[go: up one dir, main page]

RU2364890C1 - Method for detection of nuclear materials and radioactive substances - Google Patents

Method for detection of nuclear materials and radioactive substances Download PDF

Info

Publication number
RU2364890C1
RU2364890C1 RU2008103695/28A RU2008103695A RU2364890C1 RU 2364890 C1 RU2364890 C1 RU 2364890C1 RU 2008103695/28 A RU2008103695/28 A RU 2008103695/28A RU 2008103695 A RU2008103695 A RU 2008103695A RU 2364890 C1 RU2364890 C1 RU 2364890C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detection
radiation
metal
metal detector
current
Prior art date
Application number
RU2008103695/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Леонидович Федяев (RU)
Сергей Леонидович Федяев
Владимир Станиславович Миткевич (RU)
Владимир Станиславович Миткевич
Вячеслав Семёнович Минеев (RU)
Вячеслав Семёнович Минеев
Валерий Александрович Рудниченко (RU)
Валерий Александрович Рудниченко
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал"
Priority to RU2008103695/28A priority Critical patent/RU2364890C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364890C1 publication Critical patent/RU2364890C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics, nuclear physics.
SUBSTANCE: invention is related to the field of radioactive substances and nuclear materials detection in case of their unauthorised transportation by individuals through controlled space. Method includes usage of pedestrian radiation monitor of gamma-radiation, and also radiation channel with scintillating detection units for detection of nuclear materials and radioactive substances, metal detector for detection of metal objects, presence sensor for detection of human being presence in controlled space, electronic processing unit and control and indication panel, which differs by the fact that prior to beginning of objects control, initial detection threshold T0 of metal detector is introduced from control and indication panel, which corresponds to selected threshold mass of searched metal object, and initial values of counting speed from background radiation nok, registered by each of scintillating detection units, then for each scintillating detection unit in sliding time window of fixed duration, current counting speeds are identified from background radiation nbr, current values of parametre are calculated TK=T0-(nok/nbr)0.5, and minimum of them is accepted as current threshold Tc for metal detector detection. Current value of amplitude of signal Um, registered by metal detector, is compared to Tc, if Um>Tc, then decision is made on detection of searched metal object, otherwise decision is made on non-detection.
EFFECT: expansion of application field of radiation monitor of gamma-radiation and improvement of its alarm reliability.
4 dwg

Description

Изобретение - способ обнаружения ядерных материалов и радиоактивных веществ - относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области регистрации радиоактивных излучений ядерных материалов и радиационно опасных веществ, причём наиболее эффективно он может быть использован для регистрации радиоактивных излучений при перемещении через контролируемое пространство с помощью различных объектов (например человеком) ядерных материалов и радиационно опасных веществ, а также для контроля радиационной обстановки окружающей среды.The invention - a method for detecting nuclear materials and radioactive substances - relates to the field of environmental protection, and more specifically to the field of registration of radioactive emissions of nuclear materials and radiation hazardous substances, and most effectively it can be used to register radioactive emissions when moving through a controlled space using various objects (for example, by man) of nuclear materials and radiation hazardous substances, as well as for monitoring the radiation environment.

Известно устройство для обнаружения радиоактивных ядерных материалов (см. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2129289), несанкционированно перемещаемых через проходные и контрольно-пропускные пункты таможен и других объектов народно-хозяйственного назначения.A device for detecting radioactive nuclear materials (see. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2129289), unauthorized moving through checkpoints and checkpoints of customs and other objects of national economic purpose.

Известное устройство включает блок детектирования гамма-излучения, датчик присутствия объекта в контролируемой зоне, блок детектирования нейтронного излучения, датчик вскрытия, контроллер обработки информации, блок сигнализации, блок электропитания и пульт управления.The known device includes a gamma radiation detection unit, an object presence sensor in a controlled area, a neutron radiation detection unit, an autopsy sensor, an information processing controller, an alarm unit, an electrical power unit and a control panel.

