Силантьев К.А.
Радио-имитатор источника ионизирующего излучения и регистрирующего его прибора.
Радио-имитатор источника ионизирующего излучения и регистрирующего его прибора.
Согласно нормам радиационной безопасности допуск к работе с источниками ионизирующего излучения осуществляется только после прохождения персоналом обучения и сдачи экзамена. Однако, возникает проблема как обучить персонал работе с источниками ионизирующего излучения и аппаратурой радиационного контроля без непосредственного контакта с этим самым излучением. Обычно ограничиваются теорией, а практика проводится с радиометрическими приборами без измерений уровня ионизирующего излучения. Разработаны компьютерные симуляторы, моделирующие работу радиометрических приборов в разных ситуациях. Разработаны имитаторы радиометрических приборов в которые встроены специальные радиоприёмники, позволяющие дистанционно, с управляющего устройства, передавать на их экран необходимое значение измеряемой величины. Но такие приборы не позволяют приобрести реальные навыки работы с ионизирующим излучением.
Вашему вниманию предлагается ещё один вариант решения проблемы подготовки персонала к работе с источниками ионизирующего излучения без непосредственного контакта с этим излучением.
Из курса физики известно, что гамма-излучение, является электромагнитным излучением, также как и излучение радиоволн. Это значит, что законы распространения гамма-излучения должны быть близкими к законам распространения радиоволн. Следовательно, источник гамма-излучения, с определёнными допусками, можно смоделировать ультра коротко волновым радиопередатчиком. В этом случае, для определения модельного уровня ионизирующего излучения, необходимо измерить уровень радиосигнала в интересующей нас точке пространства. Конечно, гамма-излучение в реальных условиях будет вести себя иначе, чем радиосигнал, иначе будет происходить рассеяние гамма-излучения в окружающей среде. Но, в целом, для получения начальных навыков работы с источниками гамма-излучения в открытом пространстве, для моделирования поиска и обращения с источником ионизирующего излучения, для преодоления радиофобии и быстрой оценки возможных дозовых нагрузок, такой радио-имитатор вполне подходит.
Были проведены сравнительные измерения уровня гамма-излучения и радиосигнала от расстояния. В качестве источника ионизирующего излучения использовался Am-241, а в качестве радиопередатчика использовался модуль FS-1000A, управляемый мультивибратором. Частота радиопередатчика составляла 433 МГц, а мощность не превышает 25 мВт, что позволяет использовать его без оформления разрешения на радиопередающие устройства. Кроме этого, такая мощность радиоизлучения совершенно безопасна для здоровья человека. В качестве датчика ионизирующего излучения использовался детектор фирмы «Атомтех» типа БДКГ-03. В качестве датчика радиосигнала использовался сверхрегенеративный приёмник типа MX-RX-5V в режиме регистрации сигнала с амплитудной модуляцией. Амплитуда выходного сигнала радиоприёмника преобразовывалась в числовой код. Вся информация каждые 3 секунды регистрировалась на компьютере. Измерения проводились через каждый метр по 10 минут на дистанции 30 метров. При обработке данные каждой точки измерения усреднялись. На рисунке 1 представлены экспериментально полученные зависимости уровня мощности дозы и мощности радиосигнала от расстояния, где «Ряд 1» - зависимость мощности радиосигнала, а «Ряд 2» - зависимость мощности дозы от расстояния от источников радиосигнала и ионизирующего излучения.
Вашему вниманию предлагается ещё один вариант решения проблемы подготовки персонала к работе с источниками ионизирующего излучения без непосредственного контакта с этим излучением.
Из курса физики известно, что гамма-излучение, является электромагнитным излучением, также как и излучение радиоволн. Это значит, что законы распространения гамма-излучения должны быть близкими к законам распространения радиоволн. Следовательно, источник гамма-излучения, с определёнными допусками, можно смоделировать ультра коротко волновым радиопередатчиком. В этом случае, для определения модельного уровня ионизирующего излучения, необходимо измерить уровень радиосигнала в интересующей нас точке пространства. Конечно, гамма-излучение в реальных условиях будет вести себя иначе, чем радиосигнал, иначе будет происходить рассеяние гамма-излучения в окружающей среде. Но, в целом, для получения начальных навыков работы с источниками гамма-излучения в открытом пространстве, для моделирования поиска и обращения с источником ионизирующего излучения, для преодоления радиофобии и быстрой оценки возможных дозовых нагрузок, такой радио-имитатор вполне подходит.
