтронов может быть составлен из нескольких отдельных излучателей, изображенных на фиг. 7. The area of the neutron emitting surface 15 of the block of the thermal neutron emitter 5 is made no larger than the area of section 9 for the possibility of neutron irradiation of the entire volume of controlled objects, on the one hand, and limiting the output of radiation into the aisles of the tunnel, on the other. Depending on the size limits of the monitored items the device is designed for, the thermal neutron emitter unit 5 may be composed of several individual emitters shown in FIG. 7.

Отражатели нейтронов 7 и 8 выполнены в виде вертикальных пластин длиной не менее длины секции 9 и установлены внутри тоннеля 1 в его наружной 16 и внутренней 17 стенках соответственно между излучающей нейтроны поверхностью 15 блока излучателя тепловых нейтронов 5 и плоскостью торцов чувствительных элементов блоков 4 детектирования гамма-излучения. Круговой тоннель П-образного сечения предназначен для снижения уровня излучения в окружающем устройство пространстве и обеспечения радиационной безопасности персонала и владельцев контролируемых предметов в месте загрузки и выгрузки контролируемых предметов (см. фиг. 3). Neutron reflectors 7 and 8 are made in the form of vertical plates with a length not less than the length of section 9 and are installed inside the tunnel 1 in its outer 16 and inner 17 walls, respectively, between the neutron-emitting surface 15 of the thermal neutron emitter unit 5 and the plane of the ends of the sensitive elements of the gamma-detecting units 4 radiation. A circular U-shaped tunnel is designed to reduce the level of radiation in the space surrounding the device and ensure radiation safety of personnel and owners of controlled items at the place of loading and unloading of controlled items (see Fig. 3).

Для осуществления загрузки и выгрузки контролируемых предметов на грузовую платформу 2 средства транспортирования, тоннель выполнен разомкнутым, в результате чего обеспечен свободный доступ к двум секциям 9 грузовой платформы (см. на фиг. 3 - "Загрузка предметов" и "Выгрузка предметов"). Для обеспечения безопасных в радиационном отношении условий на рабочих местах у секций "Загрузка предметов" и "Выгрузка предметов" тоннель смонтирован симметрично относительно своей вертикальной диаметральной плоскости РР^I, проходящей через центр Q блока излучателя тепловых нейтронов 5. В результате этого указанные рабочие места находятся на максимальном и одинаковом удалении от источника нейтронов. Принимая во внимание, что: πD и πd - длина наружной и внутренней стенки тоннеля соответственно;

и

- длина дуги радиусом

и

соответственно с центральным углом 2π /n; где D и d - диаметр круговой оси симметрии наружной и внутренней стенки тоннеля соответственно;
n - число секций 9 для размещения контролируемых предметов, то, с учетом необходимости обеспечения свободного доступа к двум секция 9 ("Загрузка предметов" и "Выгрузка предметов") длина тоннеля определяется из соотношений:
L ≅ πD -

· 2 = πD

1-

;
L ≅ πD -

· 2 = πD

1-

, где L и l - длина наружной и внутренней стенки тоннеля соответственно.To carry out the loading and unloading of controlled items on the cargo platform 2 of the means of transportation, the tunnel is open, as a result of which free access to two sections 9 of the cargo platform is provided (see in Fig. 3 - "Loading items" and "Unloading items"). To ensure radiation-safe conditions at workplaces near the sections “Loading items” and “Unloading items”, the tunnel is mounted symmetrically with respect to its vertical diametrical plane PP ^I passing through the center Q of the block of thermal neutron emitter 5. As a result, these workplaces are located on maximum and equal distance from the neutron source. Whereas: πD and πd are the lengths of the outer and inner walls of the tunnel, respectively;

and

- arc length with radius

and

respectively, with a central angle of 2π / n; where D and d are the diameter of the circular axis of symmetry of the outer and inner walls of the tunnel, respectively;
n is the number of sections 9 for placement of controlled items, then, taking into account the need to ensure free access to two sections 9 ("Loading items" and "Unloading items") the length of the tunnel is determined from the ratios:
L ≅ πD -

2 = πD

1-

;
L ≅ πD -

2 = πD

1-

where L and l are the length of the outer and inner walls of the tunnel, respectively.