Данное устройство имеет пониженную пороговую чувствительность блока детектирования нейтронного излучения относительно блока детектирования гамма-излучения, причиной чего являются фундаментальные физические процессы, сопровождающие распад ядерного материала. Так ядерный материал из 239Pu массой 1 г как источник гамма-излучения и потока нейтронов эквивалентен по гамма-излучению источнику из 137Cs с активностью 170 кБк, а по нейтронному излучению - источнику из 252Cf с потоком нейтронов 0,60×102 c-1 (см. ГОСТ Р 51635-2000, с.28-29), т.е. количество испускаемых им в единицу времени гамма-квантов превышает более чем в 1000 раз количество испускаемых нейтронов. В связи с этим пороги обнаружения блоков детектирования гамма-излучения и нейтронов рассматриваемого устройства сильно отличаются друг от друга. Эта особенность радиационных мониторов ядерных материалов нашла отражение в ГОСТ Р 51635-2000 (с.4-5), где, например, указано, что если порог обнаружения пешеходного монитора по гамма-излучению составляет 1 г 239Pu, то по нейтронному излучению (согласно ГОСТ Р 51635-2000, с.4-5) достаточно, чтобы он равнялся 250 г.This device has a reduced threshold sensitivity of the neutron radiation detection unit relative to the gamma radiation detection unit, which is caused by fundamental physical processes accompanying the decay of nuclear material. So, nuclear material of 239 Pu with a mass of 1 g as a source of gamma radiation and neutron flux is equivalent in gamma radiation to a source of 137 Cs with an activity of 170 kBq, and for neutron radiation is equivalent to a source of 252 Cf with a neutron flux of 0.60 × 10 2 c -1 (see GOST R 51635-2000, p. 28-29), i.e. the number of gamma rays emitted by it per unit time exceeds more than 1000 times the number of emitted neutrons. In this regard, the detection thresholds of the gamma-ray and neutron detection units of the device under consideration are very different from each other. This feature of radiation monitors of nuclear materials is reflected in GOST R 51635-2000 (p.4-5), where, for example, it is indicated that if the detection threshold of a pedestrian monitor by gamma radiation is 1 g 239 Pu, then by neutron radiation (according to GOST R 51635-2000, pp. 4-5) it is enough that it is equal to 250 g.

В связи с этим известное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что используемый им способ не позволяет регистрировать ядерный материал, масса которого меньше порога обнаружения блока детектирования нейтронного излучения и который перемещается в металлическом контейнере (пенале), например стальном или свинцовом, экранирующим его гамма-излучение.In this regard, the known device has the disadvantage that its method does not allow detecting nuclear material whose mass is less than the detection threshold of the neutron radiation detection unit and which moves in a metal container (case), for example, steel or lead, screening its gamma -radiation.

Известен портальный радиационный монитор (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2191408), предназначенный для регистрации и идентификации радионуклидов при перемещении через монитор с помощью различных объектов ядерных материалов и радиационно опасных веществ, а также для контроля окружающей среды.Known portal radiation monitor (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2191408), designed for registration and identification of radionuclides when moving through the monitor using various objects of nuclear materials and radiation hazardous substances, as well as for environmental control.

Известный портальный радиационный монитор включает двухстоечный портал с расположенными в нём датчиками обнаружения объекта, сцинтилляционными детекторами и спектрометрическими усилителями, а также электронную систему обработки сигналов, блок световой и звуковой сигнализации. Каждый сцинтилляционный детектор состоит из пластикового сцинтиллятора, соединённого с преобразователем световых сигналов в электрические, снабжённым высоковольтным источником питания. Пластиковый сцинтиллятор представляет собой прямоугольный блок не менее чем 10000 см3, один из концов которого выполнен плоским, а другой - в форме сужающейся пирамиды, переходящей своей верхней частью в цилиндр.The well-known portal radiation monitor includes a two-rack portal with located object detection sensors, scintillation detectors and spectrometric amplifiers, as well as an electronic signal processing system, a light and sound alarm unit. Each scintillation detector consists of a plastic scintillator connected to a light to electric converter, equipped with a high-voltage power source. A plastic scintillator is a rectangular block of not less than 10,000 cm 3 , one of the ends of which is made flat and the other in the form of a tapering pyramid, turning its upper part into a cylinder.

Известный портальный радиационный монитор имеет недостаток, заключающийся в том, что используемый им способ не позволяет регистрировать ядерные материалы, перемещаемые в металлических контейнерах (пеналах), экранирующих гамма-излучение.The known portal radiation monitor has the disadvantage that the method used by it does not allow detecting nuclear materials transported in metal containers (cases) that shield gamma radiation.

Наиболее близкий по технической сущности к заявляемому способ используется в устройстве для обнаружения ядерных материалов при несанкционированном перемещении их отдельными лицами через контролируемое пространство (см. заявку на изобретение RU 96102644).The closest in technical essence to the claimed method is used in a device for detecting nuclear materials during unauthorized movement of individuals through a controlled space (see patent application RU 96102644).

Известное устройство включает блоки детектирования гамма-излучения, сигнализаторы присутствия лиц в контролируемом пространстве, аппаратуру обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации и формирования сигнала о превышении установленного уровня гамма-излучения, а также металлодетектор для формирования сигнала о превышении установленной массы перемещаемых через контролируемое пространство металлических предметов.The known device includes blocks for detecting gamma radiation, indicators of the presence of persons in a controlled space, equipment for processing information received from the blocks for detecting gamma radiation, and generating a signal about exceeding a set level of gamma radiation, as well as a metal detector for generating a signal about exceeding a set mass of moving through a controlled space of metal objects.

