588	Пол И. Фелау

кие окна детектора (100 мкг/см2) пропускают низкоэнергетическое излучение от поверхностного загрязнения во внутренний объем детектора, который представляет собой тонкостенную полость с большой площадью поверхности. Аргоно-ме- тановая смесь медленно протекает через полость и затем выгорает или рециркулирует с небольшим количеством нового газа. Аргон является газом, в котором происходит детектирование, а метан понижает рабочее напряжение и гасит разряды между электродами счетчика. Разряды, вызываемые примесями в аргоне или вторичным излучением из металлических деталей счетчика, вызывают электронные помехи. Плоскопараллельная геометрия конструкции имеет неравномерное электрическое поле и усиление, поэтому прибор является скорее счетчиком, нежели спектрометром энергии.

Хотя очень большой проточный газоразрядный пропорциональный счетчик является детектором с большим уровнем шумов, его хорошие энергетические характеристики и малая стоимость делают его привлекательным для мониторинга загрязнений, когда измерения могут быть легко повторены б ез особого ущерба.

19.6СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ МОНИТОРОВ КОНТРОЛЯ ПЕРИМЕТРА

Радиационный монитор периметра, изображенный на рис. 19.1, предназна- чен для контроля пешеходов, а показанный на рис. 19.12 — контролирует автотранспорт. Все эти мониторы имеют сходные составные части (рис. 19.13). Детекторы реагируют на излучение и передают информацию на блок управления монитора, который обеспечивает питание, обработку и анализ сигналов. Блок управления обычно имеет датчики занятости монитора для определения момента измерения фона и индикаторные лампочки и звуковые сигнализаторы для выдачи сигнала тревоги.

19.6.1 Составные части и их функции

Ниже перечислены составные части мониторов и их функции.

1.Детектор: регистрирует радиоактивное излучение из определенной области пространства, обычно расположенной между двумя и более де текторами.

2.Электроника для обработки сигналов: преобразует импульсы регистрируемого радиоактивного излучения в импульсы напряжения, которые могут передаваться в другое устройство для анализа.

3.Одноканальный анализатор (ОКА): сортирует импульсы в выбранном энергетическом диапазоне. Выходными сигналами являются стандартные логические импульсы.

4.Блок управления: регистрирует логические импульсы с ОКА. Использует результат для определения ложного срабатывания или для проведения измерений при мониторинге. Проводит измерения фона при высоком и низком порогах для обнаружения неправильного срабатывания. Показывает каждый новый результат измерения фона. Сравнивает результаты измерения при мониторинге с порогом обнаружения (раздел 19.4). Использует датчик занятости, чтобы определить, когда измерить фон и когда провести контроль. Помогает при проведении градуировки.

Глава 19. Радиационные мониторы контроля периметра

589

Ðèñ. 19.12. Составные части этого транспортного монитора осуществл яют те же самые основные функции, что и составные части пешеходного монит ора. Прибор изготовлен фирмой Jomar Systems, Inc., Лос-Аламос, штат Нью-Мексико

5.Датчик занятости: реагирует на присутствие человека или транспортного средства и, если необходимо, на направление движения.

6.Выходное устройство: передает результаты мониторинга визуальными (вспышками света) и звуковыми сигналами.

7.Источник питания: преобразует сетевое напряжение в напряжения постоянного тока, необходимые для работы детекторов и электроник и.

Некоторые из этих устройств и их функции обсуждаются ниже более подробно.

19.6.2 Электроника для обработки сигналов

Помехи присутствуют в любой системе регистрации и некоторые из них могут быть устранены сочетанием дискриминаторов двух уровней напряжения, чтобы сформировать ОКА. Окно приема, которое ограничивается определенной областью энергетического спектра, может оптимизировать характеристики радиационного монитора. Например, так как интенсивная часть спектра гамма-излуче- ния высокообогащенного урана лежит в узкой энергетической области, окно приема, ограниченное этой областью энергии гамма-излучения, дает наилучшую чув-

590	Пол И. Фелау

Ðèñ. 19.13. Основные составные части радиационного монитора контро ля периметра. Монитор должен обнаруживать радиоактивное излучение, реагировать на присутствие объекта контроля (с помощью нажимной доски), вырабатывать решения и сообщать о результате

ствительность обнаружения урана даже тогда, когда используются такие плохие спектрометры, как органические сцинтилляторы.