Тоннель по длине выполнен с различной высотой. В месте установки блока 5 излучателя тепловых нейтронов 5 высота тоннеля больше, чем на остальной части тоннеля (см. фиг. 6) на величину, равную длине блоков 4 детектирования гамма-излучения. Это необходимо, во-первых, для снижения уровня рассеянного излучения вдоль длины тоннеля до допустимого значения у рабочих мест загрузки и выгрузки предметов при минимальной длине тоннеля, а, во-вторых, в целях экономии материалов радиационной защиты и удешевления устройства. Отражатели нейтронов 6, 7 и 8 предназначены для повышения среднего значения плотности потока тепловых нейтронов в зоне контроля и выравнивания его распределения. Помимо этого, поперечные отражатели 6, установленные с минимальным технологическим зазором в тоннеле, являются одновременно средством радиационной защиты рабочих мест загрузки и выгрузки предметов, частично снижающим рассеянное и нерассеянное излучение. Выполнение радиационной защиты в виде кругового тоннеля П-образного сечения предопределило необходимость применения средства транспортирования контролируемых предметов в виде кольцевой грузовой платформы. The length of the tunnel is made with different heights. At the installation site of block 5 of the thermal neutron emitter 5, the height of the tunnel is greater than the rest of the tunnel (see Fig. 6) by an amount equal to the length of the gamma radiation detection units 4. This is necessary, firstly, to reduce the level of scattered radiation along the length of the tunnel to an acceptable value at workplaces for loading and unloading items with a minimum tunnel length, and, secondly, in order to save radiation protection materials and reduce the cost of the device. Neutron reflectors 6, 7 and 8 are designed to increase the average thermal neutron flux density in the control zone and equalize its distribution. In addition, the transverse reflectors 6, installed with a minimum technological gap in the tunnel, are both a means of radiation protection of workplaces for loading and unloading items, partially reducing the scattered and non-scattered radiation. The implementation of radiation protection in the form of a circular tunnel of a U-shaped section predetermined the need for the use of means of transportation of controlled objects in the form of an annular cargo platform.

Грузовая платформа 2 установлена горизонтально на четырех опорных катках 18 и ее положение фиксируется четырьмя центрирующими катками 19, взаимодействующими с внутренней торцовой поверхностью грузовой платформы (см. фиг. 8. 9 и 10). Два привода 3 вращения расположены под грузовой платформой 2 и имеют ведущие катки 20 с фрикционной поверхностью, которые взаимодействуют с кольцевой фрикционной поверхностью 21, выполненной на нижней плоскости грузовой платформы (см. фиг. 8 и 11). Опорные катки 18, центрирующие катки 19 и приводы 3 вращения установлены на кольцевой раме 22. Привод 3 вращения содержит электродвигатель 23, муфту - тормозной барабан 24, тормоз 25, включающий соленоид с тормозным элементом, редуктор 26, ведущую звездочку 27, цепь 28 и ведомую звездочку 29, выполненную заодно с ведущим катком 20. Привод смонтирован на основании 30, установленном на качающейся опоре 31, ответная часть которой 32 жестко крепится к раме 22. Поджим ведущего катка 20 к фрикционной поверхности 21 грузовой платформы 2 осуществляется при помощи пружинного пригруза 33, осевой стержень которого 34 жестко крепится к раме 22. The cargo platform 2 is mounted horizontally on four track rollers 18 and its position is fixed by four centering rollers 19 interacting with the inner end surface of the cargo platform (see Fig. 8. 9 and 10). Two rotation drives 3 are located under the loading platform 2 and have driving rollers 20 with a friction surface that interact with the annular friction surface 21 made on the lower plane of the loading platform (see Figs. 8 and 11). Track rollers 18, centering rollers 19 and rotation drives 3 are mounted on an annular frame 22. The rotation drive 3 comprises an electric motor 23, a clutch - a brake drum 24, a brake 25 including a solenoid with a brake element, a gearbox 26, a drive sprocket 27, a chain 28 and a driven an asterisk 29, made integral with the drive roller 20. The drive is mounted on a base 30 mounted on a swinging support 31, the counterpart of which 32 is rigidly attached to the frame 22. The drive roller 20 is pressed to the friction surface 21 of the loading platform 2 using a spring a load 33, the axial shaft of which 34 is rigidly attached to the frame 22.

На внешних боковых поверхностях блока излучателя тепловых нейтронов 5, обращенных в проходы тоннеля 1, размещена радиационная защита 35. Для возможности осуществления останова секции 9 в зоне контроля в конструкцию устройства введен конечный выключатель (на чертежах не показан), который установлен на границе зоны контроля (например, на внутренней поверхности наружной стенки 16 тоннеля 1), а исполнительный орган (например, металлическая пластина, входящая в зазор конечного выключателя электромагнитного или индукционного типа) - на поперечных отражателях. On the outer side surfaces of the block of thermal neutron emitter 5 facing the passages of the tunnel 1, radiation protection 35 is placed. To enable the section 9 to be stopped in the control zone, a limit switch (not shown) is installed in the device design, which is installed on the border of the control zone ( for example, on the inner surface of the outer wall 16 of tunnel 1), and the actuator (for example, a metal plate included in the gap of the end switch of an electromagnetic or induction type) on the transverse reflectors.

