Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПРЕДМЕТАХ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПРЕДМЕТАХ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПРЕДМЕТАХ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: работа устройства основана на определении наличия азота, содержащегося практически во всех взрывчатых веществах (ВВ), по регистрируемому гамма-излучению с энергией 10,8 Мэв, возникающему при облучении тепловыми нейтронами. Устройство содержит излучатель тепловых нейтронов и расположенные напротив его излучающей поверхности блоки детектирования гамма-излучения. Радиационная защита выполнена в виде блоков. Излучатель тепловых нейтронов выполнен в виде блока, который вместе с блоками детектирования гамма-излучения установлен ниже уровня пола помещения для досмотра. Между ними и полом размещены блоки радиационной защиты. Средство транспортирования выполнено в виде контейнера, который перемещается в вертикальной шахте. Контейнер имеет крышку и днище, выполненные из материалов поглотителя излучения с наружной стороны и отражателя нейтронов с внутренней. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2009475
Класс(ы) патента: G01N23/222
Номер заявки: 4953524/25
Дата подачи заявки: 21.06.1991
Дата публикации: 15.03.1994
Заявитель(и): Малое государственное предприятие "РАТЭК"
Автор(ы): Козловский С.А.; Петухов В.В.; Левашов И.В.; Кубасов Г.В.; Ольшанский Ю.И.; Квактунов А.З.
Патентообладатель(и): Малое государственное предприятие "РАТЭК"
Описание изобретения: 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 (портфели, дипломаты, сумки, пакеты, свертки, бандероли, посылки и др. почтовые отправления) без их вскрытия.
В связи с этим возникла необходимость в создании технических средств для обнаружения ВВ в различных предметах без их вскрытия:
при досмотре ручной клади авиапассажиров в аэропортах в целях предотвращения угонов самолетов;
на пропускных пунктах в охраняемых государственных учреждениях в целях исключения возможных террористических актов;
на узлах сортировки почтовых отправлений в целях выявления противоправных пересылок ВВ;
при контроле входящих почтовых отправлений в некоторых государственных учреждениях;
на пунктах таможенного досмотра в международных терминалах аэропортов и морских вокзалов, при пересечении автомобильным и железнодорожным транспортом государственной границы.
Работа этих технических средств основана на определении наличия азота, содержащегося практически во всех современных и широко используемых ВВ, путем облучения последних тепловыми нейтронами с последующей регистрацией вторичного гамма-излучения с энергией 10,8 МэВ.
К подобным техническим средствам, являющимися радионуклидными приборами, предъявляются специфические требования в отношении их радиационной безопасности, регламентируемые нормативными документами. В частности, оговаривается значение допустимой мощности эквивалентной дозы излучения от радионуклидного прибора вплотную к нему и на расстоянии 1 м (п. 5.11 ОСП-72/87). Однако это требование распространяется только лишь на эксплуатирующий устройство персонал. В отношении других лиц (например, авиапассажиров, лиц, вещи которых подвергаются контролю при входе в государственные учреждения и т. д. ) действуют общие требования раздела 6 НРБ-76/87, обязывающие во всех случаях принимать меры по ограничению облучения населения путем снижения дозы излучения. Так, например, для авиапассажиров целесообразно установить квоту по эквивалентной дозе излучения, получаемой ими за время пребывания их в месте расположения устройства при досмотре, 10 мкбэр, что составит не более 1% от дозы, получаемой авиапассажирами за счет облучения космическими лучами при трехчасовом полете на высоте 10 тыс. м.
С другой стороны, поток нейтронов применяемого источника излучения не должен быть слишком большим, чтобы могли сказаться последствия активации нейтронами содержимого контролируемых предметов на изменение потребительских качеств продуктов питания, промышленных товаров и светочувствительных кино-фото-материалов.
И, наконец, учитывая, что в большинстве случаев размещение этих устройств должно осуществляться в помещениях, которые ранее не предназначались для этого (например, на существующих площадках досмотра ручной клади в аэропортах), конструкция устройств должна обеспечивать удобство эксплуатации их, как в процессе досмотра предметов граждан, так и при проведении технического обслуживания и ремонта.