Устройство работает следующим образом. После включения устройства в сеть и программной проверки его исправности начинается одновременное измерение фона всеми блоками детектирования гамма-излучения. Измерение производится на последовательных временных интервалах длительностью Тф. После каждого измерения вычисляется скользящее среднее для скорости счёта импульсов от фонового излучения по каждому блоку детектирования - nфк и по их сумме - nфс.The device operates as follows. After the device is connected to the network and a software check of its serviceability begins, the simultaneous measurement of the background by all gamma radiation detection units begins. The measurement is made at consecutive time intervals of duration T f . After each measurement, a moving average is calculated for the count rate of the pulses from the background radiation for each detection unit — n fc and their total — n fs .

При входе лица под арку устройства измерение фона прерывается и начинается измерение всеми блоками детектирования гамма-излучения "эффекта" - числа импульсов Nэк, поступающих от каждого блока детектирования. При выходе лица из-под арки устройства измерение числа импульсов Nэк прекращается и возобновляется измерение фона.When a person enters the arch of the device, the background measurement is interrupted and the measurement by all gamma-ray detection units of the "effect" begins - the number of pulses N eq coming from each detection unit. When a person leaves the arch of the device, the measurement of the number of pulses N ek stops and the background measurement resumes.

Далее аппаратурой обработки по заранее введённой программе производится автоматическое вычисление:Further, the processing equipment according to a previously entered program performs automatic calculation:

- времени нахождения лица в контролируемом пространстве tэ,- the time spent by the person in a controlled space t e

- суммы числа импульсов от всех блоков детектирования Nэс;- the sum of the number of pulses from all detection units N es ;

- пороговых значений числа импульсов эффекта, соответствующих установленным значениям вероятности правильного обнаружения Р=0,95 и вероятности ложной тревоги Рлт=0,0001 -- threshold values of the number of effect pulses corresponding to the established values of the probability of correct detection P = 0.95 and the probability of false alarm P lt = 0.0001 -

Nпк=nфк·tэ+3,9·(nфк·tэ)0,5+2 для каждого блока детектирования,N pc = n fk · t e + 3.9 · (n fk · t e ) 0.5 +2 for each detection unit,

Nпс=nфс·tэ+3,9·(nфс·tэ)0,5+2 для суммы показаний всех блоков детектирования.N ps = n fs · t e + 3.9 · (n fs · t e ) 0.5 +2 for the sum of the readings of all detection units.

После этого производится проверка условий:After that, the conditions are checked:

Nэк>Nпк,N ec > N pc

Nэс>Nпс.N es > N ps .

Если хотя бы одно из этих условий выполняется, то формируется сигнал на срабатывание сигнализации и выдаётся сообщение ТРЕВОГА! ЯДЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ! Если же ни одно из вышеприведённых условий не выполняется, то срабатывания сигнализации не происходит.If at least one of these conditions is fulfilled, an alarm signal is generated and an ALARM message is issued! NUCLEAR MATERIAL! If none of the above conditions is met, then the alarm does not occur.

Одновременно с обнаружением ядерных материалов по испускаемому ими гамма-излучению лицо, находящееся в контролируемом пространстве, подвергается контролю на наличие у него металлических предметов с помощью металлодетектора. Если масса металлических предметов у контролируемого лица превышает установленное пороговое значение, что может быть, например, в том случае, если лицо пытается вынести с территории объекта экранированный металлом ядерный материал, то формируется сигнал на срабатывание сигнализации и выдаётся сообщение ТРЕВОГА! МЕТАЛЛ! Если масса металлических предметов у контролируемого лица не превышает установленного порогового значения, то срабатывания сигнализации не происходит.Simultaneously with the detection of nuclear materials by the gamma radiation emitted by them, a person in a controlled space is subject to monitoring for the presence of metal objects with a metal detector. If the mass of metal objects from the controlled person exceeds the set threshold value, which can be, for example, if the person tries to remove nuclear material shielded from metal from the object’s territory, an alarm is generated and an ALARM message is issued! METAL! If the mass of metal objects from the controlled person does not exceed the established threshold value, then the alarm does not occur.

Недостатком способа, используемым известным устойством для обнаружения ядерных материалов при несанкционированном перемещении их отдельными лицами через контролируемое пространство, является отсутствие автоматической адаптации порога обнаружения металлодетектора в зависимости от текущих значений фонового излучения, регистрируемых блоками детектирования гамма-излучения, что снижает вероятность обнаружения ядерных материалов, перемещаемых в металлических контейнерах (пеналах), экранирующих гамма-излучение.The disadvantage of the method used by the known device for detecting nuclear materials during unauthorized movement by individuals through a controlled space is the lack of automatic adaptation of the detection threshold of the metal detector depending on the current values of the background radiation detected by the gamma radiation detection units, which reduces the likelihood of detecting nuclear materials transported in metal containers (pencil cases) that shield gamma radiation.

