Многомодульные детектирующие устройства для ускоренного поиска непротяженных источников гамма излучения и их локализации

• Автор: Лэй Вин
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Приборы для поиска источников гамма- излучения
1.1. Объект поиска
1.1.1. Источники ядерного излучения в качестве объектов поиска
1.1.2. Математическое описание характеристик источников излучения
1.2. Среда поиска
1.3. Средства поиска
1.3.1. Способы организации поиска источников излучения
1.3.2. Поиск источников у- излучения с помощью многомодульного детектирующего устройства
1.4. Выводы
Глава 2. Расчетное моделирование откликов многомодульных детектирующих устройств
2.1. Моделирование методом Монте-Карло
2.1.1 Теория метода
2.1.2. Метод Монте-Карло в задаче взаимодействия излучения с веществом
2.2. Примеры моделирования детекторов
2.2.1. Программа СЕАЫТ4
2.2.2. Программа МСЫР-4С
2.2.3. Программа МСи-КРР1/2
2.2.4. Программа «ПРИЗМА»
2.3. Математическое моделирование откликов многомодульных детектирующих устройств
2.3.1. Влияние материала защитного экрана на форму угловой зависимости откликов ММДУ
2.3.2. Влияние формы и размеров защитного экрана и количества сцинтилляторов на форму угловой зависимости откликов ММДУ
2.3.3. Влияние материала сцинтиллятора на форму угловой зависимости откликов ММДУ
2.3.4. Моделирование МУЩУ с отверстием в экране
2.3.5. Исследование энергетической зависимости
2.4. Модель ММДУ2
2.5. Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование характеристик ММДУ
3.1. Описание экспериментальных моделей ММДУ
3.2. Схема установки
3.3 Аппроксимация результатов эксперимента и спектрометрический анализ
3.4. Результаты экспериментальных исследований и сравнения их с результатами математического моделирования
3.5. Выводы

Глава 4. Методы определения направления на источник гамма-излучения
4.1. Применение метода векторного сложения для определения направления на источник излучения по откликам ММДУ
4.2. Нахождение функции от углового положения источника
4.3. Определение положения источника излучения с помощью нейронных сетей
4.3.1. Построение искусственных нейронных сетей для получения информации по откликам ММДУ
4.3.2. Построение и тестирование сети для определения направления на источник излучения
4.3.3. Построение и тестирование сети для определения направления и расстояния до источника излучения
4.3.4. Построение и тестирование сети для определения направления и расстояния для двух источников излучения
4.3.5. Исследование углового разрешения устройства в присутствии двух источников
4.3.6. Нейронная сеть для модели ММДУ2
4.4. Алгоритм определения направления на источник излучения и его локализация
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы Попадание источников ионизирующего излучения в сферу жизнедеятельности человека представляет серьезную угрозу его здоровью. Неучтенные и неконтролируемые источники ионизирующего излучения представляют большую опасность провокаций и террористических актов. В настоящее время в России и других странах имеются территории со значительным радиоактивным загрязнением. Существует острая необходимость в обнаружении, локализации и мо-ниторировании подобных территорий с очагами радиоактивного загрязнения окружающей среды. Эти очаги имеют, как правило, техногенное происхождение, поэтому не исключена вероятность их возникновения и сегодня. Ликвидация возникших очагов загрязнения может проводиться только после точной локализации места нахождения источников излучения. Поэтому проблема ускоренного обследования местности, загрязненной у-излучающими радионуклидами и поиска локальных источников у-излучения, а также разработка методов определения направления на источник у-излучения имеет особую актуальность. Кроме того очень актуальна проблема обнаружения источников ионизирующего излучения техногенного происхождения и определения места их локализации. Чрезвычайно важна задача обнаружения несанкционированного провоза радиоактивных материалов при проведении проверки гру-' зов на контрольно-пропускных пунктах. Наиболее распространенными случаями обнаружения радиоактивных веществ являются точечные и непротяженные у-источники искусственного происхождения и ядерные материалы, обладающие у- нейтронным излучением. Для точечных и непротяженных у- источников характерны линейные размеры, которые значительно меньше измеряемых расстояний, значимых для решения задачи обнаружения источников. Для решения указанной, и других подобных проблем необходимы приборы, способные проводить обнаружение и локализацию различных у-источников, определять как энергию, так и интенсивность дискретных у-линий. В качестве такого прибора можно использовать ' многомодульные детектирующие устройства (ММДУ) - панорамные датчики, укомплектованные сцинтилляционными детекторами [1].

1.3.2. Поиск источников у- излучения с помощью многомодульного детектирующего устройства
Для повышения скорости обследования местности, его удешевления может быть использован компьютерный комплекс радиационного мониторинга с ММДУ для мобильной экологической лаборатории, обеспечивающий высокий уровень автоматизации и повышение эффективности экологической разведки и мониторинга регионов [31, 32].
Компьютерный комплекс радиационного мониторинга предназначен для получения и обработки информации о радиационной обстановке на обследуемой терри-' тории.
Комплекс состоит из персонального компьютера и одного из вариантов многомодульного детектирующего устройства [6, 33, 34, 35, 36, 37]. Сочетание этих двух функциональных элементов позволяет определять как направление на максимум излучения, так и направления на источники излучения. ММДУ предназначен для определения плотности потока у- излучения в точке измерения (в том числе по направлениям), мощности дозы и градиента плотности потока излучения в результате только одного измерения. Принципы действия ММДУ основаны на результатах измерений соотношений откликов составных частей ММДУ. При применении в составе комплекса двух ММДУ[38, 39] появляется возможность локализации источника по результатам одного измерения. Это позволяет осуществлять оперативный поиск источников ионизирующих излучений, т. е. проводить как радиационную разведку на неизвестных территориях, так и радиационный мониторинг этих территорий.
На кафедре «Прикладная ядерная физика» МИФИ в течение ряда лет проводятся эксперименты и расчеты по разрабатываемой методике ускоренного поиска источников радиации и определения их локализации. Рассмотрим некоторые из разработанных панорамных ММДУ.
Для панорамного датчика первой модели была выбрана форма куба, на гранях которого расположены газоразрядные счетчики (рис.1.8.) [40]. Это обеспечивает , апертуру угла обзора до 4 л стер. Прибор помещается в точку измерения, где в результате единичного измерения потока у- излучения шестимодульной системой детекторов получается вектор отклика, содержащий шесть элементов (чисел импульсов, зарегистрированных модулями за время измерения), длина которых пропорцио-