АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА РАДИАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РЕГИОНА

Устройство относится к области измерений ядерных излучений и рентгеновских лучей, а точнее к области измерений рентгеновского излучения, гамма-излучения, корпускулярного и космического излучений. Наиболее эффективно заявляемое устройство может быть использовано в качестве системы радиационного контроля окружающей среды путем измерений, сравнений и отслеживания динамики изменения мощности экспозиционной дозы (МЭД) γ- излучения.

Известна цифровая система контроля радиоактивного излучения (1), включающая детектор радиоактивного излучения и измерительный блок, непрерывно контролирующий измеряемый детектором уровень радиоактивности с выдачей его значения на индикаторное устройство и подачей сигнала тревоги, если уровень радиоактивности превысит фоновое (предельно безопасное) значение.

Недостатками цифровой системы контроля радиоактивного излучения являются:
- невозможность ее использования для контроля радиационной обстановки на значительных территориальных площадях;
- невозможность контроля динамики изменения радиационной обстановки во времени.

Известна система контроля радиационной обстановки в зонах размещения объектов атомной промышленности (2), включающая подключенные к анализирующей аппаратуре датчики измерения уровня радиоактивности, установленные определенным образом вокруг источника ионизирующего излучения. Сигналы измерений от датчиков поступают в анализирующую аппаратуру, которая их сравнивает с заранее заданными фоновыми величинами излучений и в случае превышения последних подает соответствующие команды об изменении радиационной ситуации в зоне контроля.

Недостатками системы контроля радиационной обстановки в зонах размещения объектов атомной промышленности являются:
- ограниченная область применения, связанная с тем, что известное устройство предназначено для контроля радиационной обстановки вокруг единичного источника радиационной опасности;
- невозможность контроля динамики изменения радиационной обстановки в течение заданных промежутков времени.

Известна также система радиационного мониторинга окружающей среды, предназначенная для измерения, сравнения и отслеживания динамики изменения во времени измеряемой МЭД γ- излучения и проведения спектрального анализа (3).

Наиболее близкой к заявляемому объекту является могущая работать самостоятельно часть известной системы радиационного мониторинга окружающей среды, предназначенная для измерения γ- излучения. Эта часть включает в себя контрольные посты, состоящие из двух соединенных с высоковольтными источниками питания детекторов γ- излучения (сцинтилляционного детектора и ионизационной камеры), каждый из которых последовательно соединен с блоком формирования и коррекции сигналов (компенсационным модулем детектора или модулем преобразования сигналов), измерителем МЭД γ- излучения и блоком отображения (самописцем), причем измерители МЭД γ- излучения контрольного поста соединены с передатчиком сигналов контрольного поста, каждый из которых связан прямой связью с расположенным в центральном контрольном пульте передатчиком сигналов центрального контрольного пульта, к которому подсоединены блок отображения (индикатор), блок записи, а также блок обработки данных (два сервера, один из которых предназначен для сбора, вычисления и вывода данных на устройства визуального отображения, а второй - для длительного хранения, поиска и обработки данных), соединенный со вторым блоком записи, причем размещение контрольных постов обеспечивает оценку радиационной обстановки вокруг единичного источника радиационной опасности (АЭС).

Недостатками известной системы радиационного мониторинга являются:
- ограниченная область применения, связанная с тем, что известная система предназначена для контроля радиационной обстановки вокруг единичного источника радиационной опасности;
- ограниченность диапазона режима работы, связанная с невозможностью автоматического перехода системы радиационного контроля от фонового режима работы (когда величины измеряемых всеми контрольными постами МЭД γ- излучения не превышают фонового значения) к аварийному (когда величины измеряемых всеми контрольными постами МЭД γ- излучения превышают фоновое значение) или фоново-аварийному и наоборот:
- пониженная оперативность режима работы, связанная с невозможностью в процессе функционирования известной системы сокращения изначально установленных временных интервалов между поступающими в блок обработки данных величинами измеряемой МЭД γ- излучения.