Рассмотрим пример. Пусть порог обнаружения металлодетектора установлен равным 300 г, текущее значение скорости счёта импульсов от фонового излучения nфк=64 имп/с, число импульсов эффекта от образца ядерного материала из 235U составляет 60 имп/с (Nэк=nфк+60=124 имп/с) и tэ=1 с. Тогда Nпк=97 имп/с, условие Nэк>Nпк выполняется и ядерный материал будет зарегистрирован.Consider an example. Let the detection threshold of the metal detector be set to 300 g, the current value of the counting rate of pulses from the background radiation n fk = 64 imp / s, the number of impulses of the effect of a sample of nuclear material from 235 U is 60 imp / s (N ek = n fk + 60 = 124 imp / s) and t e = 1 s. Then N pc = 97 pulses / s, the condition N ec > N pc is satisfied and nuclear material will be registered.

Пусть теперь текущее значение скорости счёта импульсов от фонового излучения возросло до величины nфк=100 имп/с, что, например, может быть вызвано преднамеренными действиями путём скрытного размещения на контрольном пункте специального источника гамма-излучения. Тогда Nпк=141 имп/с, а Nэк=nфк+60=160 имп/с. При этом, по-прежнему, условие Nэк>Nпк выполняется и ядерный материал будет зарегистрирован. Однако от того же ядерного материала, но помещённого в стальной контейнер массой менее порога обнаружения (например, 260 г) и с толщиной стенки 8,4 мм число импульсов эффекта уменьшится в 1,5 раза (см. Кимель Л.Р., Машкович В.П. Защита от ионизирующих излучений. Справочник. Изд.2. М.: Атомиздат, 1972., с.148, таблица 4.30, для энергии 235U, которая равна 0,185 МэВ) и составит 40 имп/с. Тогда получим Nпк=141 имп/с, a Nэк=nфк+40=140 имп/с. При этом условие Nэк>Nпк уже не выполняется и ядерный материал не будет зарегистрирован блоком детектирования гамма-излучения. Он также не будет зарегистрирован и металлодетектором, поскольку масса контейнера 260 г меньше установленного порога обнаружения.Now let the current value of the pulse counting rate from the background radiation increase to n fk = 100 pulses / s, which, for example, can be caused by deliberate actions by covertly placing a special gamma radiation source at a checkpoint. Then N pc = 141 pulse / s, and N Ek = n FC + 60 = 160 pulse / s. In this case, as before, the condition N ec > N pc is satisfied and nuclear material will be registered. However, from the same nuclear material, but placed in a steel container weighing less than the detection threshold (for example, 260 g) and with a wall thickness of 8.4 mm, the number of effect pulses will decrease by 1.5 times (see Kimel L.R., Mashkovich V .P. Protection against ionizing radiation. Handbook. Ed. 2. M .: Atomizdat, 1972., p.148, table 4.30, for an energy of 235 U, which is equal to 0.185 MeV) and will be 40 imp / s. Then we get N pc = 141 pulse / s, and N Ek = n fk + 40 = 140 pulse / s. In this case, the condition N ek > N pc is no longer fulfilled and the nuclear material will not be registered by the gamma radiation detection unit. It will also not be detected by a metal detector, since the mass of the container is 260 g less than the set detection threshold.

Преимуществом заявляемого способа обнаружения ядерных материалов и радиоактивных веществ является расширение области применения и повышение его сигнализационной надёжности.The advantage of the proposed method for the detection of nuclear materials and radioactive substances is to expand the scope and increase its signaling reliability.

Указанные преимущества достигаются за счёт того, что заявляемый способ обнаружения ядерных материалов и радиоактивных веществ включает использование пешеходного радиационного монитора гамма-излучения, содержащего три физических канала регистрации (радиационный для обнаружения ядерных материалов и радиоактивных веществ, металлодетектор для обнаружения металлических предметов и датчик присутствия для обнаружения присутствия человека в контролируемой зоне), электронный блок обработки и пульт управления и индикации.These advantages are achieved due to the fact that the inventive method for detecting nuclear materials and radioactive substances involves the use of a pedestrian radiation monitor of gamma radiation containing three physical recording channels (radiation for detecting nuclear materials and radioactive substances, a metal detector for detecting metal objects and a presence detector for detecting human presence in the controlled area), an electronic processing unit and a control and display panel.

Радиационный канал содержит блоки детектирования сцинтилляционные, снабжённые высоковольтными источниками питания.The radiation channel contains scintillation detection units equipped with high-voltage power supplies.

Металлодетектор содержит две индукционные катушки, представляющие собой плоские многовитковые индукционные рамки специальной конфигурации. Одна рамка является генераторной, вторая приёмной.The metal detector contains two induction coils, which are flat multi-coil induction frames of a special configuration. One frame is a generator, the second is a reception.

Датчик присутствия содержит ИК-излучатель и ИК-приёмник.The presence detector contains an infrared emitter and an infrared receiver.