В качестве источника 13 быстрых нейтронов применен закрытый радионуклидный источник калифорний-252. Материал замедлителя и отражателя нейтронов - полиэтилен, поглотителей нейтронов - поли- этилен с бором, поглотителей гамма-излучения - свинец или сталь. Ограничительная стенка 11 выполнена из текстолита или стеклотекстолита, грузовая платформа 2 - из листового стеклотекстолита (малопоглощающие тепловые нейтроны материалы). A closed radionuclide source California-252 was used as a source of 13 fast neutrons. The material of the neutron moderator and reflector is polyethylene, neutron absorbers are polyethylene with boron, and gamma radiation absorbers are lead or steel. The boundary wall 11 is made of textolite or fiberglass, the loading platform 2 is made of sheet fiberglass (low-absorbing thermal neutrons materials).

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Исходное состояние устройства в произвольный момент времени, совпадающий с окончанием процесса измерения гамма-излучения (см. фиг. 12):
контролируемые предметы 10 загружены в секции 9 I-VI;
секции 9 II-VI находится в тоннеле, секции I и VII - вне его;
предметы, загруженные в секции I, II и III должны быть подвергнуты контролю, а находящиеся в секциях IV, V и VI - прошли контроль.The proposed device operates as follows. The initial state of the device at an arbitrary point in time, coinciding with the end of the process of measuring gamma radiation (see Fig. 12):
controlled items 10 are loaded into sections 9 I-VI;
sections 9 II-VI are in the tunnel, sections I and VII are outside it;
items loaded in sections I, II and III must be subjected to control, while those in sections IV, V and VI must pass control.

В момент окончания измерения аппаратурой обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации вырабатывается сигнал, обеспечивающий подачу напряжения на электродвигатели 23 приводов вращения 3 грузовой платформы 2. Вращение вала электродвигателя 23 через муфту 24, редуктор 26 и ведущую звездочку 27 приводит во вращение ведомую звездочку 29 посредством цепи 28. Вследствие этого ведущий каток 20, выполненный заодно с ведомой звездочкой 29, за счет фрикционного сцепления с кольцевой фрикционной поверхностью 21, выполненной на нижней плоскости грузовой платформы 2, приводит последнюю во вращение по опорным каткам 18 в направлении по часовой стрелке, при этом центрирующие катки 19 предотвращают какое-либо смещение грузовой платформы 2 от оси ее вращения. At the end of the measurement by the processing equipment of the information received from the gamma radiation detection units, a signal is generated that provides voltage to the electric motors 23 of the rotation drives 3 of the loading platform 2. The rotation of the motor shaft 23 through the coupling 24, the gearbox 26 and the drive sprocket 27 drives the driven sprocket 29 through the chain 28. As a result, the drive roller 20, made integral with the driven sprocket 29, due to friction engagement with the annular friction surface 21, made on the lower plane of the loading platform 2, causes the latter to rotate along the track rollers 18 in a clockwise direction, while the centering rollers 19 prevent any movement of the loading platform 2 from the axis of rotation.

Необходимая сила прижима ведущих катков 20 к фрикционной поверхности 21 и исключение проскальзывания обеспечиваются размещением привода вращения 3 на основании 30, установленном на качающейся опоре 31, в совокупности с пружинным пригрузом 33, который регулирует силу прижима. Вращение грузовой платформы 2 происходит до момента срабатывания конечного выключателя (на фиг. не показан), когда секция 9 N III войдет в зону контpоля (см. фиг. 13) и контролируемый предмет, загруженный в эту секцию, окажется в поле тепловых нейтронов, сформированном блоком 5 излучателя тепловых нейтронов и отражателями 6, 7 и 8. The necessary clamping force of the driving rollers 20 to the friction surface 21 and the prevention of slippage are provided by placing the rotation drive 3 on the base 30 mounted on the swinging support 31, in conjunction with the spring load 33, which controls the clamping force. The rotation of the loading platform 2 occurs until the limit switch trips (not shown in FIG.), When section 9 N III enters the control zone (see FIG. 13) and the controlled object loaded into this section is in the thermal neutron field formed block 5 of the emitter of thermal neutrons and reflectors 6, 7 and 8.