Известно устройство для проверки багажа авиапассажиров на наличие ВВ (Patrick Flanagan. "Technology Vs. terror", EUSA, 1989, N 7, рр. 46-49,51), содержащее источник быстрых нейтронов калифорний-252, блоки детектирования гамма-излучения, аппаратуру обработки поступающей с блоков детектирования информации, запрограммированную на принятие решения, и ленточный транспортер для перемещения багажа. При этом источник нейтронов установлен в камере (зоне) контроля под лентой транспортера, а блоки детектирования - над лентой напротив источника нейтронов.
Поток быстрых нейтронов используемого источника ок. 109нейтрон/с, доза излучения, получаемая обслуживающим персоналом за календарный год составляет ок. 200 мбэр, что примерно эквивалентно дозе для работающих на обычных ядерных предприятиях, а длина устройства 4 м.
Недостатками этого устройства являются: повышенный уровень излучения в месте загрузки предметов в устройство, допустимый для обслуживающего персонала и недопустимый для лиц из населения, что приводит к ограниченности его применения ввиду невозможности участия в процессе досмотра владельцев контролируемых предметов (например, авиапассажиров при досмотре их ручной клади); применение источника быстрых нейтронов с достаточно большим потоком найтронов (109нейтрон/с), что, с одной стороны, требует усиления радиационной защиты, влекущее за собой увеличение габаритов устройства, а с другой может приводить к недопустимо значимой активации содержимого контролируемых предметов; значительные габариты устройства (длина 4 м) требуют выделения специального помещения для его размещения; размещения же устройства в существующих помещениях для досмотра (например, на площадках досмотра ручной клади авиапассажиров) вызовет ухудшение условий его эксплуатации из-за затесненности и трудностей при организации сквозного маршрута досмотра.
Известное устройство [1] , 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. При этом источник нейтронов размещен между первым и вторым рядами блоков детектирования. Внутренние размеры камеры соответствуют предельным размерам контролируемых предметов (например, багажа авиапассажиров), которые вводятся (выводятся) в камеру посредством ленточного транспортера. Для размещения контролируемых предметов 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 контролируемых предметах, 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.
Известное устройство-прототип, предназначенное для контроля предметов без участия в этой операции их владельцев (например, багажа авиапассажиров) обладает следующими недостатками.
1. Устройство не обеспечивает радиационной безопасности эксплуатационного персонала по причинам:
прямого "прострела" нейтронного и гамма-излучения от источника быстрых нейтронов через открытый входной проем камеры (см. размеры "а", "в" и "с" на фиг. 1) при перемещении ленточного транспортера по направлению стрелки из положения, зафиксированного на фиг. 1, в положение, когда экран заходит внутрь камеры за плоскость входного проема;
прямого "прострела" нейтронного и гамма-излучения от источника быстрых нейтронов через верхнюю часть входного проема (см. расстояние "а" на фиг. 1) и "прострела" рассеянного излучения через боковые зазоры между экраном и стенками камеры (см. расстояние "в" на фиг. 1) входного проема при перемещении ленточного транспортера по направлению стрелки из положения, когда экран находится внутри камеры непосредственно за плоскостью входного проема, в положение, показанное на фиг. 1;
"прострела" рассеянного излучения через зазоры между экранами и стенками и потолком камеры выходного проема в течение всего времени работы устройства;
незначительного снижения уровня нейтронного излучения стенками камеры, являющимися только замедлителем быстрых нейтронов;
отсутствия защиты от гамма-излучения, источниками которого являются источник быстрых нейтронов и захватное гамма-излучение в материале замедлителя и конструкционных материалах.
2. Конструкция устройства повышает значимость последствий активации содержимого контролируемых предметов и еще более ухудшает радиационную обстановку ввиду того, что смещение источника быстрых нейтронов от центра места расположения блоков детектирования в сторону входного проема камеры и следовательно от центра зоны контроля (зона контроля - объем, где сформировано поле тепловых нейтронов), требует применения источника с большим потоком быстрых нейтронов для создания достаточной по величине плотности потока тепловых нейтронов в зоне контроля в сравнении с расположением его, например, в месте нахождения блоков детектирования, поскольку интенсивность излучения в данном месте обратно пропорциональна квадрату расстояния от него до источника. Одновременно, использование источника с большей интенсивностью увеличивает мощность дозы излучения в местах его прямого и рассеянного "прострела".