Электронный блок обработки состоит из электронного модуля радиационного канала, электронного модуля металлодетектора, микропроцессорного модуля, звукового модуля и модуля питания.The electronic processing unit consists of an electronic module of the radiation channel, an electronic module of the metal detector, a microprocessor module, an audio module, and a power module.

Пульт управления и индикации представляет собой электронный блок, обеспечивающий возможность управления рабочими параметрами монитора, отображения текущей информации и выдачи световых и звуковых сигналов срабатывания.The control and display panel is an electronic unit that provides the ability to control the operating parameters of the monitor, display current information and issue light and sound actuation signals.

Отличительным признаком заявляемого способа является то, что микропроцессорный модуль электронного блока обработки формирует сигнал автоматической подстройки порога обнаружения металлодетектора в зависимости от текущих значений фонового излучения, регистрируемых блоками детектирования сцинтилляционными, а электронный модуль металлодетектора снабжён входом для приёма указанного сигнала.A distinctive feature of the proposed method is that the microprocessor module of the electronic processing unit generates a signal for automatically adjusting the detection threshold of the metal detector depending on the current values of background radiation recorded by the scintillation detection units, and the electronic module of the metal detector is equipped with an input for receiving the specified signal.

Заявляемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.The inventive method is illustrated by the drawings shown in figures 1-4.

На фиг.1 показан общий вид пешеходного радиационного монитора гамма-излучения в варианте с четырьмя блоками детектирования сцинтилляционными.Figure 1 shows a General view of a pedestrian radiation monitor of gamma radiation in the embodiment with four scintillation detection units.

На фиг.2 приведён разрез по А-А на фиг.1.Figure 2 shows a section along aa in figure 1.

На фиг.3 приведён разрез по Б-Б на фиг.1.Figure 3 shows a section along BB in figure 1.

На фиг.4 представлена блок-схема предлагаемого устройства.Figure 4 presents a block diagram of the proposed device.

Пешеходный радиационный монитор гамма-излучения состоит из генераторной панели 1, приёмной панели 2, верхней горизонтальной панели 3, электронного блока обработки 4 и пульта управления и индикации 5. Генераторная панель 1, приёмная панель 2 и верхняя горизонтальная панель 3 конструктивно образуют арку монитора.The pedestrian gamma radiation monitor consists of a generator panel 1, a receiving panel 2, an upper horizontal panel 3, an electronic processing unit 4 and a control and indication panel 5. The generator panel 1, a receiving panel 2 and an upper horizontal panel 3 constructively form the monitor arch.

Генераторная панель 1 состоит из блоков детектирования сцинтилляционных 6, высоковольтного источника питания 7, генераторной рамки 8 и ИК-излучателя 10.The generator panel 1 consists of scintillation detection units 6, a high-voltage power supply 7, a generator frame 8 and an infrared emitter 10.

Приёмная панель 2 состоит из блоков детектирования сцинтилляционных 6, высоковольтного источника питания 7, приёмной рамки 9 и ИК-приёмника 11.The receiving panel 2 consists of scintillation detection units 6, a high-voltage power supply 7, a receiving frame 9, and an IR receiver 11.

Электронный блок обработки 4 состоит из электронного модуля радиационного канала 12, электронного модуля металлодетектора 13, микропроцессорного модуля 14, звукового модуля 15 и модуля питания 16.The electronic processing unit 4 consists of an electronic module of the radiation channel 12, an electronic module of the metal detector 13, a microprocessor module 14, an audio module 15, and a power module 16.

Пешеходный радиационный монитор гамма-излучения работает следующим образом.Pedestrian gamma radiation monitor operates as follows.

После подачи сетевого напряжения модуль питания 16 и высоковольтные источники питания 7 начинают вырабатывать напряжения, необходимые для функционирования всех электронных узлов монитора. Микропроцессорный модуль 14 производит контроль работоспособности узлов монитора и подсчёт количества импульсов фона во временном окне длительностью Тф по каждому блоку детектирования 6. После проверки и первичного набора фона монитор сообщает о готовности к работе путём зажигания светового индикатора ГОТОВ на пульте управления и индикации 5. По команде с пульта управления и индикации 5 производится запоминание в памяти микропроцессорного модуля 14 первичных значений скорости счёта импульсов по каждому блоку детектирования 6, которые далее используются в качестве опорных значений скорости счёта nок. Подсчёт фона далее продолжается в скользящем временном окне длительностью Тф и вычисляются скользящие средние значения для скорости счёта импульсов nфк от фонового излучения по каждому блоку детектирования 6. По команде с пульта управления и индикации 5 производится ввод и запоминание в памяти микропроцессорного модуля 14 первоначального порога обнаружения металлодетектора П0, соответствующего пороговой массе металлического предмета поиска.After applying the mains voltage, the power module 16 and high-voltage power sources 7 begin to generate the voltages necessary for the functioning of all electronic components of the monitor. The microprocessor module 14 monitors the health of the monitor nodes and counts the number of background pulses in a time window of duration T f for each detection unit 6. After checking and initial background dialing, the monitor indicates that it is ready for operation by lighting the READY indicator on the control and display panel 5. By command from the control panel and display 5 is stored in the memory of the microprocessor module 14 of the primary values of the pulse counting speed for each detection unit 6, which These are used as reference values for the counting speed n approx . The background calculation is then continued in a sliding time window of duration T f and moving average values are calculated for the pulse count rate n f from the background radiation for each detection unit 6. By command from the control and display unit 5, the initial threshold is entered and stored in the microprocessor module 14 detecting a metal detector P 0 corresponding to a threshold mass of a metal subject of search.