Срабатывание конечного выключателя открывает канал аппаратуры для регистрации импульсов от вторичного гамма-излучения с энергией гамма-квантов 10,8 МэВ блоками детектирования 4, поступающих в результате взаимодействия тепловых нейтронов с азотом, содержащимся в ВВ (в случае наличия его среди содержимого контролируемого предмета). В течение времени измерения поступающая с блоков детектирования гамма-излучения инфор- мация накапливается в аппаратуре ее обработки. Одновременно в течение времени измерения в секцию N VII загружается предмет, подлежащий контролю на наличие в нем ВВ, а из секции N VI выгружается предмет, ранее прошедший контроль (см. фиг. 13). The operation of the limit switch opens the equipment channel for detecting pulses from secondary gamma radiation with gamma quanta energy of 10.8 MeV by detection units 4, resulting from the interaction of thermal neutrons with nitrogen contained in the explosive (if it is present among the contents of the controlled object). During the measurement time, information coming from the gamma-ray detection units is accumulated in the processing equipment. At the same time, during the measurement time, an object to be checked for the presence of explosives in it is loaded into section N VII, and an object that has previously passed control is unloaded from section N VI (see Fig. 13).

По окончании процесса измерения аппаратурой по заданному алгоритму осуществляется анализ и обработка поступившей информации и формируется решение о наличии или отсутствии ВВ с отображением его на световом табло или дисплее. Одновременно с окончанием процесса измерения аппаратурой обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации вырабатывается сигнал, обеспечивающий подачу напряжения на электродвигатели 23 приводов вращения 3 грузовой платформы 2, и в дальнейшем работа устройства осуществляется в порядке, описанном выше. At the end of the measurement process by the equipment according to a given algorithm, the received information is analyzed and processed and a decision is made on the presence or absence of explosives with its display on a light board or display. Simultaneously with the end of the measurement process by the processing equipment of the information received from the gamma-ray detection units, a signal is generated that provides voltage to the electric motors 23 of the rotation drives 3 of the loading platform 2, and then the device is operated in the manner described above.

Для принятой конструкции устройства: наружный диаметр кругового тоннеля - около 4 м, внутренний - около 2 м; высота тоннеля в месте расположения блока излучателя тепловых нейтронов и блоков детектирования гамма-излучения - около 2 м, остальной части тоннеля - около 1,2 м; число секций для размещения контролируемых предметов 7; размеры зоны контроля 450 х 650 х 850 мм; толщина стенок и потолка тоннеля из блоков борированного полиэтилена от 200 до 400 мм; толщина радиационной защиты, установленной на боковых поверхностях блока излучателя тепловых нейтронов 60 мм свинца; источник быстрых нейтронов - калифорний-252 с потоком нейтронов 2˙10⁸ нейтрон/с (плотность потока тепловых нейтронов в зоне контроля, сформированного описанным блоком излучателя - 10⁴нейтрон/см²˙с - получена экспериментальным путем на макете устройства); расчетная производительность устройства - 360 единиц багажа/ч, получены следующие результаты.For the accepted design of the device: the outer diameter of the circular tunnel is about 4 m, the inner is about 2 m; the height of the tunnel at the location of the thermal neutron emitter unit and the gamma radiation detection units is about 2 m, the rest of the tunnel is about 1.2 m; number of sections for placement of controlled items 7; dimensions of the control zone 450 x 650 x 850 mm; wall and ceiling thickness of the tunnel of borated polyethylene blocks from 200 to 400 mm; the thickness of the radiation protection installed on the side surfaces of the thermal neutron emitter block is 60 mm of lead; the source of fast neutrons is California-252 with a neutron flux of 2 × 10 ⁸ neutrons / s (the density of the thermal neutron flux in the control zone formed by the described emitter block — 10 ⁴ neutrons / cm ² · s — was obtained experimentally on the device’s model); the estimated productivity of the device is 360 units of baggage / h, the following results are obtained.

Максимальная мощность эквивалентной дозы излучения в необслуживаемой зоне устройства:
вплотную к внешней поверхности тоннеля 1 мбэр/ч (в месте размещения блока излучателя тепловых нейтронов); на расстоянии 1 м от нее - 0,1 мбэр/ч (там же), что соответственно в 10 и 3 раза меньше значений, регламентированных НРБ-76/87 для радионуклидных приборов.Maximum equivalent dose rate in the unattended area of the device:
close to the outer surface of the tunnel 1 mbar / h (at the location of the block of thermal neutron emitter); at a distance of 1 m from it - 0.1 mber / h (ibid.), which is 10 and 3 times less than the values regulated by NRB-76/87 for radionuclide devices, respectively.

