27.08.2015
216.013.7422

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002561305
Дата охранного документа
27.08.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к дистанционным способам радиационных исследований и может быть использовано для выявления радиационных загрязнений поверхности Земли. Сущность: на основе анализа излучений в инфракрасном диапазоне частот 8-14 мкм создают карты распределения латентного тепла в атмосфере. Создают карты распределения оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды в атмосфере на основе излучений, полученных в сантиметровом и миллиметровом диапазонах спектра. Сравнивают данные по аномалиям к фону латентного тепла и аномалиям к фону оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды. Места совпадения аномальных зон по обеим картам выделяют как места радиационных загрязнений. Технический результат: повышение точности обнаружения мест локальных радиоактивных загрязнений. 3 з.п. ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Назначение

Изобретение относится к экологии, а именно к методам дистанционного выявления радиационных загрязнений поверхности Земли с помощью летательных аппаратов.

Уровень техники

Существующие методы дистанционного мониторинга радиоактивных загрязнений делятся на прямые и косвенные. Первые регистрируют интенсивность и спектр ионизирующего излучения объекта, вторые основаны на регистрации изменений окружающей среды под действием излучения. Хотя прямые методы и получили широкое распространение, однако реально их пространственная разрешающая способность и чувствительность недостаточны и реально позволяют производить измерения с расстояния не более сотен метров. Кроме того, ряд видов излучений обладает малой проникающей способностью, и расстояние для измерений еще более сокращается. Выход состоит в использовании косвенных методов, позволяющих оценить уровень радиоактивного загрязнения по отклику окружающей среды на ионизирующее излучение, а именно - приземных слоев атмосферы, поверхности океана и Земли.

Согласно предварительным исследованиям ученых Роскосмоса и РАН (книга К.А. Боярчук, A.M. Гальпер, С.В. Колдашов, С.Е. Улин «Прикладная ядерная космофизика». МИФИ. Москва. 2007 г.) наиболее перспективными методами мониторинга радиоактивных загрязнений из космоса являются методы, описанные ниже.

Биоиндикация. Изменение цветности водоемов и растительного покрова может быть зарегистрировано с помощью спектрозональной съемки. Возможно картирование спектров флюоресценции в диапазоне длин волн 320-370 нм. Однако этот метод не дает однозначных результатов и требует наземной проверки.

Метод малых газовых составляющих. Быстрые ион-молекулярные реакции ионизированной атмосферы приводят к изменению концентрации ее основных малых газовых составляющих, регистрация которых возможна, например, с помощью метода газокорреляционной ИК-радиометрии и лидарных технологий. В качестве маркеров прежде всего могут быть использованы озон, гидроксил ОН, окислы азота NO и NO2. Измеренная концентрация этих молекул отчетливо характеризует величину поглощенной дозы (скорости ионизации). Однако этот метод обладает малой чувствительностью, а особенно при относительно невысоких уровнях загрязнения.

Ионосферный отклик. Ионизация атмосферы приводит к изменению основных электрических характеристик в цепи тропосфера-ионосфера. Эти возмущения могут быть зарегистрированы с помощью ионозонда, размещенного на борту космического аппарата. Недостатком метода являются погрешности, возникающие от космического излучения и солнечных вспышек.

Нейтральный кластер. Во влажной атмосфере при определенных условиях могут образовываться сложные химически активные структуры типа ион-радикалов. В результате ассоциации таких гидратированных ион-радикалов образуется нейтральный кластер. Ожидаемый диапазон излучения кластеров перекрывается диапазонами, в которых работают теле- и радиопередатчики 108-142 МГц, 148-173 МГц. Это радиоизлучение может быть зарегистрировано специальным бортовым радиоспектрометром. Однако это должен быть высокочувствительный сложный дорогой прибор.

Латентное тепло. Под воздействием ионизирующего излучения в приземном слое в зоне радиоактивного выброса может происходить локальное резкое падение влажности воздуха и повышение температуры. Это выделение тепла, называемое в литературе латентным, вызывается нагревом паров воды радиоактивным излучением. За прототип примем определение радиоактивных загрязнений по оценке выделения латентного тепла (книга «Прикладная ядерная космофизика», авторы: К.А. Боярчук, A.M. Гальпер, С.В. Колдашов, С.Е. Улин, МИФИ, Москва, 2007 г., с.49-51). Эти аномалии термодинамических характеристик могут наблюдаться со спутников. Можно регистрировать инфракрасное (ИК) излучение насыщенных паров воды с помощью сканирующих ИК-радиометров или использовать микроволновые сверхвысокочастотные (СВЧ) температурно-влажностные зондировщики. Эти приборы давно применяются на метеорологических космических аппаратах. Однако при регистрации ИК-излучения могут возникать ошибки, связанные с дополнительным теплом, создаваемым радиоактивным радоном, выделяющимся из земных недр и являющимся одним из предвестников землетрясений, а также с излучением от Солнца и космоса, отраженным от облаков в виде ИК-излучения. При регистрации СВЧ излучения паров воды микроволновым температурно-влажностным зондировщиком ошибки могут вноситься пылевыми аэрозолями, вносимыми в атмосферу.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение точности определения мест локальных радиоактивных загрязнений по методу определения латентного тепла путем использования разных частей спектра электромагнитных волн и исключения из рассмотрения факторов, влияющих на уровень латентного тепла и не связанных с радиоактивным загрязнением.