При входе контролируемого лица под арку монитора происходит срабатывание датчика присутствия, измерение фона прерывается, значения nфк запоминаются и начинается измерение всеми блоками детектирования гамма-излучения "эффекта" - числа импульсов Nэк, поступающих от каждого блока детектирования. При выходе лица из-под арки монитора измерение числа импульсов Nэк прекращается и возобновляется измерение фона.When a controlled person enters the monitor’s arch, the presence sensor is triggered, the background measurement is interrupted, the values of n fc are remembered, and the measurement begins by all gamma-ray detection units of the “effect” - the number of pulses N eq coming from each detection unit. When a person leaves the arch of the monitor, the measurement of the number of pulses N ek stops and the background measurement resumes.

Далее микропроцессорный модуль 14 по заранее введённой программе производит автоматическое вычисление:Next, the microprocessor module 14 according to a previously entered program performs automatic calculation:

- времени нахождения лица в контролируемом пространстве tэ,- the time spent by the person in a controlled space t e

- пороговых значений числа импульсов эффекта, соответствующих установленным значениям вероятности правильного обнаружения Р=0,95 и вероятности ложной тревоги Рлт=0,0001 -- threshold values of the number of effect pulses corresponding to the established values of the probability of correct detection P = 0.95 and the probability of false alarm P lt = 0.0001 -

Nпк=nфк·tэ+3,9·(nфк·tэ)0,5+2 для каждого блока детектирования.N pc = n fk · t e + 3.9 · (n fk · t e ) 0.5 +2 for each detection unit.

После этого производится проверка условий:After that, the conditions are checked:

Nэк>Nпк для каждого блока детектирования.N ek > N pc for each detection unit.

Если хотя бы одно из этих условий выполняется, то формируется сигнал на срабатывание сигнализации и выдаётся сообщение ТРЕВОГА: ЯДЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ. Если же ни одно из вышеприведённых условий не выполняется, то срабатывания сигнализации не происходит.If at least one of these conditions is fulfilled, an alarm signal is generated and the ALARM: NUCLEAR MATERIAL message is issued. If none of the above conditions is met, then the alarm does not occur.

Одновременно с обнаружением ядерных материалов по испускаемому ими гамма-излучению лицо, находящееся в контролируемом пространстве, подвергается контролю на наличие у него металлических предметов с помощью металлодетектора путём регистрации амплитуды сигнала Uм, создаваемого металлическими предметами на его выходе. При этом микропроцессорный модуль 14 вычисляет текущие значения параметра Пк0·(nок/nфк)0,5 для каждого блока детектирования, минимальное из которых принимается в качестве текущего порога обнаружения Пт металлодетектора.Simultaneously with the detection of nuclear materials by the gamma radiation emitted by them, a person in a controlled space is monitored for the presence of metal objects with a metal detector by recording the amplitude of the signal U m generated by metal objects at its output. In this case, the microprocessor module 14 calculates the current values of the parameter P k = P 0 · (n ok / n fk ) 0.5 for each detection unit, the minimum of which is taken as the current detection threshold P t of the metal detector.

После этого производится проверка условия Uмт, если оно выполняется, что может быть, например, в том случае, если лицо пытается вынести с территории объекта экранированный металлом ядерный материал, то формируется сигнал на срабатывание сигнализации и выдаётся сообщение ТРЕВОГА: МЕТАЛЛ. Если масса металлических предметов у контролируемого лица не превышает установленного порогового значения, то срабатывания сигнализации не происходит.After this, the condition U m > P t is checked, if it is satisfied, which can be, for example, if a person tries to remove nuclear material shielded from metal from the site, an alarm is generated and an ALARM: METAL message is issued. If the mass of metal objects from the controlled person does not exceed the established threshold value, then the alarm does not occur.

Рассмотрим работу монитора, используя приведённый выше пример.Consider the operation of the monitor using the above example.