Максимальная мощность эквивалентной дозы излучения в месте загрузки-выгрузки контролируемых предметов составляет от менее, чем 0,01 мбэр/ч, до 0,02 мбэр/час. The maximum power of the equivalent dose of radiation at the place of loading and unloading of controlled objects is from less than 0.01 mbar / h to 0.02 mbar / hour.

В соответствии с этим:
доза излучения, получаемая при эксплуатации заявляемого устройства персоналом категории Б за календарный год (2000 рабочих часов), составляет от 20 до 40 мбэр, что в 5-10 раз меньше, чем соответствующая величина, приведенная в описании аналога устройства,
доза излучения, получаемая при досмотре владельцами контролируемых предметов за время 10 мин (что принято с большим коэффициентом запаса), составляет от 2˙10^-3 до 4˙10^-3 мбэр; принимая во внимание, что на высоте 10 тыс. см мощность дозы космического излучения составляет около 0,35 мбэр/час, то доза, получаемая, например, авиапассажирами при досмотре багажа с их участием при помощи заявляемого устройства, составит 0,4% от дозы, которую они получат при трехчасовом полете на этой высоте.Regarding this:
the radiation dose received during the operation of the claimed device by category B personnel for a calendar year (2000 working hours) is from 20 to 40 mber, which is 5-10 times less than the corresponding value given in the description of the analogue device,
the radiation dose received in the inspection owners controlled items during 10 minutes (which is taken with a large safety factor) is from 2˙10 ^-3 to 4˙10 ^-3 mrem; taking into account that at an altitude of 10 thousand cm the dose rate of cosmic radiation is about 0.35 mber / hour, the dose received, for example, by air passengers when inspecting baggage with their participation using the inventive device, will be 0.4% of the dose which they will receive during a three-hour flight at this altitude.

Таким образом, приведенные результаты проработок и расчетов, выполненных на предприятии, подтверждают достижение технического результата при осуществлении заявляемого изобретения. Thus, the results of studies and calculations performed at the enterprise confirm the achievement of the technical result in the implementation of the claimed invention.

Claims

1. DEVICE FOR DETECTING EXPLOSIVES IN CONTROLLED OBJECTS, PREFERREDLY IN AIRBAGAGE, including a thermal neutron emitter located in a radiation-shielding casing containing a fast neutron source and moderator, gamma radiation detecting devices, cargo reflectors, transport reflectors a platform divided into sections formed by vertical plate-like reflectors of thermal neutrons for the placement of controlled objects c, and equipment for processing information received from gamma radiation detection units, characterized in that the casing is made in the form of an open ring tunnel, U-shaped in vertical section, from neutron and gamma radiation absorbing materials, the means for transporting controlled objects is made in the form located in the annular channel, a circular annular platform with a drive for its rotation, while the vertical reflectors are parallel to each other and to the plane of symmetry of the sections passing through the axis etria of the annular platform, and are rigidly fixed on it, the thermal neutron emitter and the detection unit are located respectively below and above the section located diametrically opposite to the open part of the annular tunnel, and the height of the tunnel at the location of the detection unit is greater than the height of the rest of the tunnel by an amount exceeding the length of the unit of detection, the thermal neutron emitter is made in the form of a block with the gamma radiation detection blocks facing neutrons to it with a surface whose area is not larger than the area of the base of the section for placing controlled objects, the length L of the tunnel is selected from the relations
L ≅ πD

1-

; ;
l ≅ πD

1-

,,
where l is the length of the inner wall of the tunnel;
D is the diameter of the outer wall of the channel;
d is the diameter of the inner wall of the channel;
n is the number of sections for placement of controlled objects, and additional neutron reflectors are installed in the tunnel in its walls between the neutron-emitting surface of the emitter block and the plane of the ends of the sensitive elements of the detection blocks.

2. The device according to p. 1, characterized in that the transportation means is equipped with support and centering rollers, while the load platform is mounted horizontally on the supporting rollers, and the centering rollers interact with its inner end surface.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that on the lower plane of the cargo platform an annular friction surface is made.

4. The device according to p. 3, characterized in that the drives of rotation of the cargo platform are installed under it and have drive rollers with a friction surface, designed to interact with the friction surface of the cargo platform.

5. The device according to claim 1, characterized in that the thermal neutron emitter unit is provided with radiation protection in the form of neutron and gamma radiation absorbing units located on its outer side surfaces facing the tunnel aisles.