Раскрытие изобретения

Способ обнаружения радиационного загрязнения с помощью летательных аппаратов состоит в регистрации зон латентного тепла в приземном слое атмосферы. Основной процесс выделения скрытой теплоты испарения состоит в конденсации паров воды на ионах, образовавшихся после ионизации воздуха излучением радиоактивных загрязнений. В целях более точной и надежной регистрации этих загрязнений предлагается взаимное наложение карт указанных загрязнений, полученных в разных спектральных диапазонах. Для одной и той же местности, в одном масштабе, создают карты распределения латентного тепла в атмосфере, полученные на основе анализа излучений в инфракрасном диапазоне частот 8-14 мкм, и карты распределения оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды в атмосфере, полученные в результате измерений температуры и влажности в ее приземном слое на основе анализа радиоизлучений в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн. Затем сравнивают данные по аномалиям к фону латентного тепла и аномалиям к фону оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды. Места совпадения аномальных зон по обеим картам постулируют как места радиационных загрязнений.

Для составления карт оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды используют радиоизлучения в диапазонах частот 18,7; 23,8; 36,5; 91; 183,31 ГГц.

Наличие карт радиоактивной загрязненности, полученных в разных спектральных диапазонах, позволяет исключить влияние побочных процессов, не связанных с радиоактивным загрязнением. В частности, запыление атмосферы по-разному сказывается на измерениях в СВЧ-диапазоне и в ИК-диапазоне. Последовательное сопоставление карт, полученных в течение нескольких суток, позволяет исключить временные вариации, связанные с солнечной активностью и выбросом в атмосферу газа радона как предшественника землетрясений. Последнее связано с тем, что основной изотоп радона 222Ra имеет короткий период полураспада (3,8 суток) и, кроме того, облако радона может менять положение под действием ветра и диффузии.

В качестве интегрального индикатора латентного тепла для анализа радиоизлучений в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн взята оценочная поправка химического потенциала как наиболее полная характеристика энергетического процесса.

Химический потенциал представляет собой усредненную по объему энергию связи молекулы воды в процессе гидратации. Увеличение энергии связи можно выразить в виде поправки химического потенциала, которая рассчитывается по формуле, содержащей лишь известные измеряемые величины: температуру и влажность воздуха.

Для последующего уточнения зон загрязнения можно использовать карты распределения оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды, полученные из измерений на разных высотах над поверхностью земли с помощью СВЧ-радиометра, регистрирующего вертикальный профиль температуры и влажности атмосферы.

Осуществление изобретения

Способ обнаружения радиационного загрязнения с помощью летательных аппаратов состоит в регистрации зон латентного тепла в приземном слое атмосферы. Для его реализации создают карты распределения латентного тепла в атмосфере, полученные на основе анализа излучений в инфракрасном диапазоне частот 8-14 мкм. Для создания карт может использоваться ИК-радиометр того же типа, что работали на метеорологических космических аппаратах (КА) «Метеор». Затем, для той же местности, в том же масштабе, создают карты распределения оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды в атмосфере, рассчитанные по излучениям, полученным в сантиметровом и миллиметровом диапазонах спектра. Абсолютная величина поправки к усредненному химическому потенциалу паров воды в атмосфере ΔU, измеряемая в электрон-вольтах, может оцениваться по формуле:

ΔU=5,8·10-10 (20·Tg+5463)2 ln (100/H),

где Tg - температура воздуха, °C, Н - относительная влажность в %.

Для создания этих карт может использоваться СВЧ-радиометр типа МТВЗА (модуль температурно-влажностного зондирования атмосферы), работавший на КА «Метеор-М» и функционировавший в диапазоне от 18 до 183 ГГц и содержавший 26 каналов.