Пусть первоначальный порог обнаружения металлодетектора установлен равным П0=300 г, опорное значение скорости счёта nок=64 имп/с, число импульсов эффекта от образца ядерного материала из 235U составляет 60 имп/с (Nэк=nфк+60=124 имп/с) и tэ=1 с. Пусть теперь текущее значение скорости счёта импульсов от фонового излучения возросло до величины nфк=100 имп/с и образец ядерного материала из 235U помещён в стальной контейнер массой 260 г с толщиной стенки 8,4 мм (такими параметрами обладает стальной контейнер в виде цилиндра, высота которого равна диаметру основания, а внутри имеется полость для размещения ядерного материала, причём полость имеет цилиндрическую форму высотой 20 мм и диаметром основания 20 мм). Число импульсов эффекта уменьшится в 1,5 раза и составит 40 имп/с. Тогда получим Let the initial detection threshold of the metal detector be set to P 0 = 300 g, the reference value of the counting speed n ok = 64 imp / s, the number of pulses of the effect of a sample of nuclear material from 235 U is 60 imp / s (N ec = n fk + 60 = 124 imp / s) and t e = 1 s. Now, let the current value of the pulse count rate from the background radiation increase to n fc = 100 pulses / s and a sample of nuclear material of 235 U is placed in a steel container weighing 260 g with a wall thickness of 8.4 mm (a steel container in the form of a cylinder has such parameters whose height is equal to the diameter of the base, and inside there is a cavity for accommodating nuclear material, and the cavity has a cylindrical shape with a height of 20 mm and a diameter of the base of 20 mm). The number of effect pulses will decrease by 1.5 times and amount to 40 pulses / s. Then we get

Nпк=141 имп/с, а Nэк=nфк+40=140 имп/с. При этом условие Nэк>Nпк не выполняется и ядерный материал не будет зарегистрирован блоком детектирования гамма-излучения.N pc = 141 pulses / s, and N ec = n FC + 40 = 140 pulses / s. In this case, the condition N ek > N pc is not satisfied and the nuclear material will not be registered by the gamma radiation detection unit.

В то же время, текущее значение порога обнаружения металлодектора будет равно Пк=240 г и, следовательно, контейнер будет зарегистрирован металлодетектором, поскольку его масса 260 г больше текущего порога обнаружения.At the same time, the current value of the detection threshold of the metal detector will be P k = 240 g and, therefore, the container will be registered by the metal detector, since its mass is 260 g more than the current detection threshold.

Claims (1)

Способ обнаружения ядерных материалов и радиоактивных веществ при несанкционированном перемещении их отдельными лицами через контролируемое пространство, включающий использование пешеходного радиационного монитора гамма-излучения, содержащего радиационный канал с сцинтилляционными блоками детектирования для обнаружения ядерных материалов и радиоактивных веществ по их гамма-излучению, металлодетектор для обнаружения металлических предметов, датчик присутствия для обнаружения присутствия человека в контролируемом пространстве, электронный блок обработки и пульт управления и индикации, отличающийся тем, что перед началом контроля объектов с пульта управления и индикации вводится начальный порог обнаружения металлодетектора П0, соответствующий выбранной пороговой массе металлического предмета поиска, и начальные значения скорости счета от фонового излучения nОК, зарегистрированные каждым из сцинтилляционных блоков детектирования, далее по каждому из сцинтилляционных блоков детектирования в скользящем временном окне фиксированной длительности определяются текущие значения скорости счета от фонового излучения nФК, вычисляются текущие значения параметра ПK0·(nОК/nФК)0,5 и минимальное из них принимается в качестве текущего порога ПТ обнаружения металлодетектора, после этого текущее значение амплитуды сигнала UM, регистрируемого металлодетектором, сравнивают с ПT, и если UMT, то принимают решение об обнаружении металлического предмета поиска, в противном случае принимают решение о необнаружении. A method for detecting nuclear materials and radioactive substances during unauthorized movement of individuals through a controlled space, including the use of a pedestrian gamma radiation monitor containing a radiation channel with scintillation detection units for detecting nuclear materials and radioactive substances by their gamma radiation, metal detector for detecting metal items, presence sensor for detecting human presence in a controlled space , an electronic processing unit and a control and display panel, characterized in that before starting the monitoring of objects from the control and display panel, an initial detection threshold of the metal detector P 0 is entered, corresponding to the selected threshold mass of the metal search object, and the initial values of the count rate from the background radiation n OK , registered by each of the scintillation detection blocks, then for each of the scintillation detection blocks in a moving time window of a fixed duration is determined tsya current values of the counting rate of radiation from background n FC are computed current parameter value P K = P 0 · (n QA / n FC) of 0.5 and a minimum one is taken as the current threshold detector detecting P T, then the current amplitude value the signal U M detected by the metal detector is compared with P T , and if U M > P T , then a decision is made to detect a metal subject of search, otherwise a decision is made about non-detection.
RU2008103695/28A 2008-02-06 2008-02-06 Method for detection of nuclear materials and radioactive substances RU2364890C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103695/28A RU2364890C1 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Method for detection of nuclear materials and radioactive substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103695/28A RU2364890C1 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Method for detection of nuclear materials and radioactive substances