В табл. 19.1 приведен пример изменения чувствительности обнаружения урана с изменением размера приемного окна. Приведенная чувствительность, равная S, деленному на корень квадратный из В, связывает результирующий сигнал S в определенном окне со стандартным отклонением фона в том же самом окне. Чем больше приведенная чувствительность, тем легче обнаружить источ- ник урана и тем меньше порог обнаружения. Для значений, указанных в таблице, вероятность обнаружения источника была повышена на 50 % при оптимизации окна ОКА.

Пересчетные устройства регистрируют логические импульсы ОКА в течение периода измерений. Большинство пересчетных устройств имеют интервалы сче- та, соответствующие среднему времени, в течение которого сигналы присутствуют в мониторе. В конце каждого интервала счета пересчетное устройство передает его сумму в блок выработки решения. Когда монитор не занят, множество таких сумм усредняется, чтобы получить точное значение фона. Во время мониторинга каждая сумма сравнивается с порогом обнаружения.

Глава 19. Радиационные мониторы контроля периметра

591

Таблица 19.1 — Приведенная чувствительность и порог обнаружения для трех окон одноканальных анализаторов (ОКА)

Îêíî ÎÊÀ, Â	Энергетическое окно, кэВ	S /	B	Порог обнаружения 235U, ã*
0,3-0,85	70-215	7,87		10
0,21-1,5	46-385	6,93		12,2
0,3-7,0	70-1735	6,0		15,2

* Источники — сферические массы; фон — 21 мкР/ч

19.6.3 Источники питания

Высокое напряжение для детекторов обеспечивается регулируемой электронной схемой, которая поддерживает практически постоянное выходное напряжение. Для того чтобы можно было использовать один общий источник питания для различных сцинтилляционных детекторов, для каждого фотоумножителя в схему делителя напряжения введен последовательно соединенный потенциометр для регулировки напряжения.

Мониторы, использующие модули электроники в стандарте NIM для усилителя, ОКА и высоковольтного источника питания, используют низковольтное питание системы NIM. В случае использования микропроцессоров низковольтные источники питания могут работать от аккумуляторов. Эта особенность делает контроллер монитора нечувствительным к кратковременным сбоям питания. В отсутствие резервного питания монитор должен заново начинать работу после каждой потери питания с некоторой задержкой функци онирования.

Для случаев долговременного нарушения питания следует предусмотреть резервную сеть питания монитора. Для этого часто используется сеть аварийного питания объекта; если ее нет, то монитор временно может питаться от резервных блоков питания. В ряде случаев на время потери питания в качестве резервного можно использовать ручной монитор.

19.6.4 Диагностика

Простая диагностика может определять дефекты в радиационных мониторах по мере их появления. Диагностические испытания могут выполняться как отдельными, так и объединенными с помощью программы модулями микропроцессорного блока управления. При проверке фона просто сравнивается измеренный фон с верхним и нижним порогами. Неисправный монитор может показывать высокий или низкий фон из-за неработающего или работающего с помехами детектора. Небрежное экранирование детектора или хранение радиоактивного материала вблизи монитора будет также обнаружено при проверке фона. Чтобы обнаружить такие аномалии в случае их появления, обычно проверяется каждое новое значение фона и, при необходимости, отмечается звуковым или визуальным сигналом.

Сложная методика диагностики исследует статистику счета монитора, чтобы определить, что является источником импульсов — регистрация излучения или шумы. В работе [13] описан метод долговременного анализа, который может диа-