Были проведены сравнительные измерения уровня гамма-излучения и радиосигнала от расстояния. В качестве источника ионизирующего излучения использовался Am-241, а в качестве радиопередатчика использовался модуль FS-1000A, управляемый мультивибратором. Частота радиопередатчика составляла 433 МГц, а мощность не превышает 25 мВт, что позволяет использовать его без оформления разрешения на радиопередающие устройства. Кроме этого, такая мощность радиоизлучения совершенно безопасна для здоровья человека. В качестве датчика ионизирующего излучения использовался детектор фирмы «Атомтех» типа БДКГ-03. В качестве датчика радиосигнала использовался сверхрегенеративный приёмник типа MX-RX-5V в режиме регистрации сигнала с амплитудной модуляцией. Амплитуда выходного сигнала радиоприёмника преобразовывалась в числовой код. Вся информация каждые 3 секунды регистрировалась на компьютере. Измерения проводились через каждый метр по 10 минут на дистанции 30 метров. При обработке данные каждой точки измерения усреднялись. На рисунке 1 представлены экспериментально полученные зависимости уровня мощности дозы и мощности радиосигнала от расстояния, где «Ряд 1» - зависимость мощности радиосигнала, а «Ряд 2» - зависимость мощности дозы от расстояния от источников радиосигнала и ионизирующего излучения.
Рисунок 1.
Как показывают результаты измерений, общий тренд обоих графиков в целом совпадает. На основании этого можно сделать заключение, что, с определенной степенью допущения, имеется возможность использования радиопередающего устройства в качестве имитатора источника ионизирующего излучения.
На основании полученных данных был разработан Радио-имитатор источника ионизирующего излучения и регистрирующего его прибора. Это устройство предназначено для безопасного обучения персонала обращению с радиоактивными источниками без угрозы облучения ионизирующим излучением. Радио-имитатор позволяет имитировать поиск источника или локального загрязнения, персонального загрязнения, определение мощности дозы и величины дозы гамма-излучения, а также проведение мероприятий по восстановлению контроля над источником ионизирующего излучения.
В качестве прототипа радиометрического прибора был выбран широко распространённый радиометр МКС-АТ 1117М производства фирмы «Атомтех», республика Беларусь. Этот радиометр имеет единый блок отображения информации (БОИ) и сменные интеллектуальные датчики, позволяющие проводить измерения всех основных видов ионизирующего излучения. Чтобы при работе с Радио-имитатором достичь максимального правдоподобия реальной работы датчик уровня радиосигнала сделан в виде сменного датчика, подключаемого к БОИ через стандартный разъём. Таким образом, одновременно отрабатывается практика работы как с радиометром, так и с источником гамма-излучения.
Радио-имитатор источника ионизирующего излучения состоит из блока радиопередатчика (БР) и датчика радиоизлучения (БДР03).
БР применяется для имитации источника ионизирующего гамма-излучения. Внешний вид передающего радио-модуля представлен на рисунке 2.
На основании полученных данных был разработан Радио-имитатор источника ионизирующего излучения и регистрирующего его прибора. Это устройство предназначено для безопасного обучения персонала обращению с радиоактивными источниками без угрозы облучения ионизирующим излучением. Радио-имитатор позволяет имитировать поиск источника или локального загрязнения, персонального загрязнения, определение мощности дозы и величины дозы гамма-излучения, а также проведение мероприятий по восстановлению контроля над источником ионизирующего излучения.
В качестве прототипа радиометрического прибора был выбран широко распространённый радиометр МКС-АТ 1117М производства фирмы «Атомтех», республика Беларусь. Этот радиометр имеет единый блок отображения информации (БОИ) и сменные интеллектуальные датчики, позволяющие проводить измерения всех основных видов ионизирующего излучения. Чтобы при работе с Радио-имитатором достичь максимального правдоподобия реальной работы датчик уровня радиосигнала сделан в виде сменного датчика, подключаемого к БОИ через стандартный разъём. Таким образом, одновременно отрабатывается практика работы как с радиометром, так и с источником гамма-излучения.
Радио-имитатор источника ионизирующего излучения состоит из блока радиопередатчика (БР) и датчика радиоизлучения (БДР03).
БР применяется для имитации источника ионизирующего гамма-излучения. Внешний вид передающего радио-модуля представлен на рисунке 2.
Рисунок 2. Радиомодуль FS-1000A
Для модуляции излучения радио-модуля используется микропроцессор STM8S003F3P6. Используется 100% амплитудная модуляция. Наличие модулированного сигнала позволяет передавать дополнительную информацию, например, тип источника или энергию излучения. Как показывает практика, распространение гамма-излучения зависит от энергии излучаемых гамма-квантов.
Питание имитатора осуществляется от 4 щелочных батареек типоразмера ААА. Радио-модуль, микропроцессор и батарейки размещены в корпусе для РЕА типа G1031B, размером 64х44х32мм. Включение БР осуществляется DIP переключателем, расположенным на стенке корпуса. Внешний вид БР представлен на рисунке 3.