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364890C1 true RU2364890C1 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008103695/28A RU2364890C1 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Method for detection of nuclear materials and radioactive substances

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364890C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011075941A1 (en) * 2009-12-24 2011-06-30 同方威视技术股份有限公司 Portable monitoring device for radioactive substance
RU2456638C1 (en) * 2011-03-29 2012-07-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of searching for and identifying ionising radiation sources
RU2798506C1 (en) * 2022-12-29 2023-06-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method for detecting nuclear fuel fragments and determining their parameters in nuclear reactor graphite blocks

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4509042A (en) * 1982-03-23 1985-04-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Portal radiation monitor
US5679956A (en) * 1995-04-14 1997-10-21 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation Enhanced vehicle radiation monitoring system and method
RU96102644A (en) * 1996-02-14 1998-06-10 Акционерное общество открытого типа Научно-технический центр "Ратэк" DEVICE FOR DETECTING NUCLEAR MATERIALS UNDER UNAUTHORIZED MOVEMENT OF THEIR INDIVIDUALS THROUGH THE CONTROLLED SPACE
RU66822U1 (en) * 2006-12-05 2007-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-технический центр "Ядерно-физические исследования" PEDESTAL RADIATION MONITOR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4509042A (en) * 1982-03-23 1985-04-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Portal radiation monitor
US5679956A (en) * 1995-04-14 1997-10-21 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation Enhanced vehicle radiation monitoring system and method
RU96102644A (en) * 1996-02-14 1998-06-10 Акционерное общество открытого типа Научно-технический центр "Ратэк" DEVICE FOR DETECTING NUCLEAR MATERIALS UNDER UNAUTHORIZED MOVEMENT OF THEIR INDIVIDUALS THROUGH THE CONTROLLED SPACE
RU66822U1 (en) * 2006-12-05 2007-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-технический центр "Ядерно-физические исследования" PEDESTAL RADIATION MONITOR

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011075941A1 (en) * 2009-12-24 2011-06-30 同方威视技术股份有限公司 Portable monitoring device for radioactive substance
RU2456638C1 (en) * 2011-03-29 2012-07-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of searching for and identifying ionising radiation sources
RU2798506C1 (en) * 2022-12-29 2023-06-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method for detecting nuclear fuel fragments and determining their parameters in nuclear reactor graphite blocks
RU229643U1 (en) * 2024-07-10 2024-10-17 Общество с ограниченной ответственностью "НУКЛЕОНИКА" Portable combined detector for detecting metal objects and objects containing radioactive substances with the function of their categorization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8084748B2 (en) Radioactive material detecting and identifying device and method
US9678224B2 (en) System and method for detecting neutron, gamma and muon radiations with contiguous plastics scintillators
US4509042A (en) Portal radiation monitor
WO2010099331A3 (en) System and method for increased gamma/neutron detection
RU2516186C2 (en) Nonintrusive method for detection of chemical element
US20110261650A1 (en) Method for the radiation monitoring of moving objects and a radiation portal monitor for carrying out said method
RU2129289C1 (en) Gear detecting radioactive materials
US20200041661A1 (en) Method for detecting radionuclide, process for detecting radionuclide using the same, and radiation detector for the same
CN101504465A (en) Novel security inspection door
RU2364890C1 (en) Method for detection of nuclear materials and radioactive substances
US11867866B2 (en) System and method for fissionable material detection with a short pulse neutron source
CN101210894B (en) System and method for simultaneously carrying out radiation imaging inspection and radioactive matter monitoring
Shalanda et al. Radioactive source control and electronics for the ATLAS tile calorimeter cesium calibration system
JPH0348791A (en) Instrument for measuring content of beta radioactive nuclide in food
RU2191408C2 (en) Portal radiation monitor
US4617167A (en) Underwater radiation detector
US12181619B2 (en) Method for determining the neutron flux by using a portable radionuclide identification device (RID) comprising scintillation material with iodine
KR101962360B1 (en) A method for detecting a radionuclide, a process for detecting a radionuclide using the same, and a radiation detecting devece for the same
WO2005008285A1 (en) Apparatus for detecting hidden radioactive, explosive and fissile materials
RU60739U1 (en) TRANSPORT RADIATION MONITOR
RU220722U1 (en) Radiation monitor
RU66822U1 (en) PEDESTAL RADIATION MONITOR
RU2293999C1 (en) Method of detection and measurement of weak flows of ionizing radiations
RU136592U1 (en) PEDESTAL RADIATION MONITOR
RU74218U1 (en) DEVICE FOR DETECTING RADIOACTIVE MATERIALS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130207