3. Конструкция устройства сокращает его эксплуатационные возможности в связи с невозможностью участия в процессе досмотра контролируемых предметов их владельцев (например, авиапассажиров при досмотре их ручной клади на наличие ВВ, аналогично практикуемому во всех аэропортах мира контролю ручной клади на рентгеновских установках) из-за уровня излучения, недопустимого для лиц из населения.
4. Усложнение конструкции устройства из-за применения достаточно тяжеловесных экранов, используемых в качестве отражателей нейтронов, установленных на ленточном полотне транспортера, поскольку это требует разработки специального транспортера узкоспецифического использования, а также сложность конструкции самого ленточного транспортера.
5. Конструкцией устройства предопределены ухудшенные условия его эксплуатации, поскольку значительные его габариты (особенно в продольном направлении) вызывают затесненность в помещении для досмотра, а также создают трудности при организации сквозного маршрута досмотра с участием владельцев контролируемых предметов (например, на площадках досмотра ручной клади авиапассажиров, где ранее не предполагалось проведение такого контроля и место для размещения устройства не было зарезервировано).
Целью изобретения является устранение указанных недостатков устройства - прототипа, а именно обеспечение радиационной безопасности при одновременном улучшении условий эксплуатации, расширении эксплуатационных возможностей и упрощении конструкции.
Эта цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем содержащий источник быстрых нейтронов и замедлитель нейтронов излучатель тепловых нейтронов, отражатели нейтронов и блоки детектирования гамма-излучения, образующие зону контроля, аппаратуру обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации и средство транспортирования контролируемых предметов:
устройство снабжено радиационной защитой, выполненной в виде блоков из поглощающих нейтронное и гамма-излучение материалов;
излучатель тепловых нейтронов выполнен в виде блока, площадь излучающей нейтроны поверхности которого не меньше площади продольного сечения зоны контроля;
излучатель тепловых нейтронов и блоки детектирования гамма-излучения установлены ниже уровня пола помещения для досмотра и между ними и полом установлены блоки радиационной защиты;
блоки детектирования гамма-излучения расположены напротив излучающей поверхности излучателя тепловых нейтронов и их продольные оси горизонтальны и параллельны продольной оси излучателя тепловых нейтронов, совпадающей с осью пучка нейтронов;
отражатели нейтронов выполнены в виде вертикальных пластин высотой, не меньше высоты зоны контроля, установленных симметрично относительно продольной оси излучателя тепловых нейтронов;
средство транспортирования контролируемых предметов выполнено в виде контейнера для размещения в нем контролируемых предметов, высота которого не превышает высоту зоны контроля, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством, например, блочно-тросового привода в вертикальной шахте, образованной проемом в радиационной защите и плоскостям излучающей поверхности излучателя тепловых нейтронов, торцев чувствительных элементов блоков детектирования гамма-излучения и отражателей нейтронов;
контейнер имеет крышку и днище, выполненные из материалов поглотителя нейтронного и гамма-излучения с наружной стороны и материалов отражателя нейтронов с внутренней.
По сравнению с устройством, принятым в качестве прототипа, заявляемое устройство имеет существенные отличительные признаки, отраженные в отличительной части формулы изобретения. Это подтверждает то, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".
Патентно-технические исследования не выявили известных технических решений (устройство), в которых были бы признаки, внесенные в отличительную часть формулы изобретения. Это дает право констатировать соответствие заявляемого устройства критерию изобретения "существенные отличия".
