Глава 19. Радиационные мониторы контроля периметра

579

19.3ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛОВ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ЗА ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

19.3.1 Источники излучения

Как описано в главе 1, ядерные материалы могут быть обнаружены благодаря их спонтанному излучению. Каждое из этих излучений: альфа, бета, гамма, рентгеновское и нейтронное обладает различной проникающей способностью. Проникающая способность альфа-излучения мала и оно легко останавливается несколькими сантиметрами воздуха. Кроме случая, когда детекторы загрязнения почти касаются излучателя, альфа-излучение вносит небольшой вклад в сигнал радиационного монитора. Более проникающие виды излучения, которые легко проходят через воздух, могут быть зарегистрированы на некотором расстоянии. Однако корпус детектора и упаковка ядерного материала могут экранировать все виды излучения кроме гамма-квантов и нейтронов. Существует одно принципиальное различие между сигналами от радиоактивных загрязнений и ядерных материалов: загрязнение обычно «лежит» на поверхности, где его излучение легко обнаруживается, а мониторы ядерных материалов должны реагировать на проникающее излучение материала, заключенного в оболочку. Следовательно, мониторы загрязнения часто регистрируют несколько видов излучений, а мониторы ядерных материалов регистрируют в основном гамма-излучение и нейтроны. Мониторы ядерных материалов, рассмотренные далее в этой главе, главным образом регистрируют гамма-излучение, но также обладают и некоторой чувствительностью к нейтронам. На рис. 19.5 (а, б) проиллюстрировано поглощение трех видов излучения различными материалами.

Внутреннее самопоглощение в источнике излучения также может значительно изменять регистрируемые сигналы. Например, ядерные материалы экранируют свое собственное гамма-излучение; степень самопоглощения зависит от физи- ческой формы материала. Рис. 19.6 иллюстрирует самопоглощение для различ- ных форм и габаритов высокообогащенного урана. Тонкие урансодержащие материалы, такие как порошки и фольга, излучают больше всего; в то же время, такие более плотные формы, как сферы и цилиндры, поглощают большую часть своего излучения. Излучение цилиндров (см. рис. 19.6) пропорционально площади поверхности, которая увеличивается пропорционально массе в степени 2/3, что показано прямой линией на графике (построенном в логарифмическом масштабе — прим. пер.).

19.3.2 Сигналы, изменяющиеся во времени

При контроле ядерных материалов или загрязнения сигналы монитора обыч- но присутствуют только в течение короткого интервала времени. Если объект подвижен, сигнал от ядерного материала будет изменяться в течение процесса контроля (мониторинга), так как объект перемещается по отношению к детектору. Рис. 19.7 иллюстрирует результирующий сигнал монитора, когда пешеход проходит через него, неся с собой ядерный материал. Интеграл переменного во времени сигнала составляет приблизительно 60 % от сигнала неподвижного объекта. Хорошая конструкция монитора гарантирует, что время измерения соответствует,

580	Пол И. Фелау

Ðèñ.19.5 (à). Непрерывный спектр бета-излучения (максимальная энергия 1,9 МэВ) легко поглощается несколькими сантиметрами пластмассы

Ðèñ.19.5 (á). Гамма-излучение плутония поглощается малой толщиной сви нца, но большая толщина борированного полиэтилена значительно меньше в оздействует на его нейтроны

Глава 19. Радиационные мониторы контроля периметра

581

Ðèñ. 19.6. Форма высокообогащенного урана влияет на самопоглощение гамма-излучения. Интенсивность излучения изменяется от площади поверхности больше, чем от массы

Ðèñ.19.7. При проходе че- рез портальный монитор пешехода, несущего ядерный материал, генерируется сигнал колоколообразной формы

насколько это возможно, максимальному уровню сигнала. Подходы к достижению этой оптимальной ситуации рассматриваются в разделе 19.4.

Дополнительным эффектом, снижающим сигнал монитора, является уменьшение интенсивности фона, вызываемое самим объектом. Радиационный фон окружающей монитор среды может частично поглощаться человеком или транспортным средством, находящимся в мониторе. Для пешеходов снижение интенсивности может быть всего 1,5 %, но для транспортных средств составит намного большую величину. Рис. 19.8 иллюстрирует снижение, вызываемое присутстви-