Указанные недостатки известной системы обусловлены тем, что:
- расположение контрольных постов предназначено для проведения радиационного мониторинга только вокруг единичного источника радиационной опасности;
- в составе системы не предусмотрен блок, обеспечивающий:
а) сравнение величины измеряемой МЭД γ- излучения с изначально заданным ее фоновым значением и автоматический перевод системы в аварийный, фоново-аварийный режимы работы или наоборот:
б) сокращение изначально установленных для данного режима работы системы временных интервалов между передаваемыми величинами измеряемых МЭД γ- излучения в блок обработки данных.

Преимуществами заявляемой автоматизированной системы радиационного мониторинга окружающей среды региона являются расширение области применения и диапазона режима работы, а также повышение оперативности режима работы системы.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что заявляемая автоматизированная система радиационного мониторинга окружающей среды региона включает контрольные посты, состоящие из двух соединенных с высоковольтными источниками питания детекторов γ- излучения, каждый из которых последовательно соединен с блоком формирования и коррекции сигналов (компенсационным модулем детектора или модулем преобразования сигналов), измерителем МЭД γ- излучения и блоком отображения, причем измерители МЭД γ- излучения каждого контрольного поста соединены с передатчиком сигналов контрольного поста, связанным прямой связью с расположенным в центральном контрольном пульте передатчиком сигналов центрального контрольного пульта, к которому подсоединены блок обработки данных (два сервера, один из которых предназначен для сбора, вычисления и вывода данных на устройства визуального отображения, а второй - для отслеживания динамики изменения во времени измеряемых МЭД γ- излучения) и блок сравнения и управления, причем между передатчиком сигналов центрального контрольного пульта и блоком сравнения и управления, а также между передатчиком сигналов каждого контрольного поста и передатчиком сигналов центрального контрольного пульта имеются прямые и обратные связи, а контрольные посты расположены на территории региона в шахматном порядке.

В качестве детекторов γ- излучения используют сцинтилляционный детектор или ионизационную камеру, в качестве средства прямой и обратной связи используют телефонную сеть, радиоканал или систему спутниковой связи, в качестве передатчиков сигналов используют любое из известных устройств, обеспечивающих реализацию вышеуказанных средств прямой и обратной связи, а в качестве блока отображения используют дисплей.

В качестве блока сравнения и управления используют компьютер с заложенной в него программой, обеспечивающей автоматический переход системы автоматического радиационного мониторинга окружающей среды региона от фонового режима к аварийному или фоново-аварийному и наоборот, а также сокращение изначально установленных временных интервалов между поступающими в блок обработки данных величинами измеряемой МЭД γ- излучения.

Шахматный порядок размещения контрольных постов позволяет обеспечить максимальную достоверность оценки радиационной обстановки на территории региона с несколькими неупорядоченно расположенными источниками радиационной опасности.

Заявляемая автоматизированная система радиационного мониторинга окружающей среды региона иллюстрируется схемой, изображенной на чертеже, где представлена связь отдельного контрольного поста с центральным контрольным пультом.

Каждый контрольный пост 1 состоит из высоковольтных источников питания 2, детекторов γ- излучения 3, блоков формирования и коррекции сигналов 4, измерителей мощности экспозиционной дозы 5, блоков отображения 6 и передатчика сигналов 7 контрольного поста.

Центральный контрольный пульт 8 состоит из передатчика сигналов 9 центрального контрольного пульта, блока сравнения и управления 10, средства прямой связи 11 между передатчиком сигналов 9 центрального контрольного пульта и блоком сравнения и управления 10, средства обратной связи 11-а между передатчиком сигналов 9 центрального контрольного пульта и блоком сравнения и управления 10, а также блока обработки данных 12.

Каждый контрольный пост 1 связан с центральным контрольным пультом 8 с помощью средства прямой связи 13 между передатчиком сигналов 7 контрольного поста и передатчиком сигналов 9 центрального контрольного пульта и средства обратной связи 13-а между передатчиком сигналов 7 контрольного поста и передатчиком сигналов 9 центрального контрольного пульта.