Затем сравнивают данные по аномалиям к фону латентного тепла и аномалиям к фону оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды. Места совпадения аномальных зон по обеим картам постулируют как места радиационных загрязнений. Для последующего уточнения зон загрязнения можно использовать карты распределения оценочных поправок к химическому потенциалу паров воды, полученные из измерений на разных высотах над поверхностью земли, так как СВЧ-радиометр типа МТВЗА дает возможность получать вертикальный профиль температуры и влажности атмосферы.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-4 из 4.
10.05.2015
№216.013.4b18

Устройство для очистки биологических жидкостей

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для очистки биологической жидкости организма от токсических продуктов метаболизма и экзогенных ядов путем фильтрации с помощью электромеханического устройства. Устройство включает последовательно соединенные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550731
Дата охранного документа: 10.05.2015
27.05.2015
№216.013.4e91

Аппарат сочетанной детоксикации крови и лимфы

Изобретение относится к медицинской технике. Аппарат включает устройство отбора крови в виде управляемого отсасывающего насоса; устройство отбора лимфы в виде капельницы с датчиком капель; распределители потоков крови и лимфы; контур очистки, состоящий из накопительной емкости для лимфы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551631
Дата охранного документа: 27.05.2015
25.08.2017
№217.015.c640

Способ ориентации космического аппарата и устройство для реализации способа

Группа изобретений относится к способам и средствам магнитной ориентации спутников, преимущественно малых космических аппаратов (КА). Способ включает измерение векторов индукции магнитного поля Земли и кинетического момента, накопленного системой «корпус КА-маховик». По измеренным параметрам...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618664
Дата охранного документа: 05.05.2017
26.08.2017
№217.015.e4ab

Способ сброса кинетического момента инерционных исполнительных органов космического аппарата и устройство для реализации способа

Группа изобретений относится к управлению относительным движением космического аппарата (КА) путем его взаимодействия с геомагнитным полем. В способе определяют компоненты кинетического момента, накопленного инерционными исполнительными органами (ИО) КА, и геомагнитной индукции - по осям X, Y,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625687
Дата охранного документа: 18.07.2017
Показаны записи 1-8 из 8.
10.05.2015
№216.013.4b18

Устройство для очистки биологических жидкостей

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для очистки биологической жидкости организма от токсических продуктов метаболизма и экзогенных ядов путем фильтрации с помощью электромеханического устройства. Устройство включает последовательно соединенные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550731
Дата охранного документа: 10.05.2015
27.05.2015
№216.013.4e91

Аппарат сочетанной детоксикации крови и лимфы

Изобретение относится к медицинской технике. Аппарат включает устройство отбора крови в виде управляемого отсасывающего насоса; устройство отбора лимфы в виде капельницы с датчиком капель; распределители потоков крови и лимфы; контур очистки, состоящий из накопительной емкости для лимфы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551631
Дата охранного документа: 27.05.2015
25.08.2017
№217.015.c640

Способ ориентации космического аппарата и устройство для реализации способа

Группа изобретений относится к способам и средствам магнитной ориентации спутников, преимущественно малых космических аппаратов (КА). Способ включает измерение векторов индукции магнитного поля Земли и кинетического момента, накопленного системой «корпус КА-маховик». По измеренным параметрам...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618664
Дата охранного документа: 05.05.2017
26.08.2017
№217.015.e4ab

Способ сброса кинетического момента инерционных исполнительных органов космического аппарата и устройство для реализации способа

Группа изобретений относится к управлению относительным движением космического аппарата (КА) путем его взаимодействия с геомагнитным полем. В способе определяют компоненты кинетического момента, накопленного инерционными исполнительными органами (ИО) КА, и геомагнитной индукции - по осям X, Y,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625687
Дата охранного документа: 18.07.2017
13.10.2018
№218.016.9136

Способ и устройство управления движением космического аппарата с управляемой ориентацией

Группа изобретений относится к космической технике. Способ управления движением КА заключается в автоматической компенсации ошибок бесплатформенной системы ориентации, входящей в систему управления ориентацией КА, вызванных систематическими погрешностями блока датчиков угловой скорости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669481
Дата охранного документа: 11.10.2018
10.01.2019
№219.016.ade1

Устройство терморегулирования космического аппарата

Изобретение относится к космической технике и предназначено для поддержания температурного режима космического аппарата (КА) и его отдельных объектов. Устройство терморегулирования КА включает в себя связанные через внутреннюю магистраль: микропроцессор, ОЗУ с портами вывода цифровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676596
Дата охранного документа: 09.01.2019
30.05.2019
№219.017.6b84

Способ обеспечения автономного электропитания

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании и эксплуатации автономных систем электропитания различных объектов, в том числе при создании и эксплуатации бортовых систем электропитания космических аппаратов. Способ обеспечения автономного электропитания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689401
Дата охранного документа: 28.05.2019
31.05.2019
№219.017.70d8

Способ увеличения срока эксплуатации аккумуляторных батарей на космических аппаратах

Изобретение относится к энергообеспечению космических аппаратов (КА) с солнечными (СБ) и аккумуляторными (АБ) преимущественно литиевыми батареями. Способ включает заряд, разряд и выравнивание остаточной емкости одного или более блоков АБ, в которых установлены термодатчики и электронагреватели....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689887
Дата охранного документа: 29.05.2019

Похожие РИД в системе