Введение в устройство радиационной защиты в виде блоков из поглощающих нейтронное и гамма-излучение материалов, выполнение излучателя тепловых нейтронов в виде единого блока с размещением напротив его излучающей нейтроны поверхности блоков детектирования гамма-излучения, а отражателей нейтронов - симметрично относительно продольной оси излучателя тепловых нейтронов и с внутренних сторон крышки и днища контейнера, расположение излучателя тепловых нейтронов и блоков детектирования гамма-излучения ниже уровня пола помещения для досмотра и таким образом, что продольные оси блоков детектирования гамма-излучения горизонтальны и параллельны продольной оси излучателя тепловых нейтронов, совпадающей с осью пучка нейтронов, в совокупности с блоками радиационной защиты, установленными между полом и излучателем тепловых нейтронов с блоками детектирования гамма-излучения, поглотителями нейтронов с наружных сторон крышки и днища контейнера и выполнением средства транспортирования в виде контейнера с высотой, не превышающей высоту зоны контроля, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством привода в вертикальной шахте соответствующей глубины позволяют:
исключить прямой "прострел" нейтронного и гамма-излучения от источника быстрых нейтронов через верхнюю часть проема шахты в месте нахождения эксплуатирующего персонала и лиц из населения;
сформировать поле тепловых нейтронов, необходимое для функционирования устройства, только лишь в объеме зоны контроля предметов, что уменьшает компоненту рассеянного нейтронного и гамма-излучения в верхней части проема шахты;
исключить необходимость расположения источника быстрых нейтронов вблизи места ввода контролируемого предмета в устройство;
использовать источник с меньшим потоком нейтронов;
снизить до необходимого уровня компоненту рассеянного нейтронного и гамма-излучения в верхней части проема шахты в месте нахождения эксплуатирующего персонала и лиц из населения;
снизить в верхней части проема шахты, а также на уровне пола помещения для досмотра, суммарный уровень нейтронного и гамма-излучения до допустимого для лиц из населения значения при любом положении контейнера в шахте;
исключить затесненность в помещении для досмотра при размещении устройства за счет расположения крупногабаритных частей устройства - излучателя тепловых нейтронов, отражателей, блоков детектирования гамма-излучения и блоков радиационной защиты - ниже уровня пола помещения для досмотра в совокупности с осуществлением перемещения контейнера от места его загрузки (выгрузки), расположенного в помещении для досмотра, до зоны контроля и обратно в вертикальной шахте.
Все перечисленные выше признаки взаимосвязаны и взаимозависимы, каждый из них, отдельно взятый, необходим, а все, только вместе взятые, достаточны для достижения положительного эффекта-обеспечения радиационной безопасности, как эксплуатирующего персонала, так и лиц из населения, включая снижение значимости последствий активации содержимого контролируемых предметов, и, одновременно, улучшения условий эксплуатации устройства. Кроме того, расширяются эксплуатационные возможности устройства, так как ничто не препятствует участию самих владельцев контролируемых предметов в процессе досмотра (выполнение операций по загрузке предметов в контейнер устройства и их выгрузке).
Указанные выше признаки: выполнение средства транспортирования контролируемых предметов в виде контейнера, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством привода в вертикальную шахту, и наличие в крышке и днище контейнера с их внутренней стороны отражателей нейтронов, упрощают конструкцию устройства в целом.
На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - то же, в разрезе; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б; на фиг. 5 - блок излучателя тепловых нейтронов в разрезе.
Устройство для обнаружения ВВ в контролируемых предметах содержит блок излучателя тепловых нейтронов 1, расположенные напротив его излучающей поверхности 2 блоки детектирования гамма-из- лучения 3, которые подключены к аппаратуре обработки поступающей с них информации (не показана), отражатели нейтронов 4 в виде вертикальных пластин, средство транспортирования, выполненное в виде контейнера 5 для размещения в нем контролируемых предметов 6, установленного в вертикальной шахте 7 и перемещаемого в ней посредством, например, блочно-тросового привода, и блоки радиационной защиты 8.
Блок излучателя 1, блоки детектирования 3 и отражатели 4 установлены ниже уровня пола помещения для досмотра и между ними и полом установлены блоки радиационной защиты 8. В помещении для досмотра размещен блочно-тросовый привод, а также соединенный с ним контейнер (в моменты загрузки или выгрузки предметов).
Продольные оси блоков детектирования 3 горизонтальны и параллельны продольной оси блока излучателя 1, совпадающей с осью пучка нейтронов. При этом торцы чувствительных элементов блоков детектирования 3 лежат в одной плоскости и обращены в сторону излучающей поверхности 2 блока излучателя 1.