Заявляемая система радиационного мониторинга окружающей среды региона работает следующим образом.

Для приведение автоматизированной системы радиационного мониторинга окружающей среды региона в рабочее состояние в следующей последовательности включают: блок сравнения и управления 10, блок обработки данных 12, передатчик сигналов 9 центрального контрольного пульта, а также в каждом из контрольных постов 1 - высоковольтные источники питания 2, блоки формирования и коррекции сигналов 4, измерители мощности экспозиционной дозы 5 и одновременно блоки отображения 6 и передатчик сигналов 7 контрольного поста.

После приведения автоматизированной системы радиационного мониторинга окружающей среды региона в рабочее состояние с помощью детекторов γ- излучения 3 каждого контрольного поста 1 осуществляют регистрацию γ- квантов радиоактивного излучения. Регистрируемые γ- кванты в виде импульсов напряжения поступают на вход блоков формирования и коррекции сигналов 4, где они нормализуются по амплитуде и длительности, после чего нормализированные импульсы напряжения подают на входы измерителей мощности экспозиционной дозы 5. Измерители мощности экспозиционной дозы 5 подсчитывают нормализированные импульсы в течение заданного интервала времени, вычисляют и масштабируют результаты измерения МЭД γ- излучения и затем передают их в блоки отображения 6 и передатчик сигналов 7 контрольного поста. Одновременно с этим блок сравнения и управления 10, в который заложены данные о величине фонового значения МЭД γ- излучения, с помощью средств обратной связи 11-а и 13-а через передатчик сигналов 9 центрального контрольного пульта подает команду (запрос) в передатчик сигналов 7 контрольного поста. В результате полученной команды передатчик сигналов 7 контрольного поста с помощью средства прямой связи 13 передает результат измерения МЭД γ- излучения в передатчик сигналов 9 центрального контрольного пульта, который в свою очередь передает его в блок обработки данных 12 и через средство прямой связи 11 - в блок сравнения и управления 10. В блоке обработки данных 12 происходит накопление получаемой информации о радиационной обстановке окружающей среды региона и отслеживание динамики изменения во времени измеряемой МЭД γ- излучения, а в блоке сравнения и управления 10 - сравнение поступающего сигнала о величине МЭД γ- излучения с ее заданным фоновым значением и одновременным выявлением и управлением теми контрольными постами 1, на которых были зафиксированы величины МЭД γ- излучения, превышающие ее фоновое значение. После выявления вышеуказанных контрольных постов 1 они автоматически переводятся блоком сравнения и управления 10 в режим аварийной или фоново-аварийной работы путем увеличения частоты подаваемых блоком сравнения и управления 10 запросов (за счет сокращения изначально установленных временных интервалов запросов) в каждый передатчик сигналов 7 контрольного поста.

В результате заявляемая система автоматически переходит от фонового режима работы к аварийной или фоново-аварийному с одновременным повышением оперативности работы, причем повышение оперативности работы системы возможно также и в процессе ее функционирования во всех вышеуказанных режимах.

Таким образом, заявляемая автоматизированная система радиационного мониторинга окружающей среды региона обеспечивает:
- расширение области применения за счет шахматного порядка размещения контрольных постов;
- расширение диапазона режима работы и повышение оперативности работы системы за счет использования блока сравнения и управления и наличия обратных связей в системе.

Литература
1. Заявка Японии N 6097265 B4, МКИ⁵: G 01 Т 1/16, опубл. 30.11.94.

2. Патент РФ N 2042157 C1, МКИ⁶: С 01 Т 1/167, опубл. 20.08.95, Бюл. N 23.

3. Михоя Э., Минагоси А., Сато X., Система радиационного мониторинга окружающей среды, Атомная техника за рубежом, N 11, 1998, стр. 21 - 25.