Питание имитатора осуществляется от 4 щелочных батареек типоразмера ААА. Радио-модуль, микропроцессор и батарейки размещены в корпусе для РЕА типа G1031B, размером 64х44х32мм. Включение БР осуществляется DIP переключателем, расположенным на стенке корпуса. Внешний вид БР представлен на рисунке 3.
Рисунок 3. корпус типа G1031B
Датчик БДР03 применяется для регистрации электромагнитного излучения от БР и отображения результатов измерений на экране блока отображения информации (БОИ) радиометра МКС-АТ 1117М.
В БДР03 для регистрации радиоизлучения от РИ используется приёмный радиомодуль MX-RM-5V. Внешний вид приёмного радиомодуля представлен на рисунке 4.
В БДР03 для регистрации радиоизлучения от РИ используется приёмный радиомодуль MX-RM-5V. Внешний вид приёмного радиомодуля представлен на рисунке 4.
Рисунок 4. Радиомодуль MX-RM-5V.
Сигнал с радиомодуля обрабатывается микропроцессором ATMega16 и преобразуется в выходной сигнал, аналогичный датчику гамма-излучения БДКГ-03. Таким образом, БОИ радиометра МКС-АТ1117М воспринимает сигнал БДР03 как от БДКГ-03.
Электронные компоненты монтируются на макетной плате. Кроме радио модуля с антенной на плате размещены микропроцессор, стабилизатор питания и драйвер интерфейса RS-232. На краю платы смонтирован разъём для подключения стандартного кабеля внешнего датчика радиометра МКС-АТ1117М. Внешний вид макетной платы блока электроники представлен на рисунке 5.
Электронные компоненты монтируются на макетной плате. Кроме радио модуля с антенной на плате размещены микропроцессор, стабилизатор питания и драйвер интерфейса RS-232. На краю платы смонтирован разъём для подключения стандартного кабеля внешнего датчика радиометра МКС-АТ1117М. Внешний вид макетной платы блока электроники представлен на рисунке 5.
Рисунок 5. Плата блока электроники.
Макетная плата размещается в пластмассовом корпусе диаметр которого соответствует диаметру датчика БДКГ-03. Это позволяет крепить датчик к стандартной штанге радиометра МКС-АТ1117М. Внешний вид датчика БДР03 в сборе представлен на рисунке 6.
Рисунок 6. Датчик БДР03 в сборе.
Комплекс позволяет имитировать работу с источником ионизирующего излучения, например, Cs-137 активностью до 100 МБк или проводить имитацию измерения мощности дозы РИ до 300 МкЗв/час (максимальное значение мощности дозы, измеряемое датчиком БДКГ-03) на расстоянии 15 см. При изменении настроек Комплекса активность моделируемого источника может быть увеличена до 10 ГБк.
При использовании датчика БДР03 совместно с радиометром МКС-АТ 1117М имитируется регистрация гамма-излучения, аналогичное как при использовании штатных датчиков радиометра. Информация отображается на дисплее БОИ радиометра в значениях мощности дозы, дозы и скорости счёта, имеются режимы измерения мощности дозы и поиска источника. Следует отметить, что никакой модификации радиометра МКС-АТ1117М не требуется, радиометр используется в своей штатной комплектации. Таким образом, имитируются все режимы работы радиометра МКС-АТ1117М с внешним датчиком БДКГ-03 при проведении обследования радиоактивного загрязнения или поиска источника ионизирующего излучения без причинения вреда здоровью обучающимся или персоналу.
Опытный образец Радио-имитатора в течении нескольких лет использовался при обучении радиометристов в учебном центре «Атомспас», входящим в состав АО «АТЦ Росатома», г.Санкт-Петербург. На рисунке 7 представлен общий вид Радио-имитатора.
При использовании датчика БДР03 совместно с радиометром МКС-АТ 1117М имитируется регистрация гамма-излучения, аналогичное как при использовании штатных датчиков радиометра. Информация отображается на дисплее БОИ радиометра в значениях мощности дозы, дозы и скорости счёта, имеются режимы измерения мощности дозы и поиска источника. Следует отметить, что никакой модификации радиометра МКС-АТ1117М не требуется, радиометр используется в своей штатной комплектации. Таким образом, имитируются все режимы работы радиометра МКС-АТ1117М с внешним датчиком БДКГ-03 при проведении обследования радиоактивного загрязнения или поиска источника ионизирующего излучения без причинения вреда здоровью обучающимся или персоналу.
Опытный образец Радио-имитатора в течении нескольких лет использовался при обучении радиометристов в учебном центре «Атомспас», входящим в состав АО «АТЦ Росатома», г.Санкт-Петербург. На рисунке 7 представлен общий вид Радио-имитатора.
Рисунок 7. Радио-имитатор.
