WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«ТИХОНОВ Андрей Анатольевич ДВУХКАНАЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННОЙ МОНИТОР ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ Как было показано в работах[1, 2] поиск радиоактивных веществ на контрольно-пропускных ...»

ТИХОНОВ Андрей Анатольевич

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННОЙ МОНИТОР ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ

СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ

Как было показано в работах[1, 2] поиск радиоактивных веществ на контрольно-пропускных

пунктах и грузовых терминалах объекта, оснащенного интегрированной системой безопасности, должен осуществляться стационарными радиационными мониторами. Радиационные

мониторы обеспечивают непрерывный автоматический контроль потоков людей, транспорта и грузов.

При разработке радиационного монитора одной из основных является задача измерения уровня естественного радиационного фона. В самом простом случае, когда монитор имеет один измерительный канал, значение фона измеряется заранее и жестко фиксируется порог срабатывания монитора. На практике широко используется метод динамической адаптации к фону [3]. Так, в состав монитора вводится датчик «присутствия», по которому определяется состояние монитора (свободен/занят). В свободном состоянии монитора измеряется фон. Для установления факта наличия радиоактивного вещества в зоне контроля используются различные варианты метода последовательного анализа Вальда [4].

Однако использование одного измерительного канала для измерения фона и обнаружения источника имеет ряд недостатков. Во-первых, необходим достаточно сложный алгоритм выбора интервала времени для измерения фона. Так, алгоритм радиационного монитора РИГП (фото 1) предполагает оценку фона по результатам измерений за последние пять минут, в течение которых не зарегистрировано превышение установленного порога.


Во-вторых, известные алгоритмы, разработанные для одного измерительного канала, как правило, адаптируются к текущему значению фона. Это обстоятельство может быть использовано для преодоления зоны контроля. Фоновое значение может быть искусственно завышено путем размещения рядом с монитором источника, что приведет к установке более грубого порога срабатывания. В работе [3] описывается метод «забытого» предмета, позволяющий преодолеть барьер, функционирующий по алгоритму динамической адаптации к фону. Мониторы, оснащенные датчиком «присутствия», при интенсивном потоке людей фактически функционируют в режиме монитора с фиксированным порогом, что может привести к возрастанию частоты ложных срабатываний.

Фото 1. Радиационный монитор серии РИГ-08 Указанные выше недостатки могут быть устранены путем введения в состав монитора второго измерительного канала, который обеспечивает непрерывный контроль уровня естественного радиационного фона.

Блок детектирования второго измерительного канала должен быть установлен вне зоны контроля и защищен от вероятных внешних воздействий, направленных, в частности, на искусственное завышение значения фона.

Выбор типа блока детектирования является важным моментом в разработке радиационного монитора. Как было показано в работе [3] по ряду технических и экономических характеристик наиболее подходящими для построения радиационных мониторов являются газоразрядные счетчики и сцинтилляционные детекторы. Хотя газоразрядные счетчики на порядок дешевле сцинтилляторов, однако для обеспечения сравнимой чувствительности требуется большее их количество, что в свою очередь приводит к усложнению оборудования, увеличению его габаритов и стоимости. Выбор между органическим и неорганическим сцинтиллятором сделан в пользу неорганического кристалла в силу следующих соображений – максимальная чувствительность детектора в широком диапазоне энергий фотонов, обеспечение скрытости контроля, а следовательно и минимальные габариты, разумные финансовые затраты, встраиваемость аппаратуры в существующий интерьер. Наилучшим образом перечисленным требованиям удовлетворяет сцинтилляционный детектор на базе кристалла NaJ(Tl).

Наиболее распространенным элементом подсистемы контроля доступа на объект является рамочный металлоискатель. Поэтому естественным конструктивным решением было совместить радиационный монитор с металлоискателем. Компоновочные и другие соображения по этому поводу приведены в работе [3].

Ниже приводится анализ и оценка параметров предлагаемого варианта радиационного монитора с двумя идентичными измерительными каналами. На рис. 1 приведена схема, поясняющая постановку задачи оптимизации параметров монитора.

–  –  –

Рис. 1. Схема монитора Периметр металлоискателя ограничивает зону контроля (размеры HxL). Источник активности А (Бк) со скоростью V (м/с) перемещается по траектории минимальной чувствительности. Точки пересечения плоскости зоны контроля траекторией минимальной чувствительности обозначены «О». Блок детектирования «1» размещен на середине высоты зоны контроля, а блок детектирования «2» вне зоны контроля и на схеме не приведен.

В общем виде задача обнаружения источников при наличии фона сформулирована в работе [5]. В нашем случае, кроме требований по вероятности ложных срабатываний и вероятности пропуска сигнала, необходимо оптимизировать процедуру измерений с целью обеспечения максимальной чувствительности и реакции монитора.