Контейнер 5 состоит из бокового корпуса, крышки 9 и днища 10. Внутренние размеры контейнера 5 определяются установленными предельными размерами контролируемых предметов. В крышке 9 и днище 10 с их внутренней стороны расположены листы 11 и 12 из материала отражателя нейтронов, а с наружной - листы 13 и 14 из материалов поглотителя нейтронного и гамма-излучения. Крышка 9 контейнера выполнена откидной (на фиг. 2 показана ось поворота крышки; на фиг. 4 крышка показана открытой).
Плоскости излучающей поверхности 2 блока излучателя 1, торцев чувствительных элементов блоков детектирования 3, боковых 4, верхнего 11 и нижнего 12 отражателей образуют зону контроля, в которой сформировано поле тепловых нейтронов, при этом высота отражателей 4 равна высоте внутреннего объема контейнера 5.
Шахта 7 образована проемом в радиационной защите 8 и плоскостями излучающей поверхности 2 блока излучателя тепловых нейтронов 1, торцев чувствительных элементов блоков детектирования гамма-излучения 3 и отражателей 4.
Технологический зазор между корпусом контейнера 5 и стенками шахты 7 принят минимальным в целях снижения компоненты рассеянного излучения, но достаточным для обеспечения беспрепятственного перемещения контейнера внутри шахты.
Блочно-тросовый привод контейнера состоит из барабана 15 для намотки троса 16, кинематически соединенного с электродвигателем посредством редуктора (не показаны), огибающего 17 и направляющего 18 блоков. Количество приводов - 4 (на фиг. показаны два) - принято из соображений предотвращения перекосов контейнера при его перемещениях.
В качестве блока излучателя тепловых нейтронов 1 использована конструкция, описанная в статье В. И. Фоминых, О. А. Мигунькова "Направленный излучатель тепловых нейтронов "Прожектор"" ("Исследования в области измерений ионизирующих излучений". Труды метрологических институтов СССР, выпуск 166(226), "Энергия", Ленинградское отделение, 1974). Блок излучателя содержит цилиндр 19 из материала замедлителя нейтронов с источником быстрых нейтронов 20. Цилиндр размещен по оси отражателя нейтронов 21 квадратного сечения, внутренняя поверхность которого близка к поверхности параболоида вращения. Площадь излучающей нейтроны поверхности 2 равна площади продольного сечения зоны контроля.
Толщина радиационной защиты 8, поглотителей 13 и 14, глубина шахты 7 и зазор между корпусом контейнера 5 и стенками шахты приняты такими, что эквивалентная мощность дозы нейтронного и гамма-излучения на уровне пола помещения для досмотра не превышает допустимого для лиц из населения значения при любом положении контейнера в шахте.
В качестве источника быстрых нейтронов 20 применен закрытый радионуклидный источник калифорний-252. Материал замедлителя и отражателя нейтронов - полиэтилен, поглотителей нейтронов - полиэтилен с бором, гамма-излучения - свинец или сталь. Радиационная защита 8 выполнена из блоков полиэтилена с бортом (защита от нейтронов) и блоков из свинца или стали (защита от гамма-излучения).
В случае, если помещение для досмотра расположено в цокольном этаже какого-либо объекта (например, аэровокзала), то блок излучателя тепловых нейтронов 1, блоки детектирования гамма-излучения 3, отражатели 4 и блоки радиационной защиты 8 устанавливаются в приямке (см. фиг. 2,3 и 4), стенки и дно которого забетонированы или облицованы листовой сталью. Если ниже помещения для досмотра расположено другое помещение (например, подвальное), то перечисленные выше части устройства 1, 3, 4 и 8 устанавливаются в этом помещении. В этом случае, при необходимости, может быть установлена дополнительная радиационная защита, например, в боковых направлениях.
Как показали проектно-конструкторские проработки, выполненные на предприятии, для размещения в помещении для досмотра контейнера и блочно-тросового привода (см. фиг. 2 и фиг. 4) необходима площадь не более 0,5 м2.
