Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Область использования атомной энергии постоянно расширяется, количество радиационно опасных объектов увеличивается. Опыт эксплуатации указанных объектов показывает, что на протяжении всей истории применения энергии ионизирующих излучений происходили радиационные аварии. Происходящие в последнее время события в мире подтверждают увеличивающуюся вероятность крупномасштабной радиационной аварии. В случае формирования обширных участков радиоактивно загрязненной местности с высокими уровнями радиации возникает необходимость применения технических средств воздушной радиационной разведки. Преимуществами указанных средств являются возможность обследования территорий с любой степенью радиоактивного загрязнения, возможность ведения разведки местности, непроходимой для наземных средств, а также значительное сокращение времени на выявление радиационной обстановки.
Методическая основа проведения измерения у существующих приборов воздушной радиационной разведки заключается в том, что для определения мощности дозы гамма-излучения в некоторой точке на местности (как правило, на высоте 1 м) проводится измерение мощности дозы над этой точкой на высоте полета летательного аппарата с последующим умножением измеренного значения на величину кратности ослабления гамма-излучения слоем воздуха между высотой полета и исследуемой высотой. Величина кратности ослабления показывает отношение искомой мощности дозы к измеряемой.
На характер зависимости кратности ослабления значительно влияет энергия гамма-квантов, которая, как правило, точно неизвестна, поскольку большинства приборов воздушной радиационной разведки не имеют возможности для ее определения.
Динамика изменения энергетического спектра гамма-излучения вероятного радиоактивного загрязнения местности оценивалась по продуктам деления урана-235. На рисунке представлен пример изменения энергетического спектра гамма-излучения продуктов деления урана-235 при времени кампании 10 сут.
Отсутствие сведений об энергетическом составе излучения при выявлении радиационной обстановки приводит к значительным отклонениям измеренных значений мощности дозы от реальных, что снижает ценность результатов радиационной разведки.
Одно из решений заключается в оценке энергетического спектра гамма-излучения с помощью соотношения гамма-излучения над радиоактивно загрязненной местностью, направленного из верхнего и нижнего полупространства. Задача определения указанного соотношения решена применением методов математического моделирования (методов Монте-Карло). Для расчета мощности дозы в зависимости от высоты и начальной энергии гамма-квантов использован разработанный в Главном научном центре Российской Федерации «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики» специализированный программный комплекс математического моделирования процессов переноса и регистрации гамма-излучения для проектирования и градуировки спектрометрических систем авиационного радиационного контроля [1–3].
В используемой математической модели источник представлен бесконечно тонкой пленкой на поверхности земли с задаваемой энергией излучения. В качестве детектора использован слой воздуха толщиной 1 мм на заданной высоте. Расчеты мощности дозы для каждого варианта производились до накопления статистики 9 млн историй или до достижения величины статистической погрешности по потоку частиц 0,1 %. Результаты математического моделирования представлены в табл. 1.
Таблица 1. Отношение мощности дозы гамма-излучения над радиоактивно загрязненной местностью, направленного из нижнего полупространства к мощности дозы гамма‑излучения, направленного из верхнего полупространства
Высота измерения, м | Энергия гамма-излучения, кэВ | ||||
50 | 200 | 662 | 1500 | 3000 | |
1 | 3,79 | 4,68 | 9,77 | 13,56 | 17,45 |
2,5 | 3,39 | 4,07 | 8,63 | 12,27 | 15,94 |
5 | 3,28 | 3,80 | 7,73 | 11,44 | 15,31 |
10 | 2,86 | 3,37 | 7,09 | 10,48 | 13,97 |
25 | 3,06 | 3,26 | 5,98 | 9,72 | 13,95 |
50 | 2,97 | 3,05 | 5,36 | 9,06 | 13,40 |
100 | 2,84 | 2,67 | 4,90 | 8,56 | 12,68 |
250 | 2,77 | 2,61 | 4,15 | 7,70 | 12,21 |
500 | 2,83 | 2,63 | 3,61 | 7,16 | 12,12 |
Таблица 2. Кратность ослабления гамма-излучения слоем воздуха между высотой полета и высотой 1 м
Высота измерения, м | Энергия гамма-излучения, кэВ | ||||
50 | 200 | 662 | 1500 | 3000 | |
1 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
2,5 | 1,01 | 1,09 | 1,20 | 1,20 | 1,19 |
5 | 1,02 | 1,17 | 1,42 | 1,42 | 1,38 |
10 | 1,04 | 1,27 | 1,74 | 1,72 | 1,66 |
25 | 1,16 | 1,47 | 2,46 | 2,42 | 2,24 |
50 | 1,56 | 1,81 | 3,58 | 3,45 | 3,05 |
100 | 3,43 | 2,93 | 6,24 | 5,77 | 4,67 |
250 | 64,88 | 17,09 | 24,79 | 18,75 | 11,82 |
500 | 15590,00 | 505,00 | 228,00 | 105,00 | 43,40 |
Таким образом, с целью повышения достоверности результатов воздушной радиационной разведки предложено использовать систему из двух детекторов, один из которых регистрирует излучения из нижнего полупространства, второй — из верхнего. Автоматический расчет отношения показаний детекторов с учетом высоты измерения обеспечивает определение энергетического состава излучения и выбор необходимой зависимости кратности ослабления гамма-излучения слоем воздуха между высотой полета и высотой 1 м, представленной в табл. 2.