Пусть x1 и x2 – нормально распределенные случайные величины, описывающие процесс регистрации импульсов по соответствующим каналам за измерительный интервал t и {N 2 + N s, 12 },{N 2, 2 } – соответствующие параметры распределений (средние и дисперсии).

N s – среднее число импульсов, обусловленных фотонным излучением источника. Значение естественного радиационного фона по каналу «2» измеряется с заданной точностью.

Если для измерительного канала «1» задана вероятность ложных срабатываний, то соответствующий порог срабатывания Y вычисляется по формуле:

–  –  –

где, A – активность источника, Бк; S – эффективная площадь чувствительной части детектора; j – индекс энергетической линии радионуклида; y j, E j – выход и энергия линии; µ (E )

– линейный коэффициент ослабления для фотонов с энергией E в воздухе; (E ) – эффективность регистрации фотонов с энергией Е.

–  –  –

где z1, z2 – начальная и конечная координаты траектории, которую покрывает источник за интервал времени t, двигаясь со скоростью V; B 2 = ( H / 2) 2 + L2.

Сравнивая соотношения (3) и (5), можно получить зависимость минимально детектируемой активности Amin источника как функцию измерительного интервала t.

Если принять вероятность пропуска сигнала = 0,5, то зависимость минимально детектируемой активности Amin от t можно получить в следующем виде:

–  –  –

где 2 = 2 t, 2 – средняя частота импульсов, обусловленных естественным радиационным фоном, результат измерений по каналу «2». Полагая погрешность измерений 2 по каналу «2» не более 5%, можно считать задачу сведенной к задаче обнаружения источника с заранее заданным фоном [5].

Для качественного анализа зависимости минимально детектируемой активности от интервала измерения t рассмотрим частный случай, когда источник пересекает плоскость монитора (y,z) х = 0 (рис. 1) в момент времени, который соответствует середине измерительного интервала, как показано на рис. 3.

Ns

–  –  –

Рис. 4. Качественная зависимость Аmin(t).

Как видно из рис. 4 существует оптимальное значение интервала измерения t, при котором обеспечивается минимум детектируемой активности.

Для проведения расчетных исследований, с целью поиска оптимального интервала измерений t и оценки минимально детектируемой активности Amin, была построена математическая модель процесса измерений. В основу модели был положен метод Монте-Карло.

Процедура расчетов организована следующим образом:

1. задается значение интервала измерения t, для которого разыгрывается Nh историй;

2. для каждой истории случайным образом определяется начальная координата x1 = 0,5Vt, здесь – равномерно распределенная на отрезке [0, 1] случайная величина;

3. по соотношению (5) рассчитывается среднее число импульсов N s, вклад источника за время измерения t и движения от z1 до z2 = z1–Vt;

4. случайным образом моделируется отклик блока детектирования N s = N s + N s, где – нормально распределенная случайная величина с моментами распределения (0,1);

5. методом «Вилки» определяется минимум активности Amin, при котором выполняется соотношение (3) с вероятностью пропуска сигнала = 0,5, т.е. из Nh историй для фиксированного значения t не менее, чем для половины разыгранных историй должно выполняться соотношение (3).





При расчетах был принят базовый вариант: скорость движения источника 5км/ч, детектор – NaJ(Tl) 63х63мм; траектория минимальной чувствительности пересекает плоскость зоны контроля в нижней точке О (рис. 1), фоновая скорость счета – 170 имп/с, вероятность ложного срабатывания = 10-4(для JPM-21A приводят значение = 1/2100 [7]). На рис. 5 приведена зависимость минимально детектируемой активности от величины интервала измерений, полученная расчетным путем.

–  –  –

Рис. 5. Зависимость Аmin (t) Как показали расчеты, при интервале измерений 1,5 с обеспечивается максимальная чувствительность монитора Amin = 4,0х105 Бк. Это значение получено в предположении 100процентной эффективности регистрации фотонов, число историй Nh = 105.

Полученные оценки минимально детектируемой активности и длительности измерительного интервала двухканального монитора сравнимы с параметрами лучших образцов радиационных мониторов, таких как РИГ-08П и JPM-21 (фото 2) [7]. Однако предлагаемый вариант лишен указанных выше недостатков, присущих одноканальным схемам. Кроме того, предложенный вариант монитора позволяет исключить технологические паузы, связанные с измерением естественного радиационного фона, наилучшим образом защищен от «умышленного» воздействия извне. Данный вариант обеспечивает возможность снижения на порядок значения вероятности ложного срабатывания.

Фото 2. Радиационный монитор JPM-21А Автор благодарит за полезные дискуссии и помощь в работе д.