Работа при помощи заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
В исходном положении контейнер 5 с открытой крышкой 9 находится в верхней части шахты 7 на уровне пола помещения для досмотра (см. фиг. 4). После загрузки в контейнер контролируемого предмета 6 (или нескольких одновременно) его владельцем, закрывается крышка 9 контейнера, автоматически включается блочно-тросовый привод, перемещающий контейнер в его нижнее крайнее положение (см. фиг. 2). В этом положении внутренний объем контейнера находится в поле тепловых нейтронов, сформированном блоком излучателя тепловых нейтронов 1 и отражателями 4, 11 и 12. В результате взаимодействия тепловых нейтронов с азотом, содержащемся в ВВ (в случае его наличия среди содержимого контролируемого предмета), испускается вторичное гамма-излучение с энергией гамма-квантов 10,8 МэВ, регистрируемое блоками детектирования 3. В течение времени измерения поступающая с блоков детектирования гамма-излучения информация накапливается в аппаратуре ее обработки. 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 завершением процесса измерения автоматически включается блочно-тросовый привод и контейнер 5 перемещается в свое верхнее крайнее положение (см. фиг. 4), где прошедшие контроль предметы извлекаются его владельцем из контейнера, если ВВ в предметах отсутствуют. При наличии среди содержимого предмета ВВ подъем контейнера возможен только лишь с санкции персонала службы безопасности объекта.
Заявляемое устройство по сравнению с устройством-прототипом позволяет:
исключить прямой "прострел" нейтронного и гамма-излучения и снизить до необходимого уровня компоненту рассеянного излучения в месте загрузки (выгрузки) контролируемых предметов в устройство эксплуатирующим его персоналом или лицами из населения (например, авиапассажирами при досмотре их ручной клади с использованием этого устройства);
снизить уровень активации содержимого контролируемых предметов;
исключить затесненность в помещении для досмотра при размещении устройства.
В заявляемом устройстве это достигается:
введенным в устройство радиационной защиты в виде блоков из поглощающих нейтроны и гамма-излучение материалов;
выполнением излучателя тепловых нейтронов в виде единого блока;
размещением излучателя тепловых нейтронов совместно с блоками детектирования гамма-излучения и отражателями нейтронов ниже уровня пола помещения для досмотра;
размещением блоков радиационной защиты между уровнем пола помещения для досмотра и излучателем тепловых нейтронов с блоками детектирования гамма-излучения;
выполнением средства транспортирования контролируемых предметов в виде контейнера, крышка и днище которого содержат поглощающий нейтроны и гамма-излучение материал, установленного в вертикальной шахте;
выбором соответствующей толщины радиационной защиты и поглотителей в крышке и днище контейнера, глубины шахты и зазоров между корпусом контейнера и стенками шахты.
Указанные преимущества заявляемого устройства по сравнению с устройством-прототипом обеспечивают в месте загрузки (выгрузки) контролируемых предметов в контейнер устройства эксплуатирующим его персоналом и лицами из населения и, следовательно, в остальной части помещения для досмотра, мощность эквивалентной дозы излучения, не превышающую регламентированную законодательством величину, как для эксплуатирующего устройство персонала, так и для лиц из населения, и снижение значимости последствий активации содержимого контролируемых предметов, а также исключают затесненность в помещении для досмотра при размещении устройства. В результате этого достигается положительный эффект - обеспечивается радиационная безопасность персонала и населения, улучшаются условия эксплуатации и расширяются возможности применения устройства (эксплуатационные возможности).
Кроме того, в заявляемом устройстве использованы простая конструкция средства транспортирования и несложное по своему выполнению, в сравнении с устройством-прототипом, техническое решение, обеспечивающее размещение отражателей нейтронов на средстве транспортирования (отражатели размещены с внутренних сторон крышки и днища контейнера). В результате этого достигается положительный эффект - упрощение конструкции устройства в целом.
Неочевидность предлагаемого решения состоит в том, что по сравнению с устройством-прототипом, заявляемое устройство полностью обеспечивает радиационную безопасность и одновременно улучшает условия эксплуатации, расширяет эксплуатационные возможности и упрощает конструкцию.
Расчеты, а также экспериментальные исследования на макете, показали, что при принятых конструктивных размерах (глубина шахты ок. 1 м, суммарная толщина крышки и днища контейнера ок. 100 мм полиэтилена и свинца, зазор между корпусом контейнера и стенками шахты 4-5 мм) и использовании источника быстрых нейтронов калифорний-252 с потоком нейтронов 1˙108 нейтрон/с, мощность эквивалентной дозы нейтронного и гамма-излучения в наиболее радиационно опасном месте - загрузки (выгрузки) контролируемых предметов в контейнер устройства (на уровне пола помещения для досмотра) - не превышает 30 мкбэр/ч, что всего, примерно, в два раза больше значения нормального естественного фона. При таком уровне излучения эксплуатирующий устройство персонал за календарный год (время облучения 1700 ч - см. п. 8.11 НРБ-76/87) получит дозу, равную
30˙10-6˙1700 = 0,05 бэр, что составит
· 100% = 1% от предельно допустимой дозы для категории А (см. п. 3.2 НРБ-76/87) за календарный год.
Если принять, что лица из населения в процессе досмотра принадлежащих им контролируемых предметов находятся в месте их загрузки (выгрузки) в контейнер устройства 5 мин (что принято с большим коэффициентом запаса), то за это время они получат дозу, равную:
30˙10-6· = 2,5 ˙10-6 бэр Принимая во внимание, что на высоте 10 тыс. м мощность дозы космического излучения составляет ок. 350 мкбэр/ч (см. например, "Радиация. Дозы, эффекты, риск", пер. с англ. , Москва, "Мир" 1988), то доза, получаемая, например, авиапассажирами при досмотре их ручной клади при помощи заявляемого устройства составит:
· 100% = 0,2% от дозы, которую они получат при трехчасовом полете на этой высоте.
Для сравнения следует отметить, что при прямом "простреле" нейтронного излучения через зазор в радиационной защите, как это имеет место в устройстве-прототипе, мощность дозы излучения от источника быстрых нейтронов с потоком, например, 1˙108 нейтрон/с на расстоянии 2 м от источника составит · 4˙10-8 = 8˙10-6 бэр/с = 3˙104 мкбэр/ч, где 4˙10-8 - удельная максимальная эквивалентная доза в бэр. см2/нейтрон (см. таблицу 8˙9 НРБ-76/87), что в
= 103 раз превышает аналогичное значение в заявляемом устройстве. (56) Patrik Flanagan "Technology vs. terror, EUSA, 1989, N 7, р. р. 46-49, 51
Патент США N 1392169, кл. G 01 N 23/22, 1973.
Формула изобретения: 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПРЕДМЕТАХ, включающее радиационную защиту, содержащее источник быстрых нейтронов и замедлитель нейтронов, излучатель тепловых нейтронов, отражатели нейтронов и блоки детектирования гамма-излучения, образующие зону контроля и размещенные в корпусе, аппаратуру обработки поступающей с блоков детектирования гамма-излучения информации и средство транспортирования контролируемых предметов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения радиационной безопасности, расширения эксплуатационных возможностей и упрощения конструкции, радиационная защита выполнена в виде блоков из поглощающих нейтронное и гамма-излучение материалов, излучатель тепловых нейтронов выполнен в виде блока, площадь излучающей нейтроны поверхности которого не меньше площади продольного сечения зоны контроля, корпус представляет собой выполненную под полом помещения для досмотра вертикальную шахту, излучатель тепловых нейтронов, блоки детектирования гамма-излучения и отражатели нейтронов установлены в нижней части шахты и над ними вдоль всей высоты шахтного ствола размещены блоки радиационной защиты, при этом блоки детектирования гамма-излучения расположены напротив излучающей поверхности излучателя тепловых нейтронов, а их продольные оси горизонтальны и параллельны продольной оси излучателя тепловых нейтронов, отражатели нейтронов выполнены в виде вертикально расположенных пластин высотой не меньше высоты зоны контроля, установленных симметрично относительно продольной оси излучателя тепловых нейтронов, а средство транспортирования контролируемых предметов выполнено в виде контейнера, высота которого не превышает высоту зоны контроля, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством привода в стволе шахты, при этом контейнер имеет крышку и днище, выполненные из двух слоев материалов, наружный из которых поглощает нейтронное и гамма-излучение, а внутренний отражает нейтроны.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что со стороны боковых и нижних поверхностей излучателя тепловых нейтронов, блоков детектирования и отражателей нейтронов дополнительно размещены блоки радиационной защиты.