т.н. Б.В. Поленова и к.т.н. Никитина В.И.

Литература

1. Леонов А.Ф., Поленов Б.В., С.Б. Чебышов. Современные методы и технические средства борьбы с радиационным терроризмом. Журнал «Экологические системы и приборы», 2000, № 5.

2. Никитин В.И., Тихонов А.А. К вопросу построения радиационной ветви интегрированной системы безопасности.// Специальная техника, 2002, № 5, с. 39 – 42.

3. Соколов Е.Е. Принципы построения автоматических систем управления доступом с радиационным контролем для ядерно-опасных объектов. – Кандидатская диссертация. – М.:

1997.

4. Application of Wald's sequential probability ratio test to nuclear materials control. LA-URLos Alamos National Laboratory. http://lib-www.lanl.gov/cgi-bin/getfile?00261583.pdf

5. Бурьян В.И., Глаголев В.И., Матвеев В.В. Основы теории измерений. М., Атомиздат, 1977.

6. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров.

«Наука», М., 1970.

7. Model JPM-21A SNM Pedestrian Portal Gamma-Monitor.,

Похожие работы:

«Поиск и подбор редких специалистов и талантливых управленцев PRIDE CONSULTING GROUP ООО "Прайд Консалтинг Групп" Телефон +7 (495) 229-57-89 119049, Россия, Москва, 1-й Добрынинский переулок, Факс +7 (495) 229-57-89 15/7, оф. 21 Интернет www.pride-cg.com Уважаемые Коллеги! Предлагаю Вашему вниманию к...»

«ОРЛОВСКІЯ, ' \. ' • :, ’ Г '., ';і ; Ш і ГОДЪ. Ц н а годовому 0 ІЛ іо Г Адр“ ‘ІС “ ч1,п Д N изданію съ достав­ _ | Ч | г. г. О релъ. Орлов­ кою и пересылкою с к а я Д уховная Кон­ 6 руб. 5 0 коп. си сторія. = " И " " *— 24*го марта 1893 года. Высочайшее пов...»

«РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Содержание Рекомендации по эксплуатации и меры предосторожности Особенности Комплект поставки Установка Внешний вид и органы управления Основной интерфейс Функции кнопок устройства Режимы работы устройства Режим записи Режим просмотра Режим настроек Режим воспроизведения Проигрыватель Радар-дет...»

«РЕГИСТРАТОР КОНТРОЛЬНО-КАССОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ "ІКС-C651Т" ПЕРЕЧЕНЬ КОМАНД И ОПИСАНИЕ ПРОТОКОЛОВ ОБМЕНА С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ Введение Режимы работы ЭККР Физический уровень протокола связи ЭККР с ПК Транспортный уровень протокола связи ЭККР с ПК Команды основного режима ЭККР Команды реж...»

«ПРИМЕНЕНИЕ ЛУЧЕВОГО МЕТОДА В ЗАДАЧЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ДЕКОМПОЗИЦИИ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ И РЕКОНСТРУКЦИИ МОДЕЛИ ПО ДАННЫМ ВСП. А. В. Решетников, В. В. Решетников, А. А. Табаков, В.Л. Елисеев Аннотация В статье представляе...»

«Мультиварка RMC-02 АНТИ АР Г Я М В ЕС ЯЦЕ Руководство по эксплуатации УВА Ж АЕМЫЙ ПОКУПАТЕ ЛЬ! Благодарим вас за то, что вы отдали предпочтение бытовой технике от компании REDMOND. REDMOND — это новейшие разработки, качество, надежность и внимательное отношение к нашим покупателям. Надеемся, что и в будущем вы будете...»

«ААРОН Мануэль (р.30.12.1935, Таунгу, Бирма), индийский шахматист; 1-й международный мастер Индии (1961). Ответственн. секр. Всеинд. шахм. федерации, чл. ЦК ФИДЕ (с 1986). Почетный ред. ж. Чесс мейт (Chess Mate) 1-го шахм. журнала в Азии. 9-ти кратный чемп. Индии (1959-80). Учк...»

«Б14 У исполнителя Конструктор две команды, которым присвоены номера: 1. приписать 2 2. разделить на 2 Первая из них приписывает к числу на экране справа цифру 2, вторая – делит его на 2. Составьте алгоритм получения из числа 14 числа 9, содержащий не более 5 команд. В ответе запиши...»

«Bibliography (transliterated): 1. Oficijnij sajt kompanii REDSTEEL [Elektronnij resurs]. Web. 20 October 2014 http://www.redsteel.ru. 2. Dzjuba V.L., Korsunov K. A. Fizika, tehnika i primenenie nizkotemperaturnoj plazmy. Lugansk : Izd-vo VNU im. V. Dalja, 2007. 44...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.