СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-8

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ ческом пороге в 150 кэВ по поглощён ной энергии нейтронов такой метод позволяет проводить идентификацию нейтронов и гамма квантов в смешан ных полях и измерение спектральных характеристик нейтронного и гамма излучения. Использование цифровой идентификации вместо аналоговой позволяет уменьшить вероятность ложного определения гамма кванта как нейтрона не менее чем на порядок. Нижний энергетический порог иден тификации нейтронов также можно уменьшить примерно в три раза, дове дя его до 100…150 кэВ по поглощён ной энергии нейтронов [3], а загрузку детектора увеличить на порядок. Таким образом, цифровая иденти фикация частиц по форме импульса позволяет добиться более высоких ха рактеристик сцинтилляционных из мерительных устройств по сравнению с аналоговыми системами, а именно: ● уменьшить вероятность ложного определения типа частицы и пони зить нижний энергетический порог идентификации за счёт использова ния более эффективных и оптималь ных цифровых алгоритмов иденти фикации; ● увеличить загрузку детектора, при которой возможна идентификация частиц, за счёт цифровой режекции наложенных импульсов; ● достигнуть лучшего энергетическо го разрешения сцинтилляционных спектрометров; ● обеспечить стабильность метроло гических характеристик сцинтилля ционных спектрометров за счёт ис пользования цифровых устройств. В состав программного обеспечения спектрометра дозиметра входят спе циальные алгоритмы для восстановле ния энергетических спектров ней тронного и гамма излучения по ам плитуднымраспределениямимпульсов детектора, вызванных регистрацией протонов отдачи и комптоновских электронов. При регистрации нейтро нов и гамма квантов в стильбене об разуются протоны отдачи (от нейтро нов) и комптоновские электроны (от гамма квантов), при этом амплитуда импульса детектора пропорциональ на потерянной энергии протона отда чи (с учётом поправочного коэффи циента) и комптоновского электрона в сцинтилляторе. По энергетическим спектрам протонов отдачи и компто новских электронов можно опреде лить энергетические спектры регист рируемого нейтронного и гамма из лучения, что позволяет рассчитывать эквивалентные дозы в различных тка нях. Наличие производительного про цессора делает систему гибкой, позво ляющей производить энергетическую калибровку, стабилизацию спектро метрического тракта и другие метро логические операции. В состав про граммного обеспечения входят моду ли, обеспечивающие сбор, предвари тельную обработку цифровых масси вов в блоке регистрации и обработки информации и затем передачу данных в компьютер, а также программные блоки идентификации нейтронов и гамма квантов, режекции наложенных импульсов и построения амплитудных распределений. Управление процес сом измерения производится вы числительным комплексом, и при проведении измерений не требуется высококвалифицированный научно технический персонал. Это позволяет использовать спектрометр дозиметр и при технологическом контроле. Ос новные характеристики такого прибо ра приведены в таблице. В настоящее время на рынке дози метрической аппаратуры представлен спектрометр дозиметр для измерения спектра и дозы нейтронного излуче ния, выполненный по мультисферной методике. Спектр измеряется за счёт того, что количество быстрых нейтро нов, замедлившихся до тепловых, за висит от их энергии и массы сферы. Погрешность измерения дозы нейт ронного излучения составляет до 40%. Спектрометр дозиметр с цифровой идентификацией типа частиц позво ляет измерять одним детектором экви валентную дозу и мощность дозы од новременно и раздельно для нейтро нов и гамма квантов, причём с более высокой точностью (около 10%), чем существующие дозиметры, а также спектральные распределения нейтро нов и гамма квантов в смешанных по лях. В этом заключается основное от личие и преимущество предлагаемого прибора по сравнению с существую щими дозиметрами. Спектрометры дозиметры с цифро вой идентификацией типа частиц по форме импульса могут применяться для спектрометрии и дозиметрии нейтронов и гамма квантов в процессе всего технологического цикла работ с делящимися материалами (ДМ) – от обогащения и изготовления материа лов и изделий из ДМ, далее при эксплу атации АЭС и судов с ядерными реак торами и затем при выгрузке, транс портировке, переработке и хранении облучённого ядерного топлива. При бор может использоваться при рабо тах с электрофизическими установка ми (в том числе с термоядерными) и радионуклидными источниками излу чения, а также в области радиацион ной биологии и медицины. Прибор может использоваться как отдельный детектор модульной детектирующей системы, предназначенной для пассив ного или активного контроля ДМ, а именно наличия, массы и изотопного состава ДМ. Л ИТЕРАТУРА 1. Колеватов Ю.И., Семенов В.П., Трыков Л.А. Спектрометрия нейтронов и гамма излу чения в радиационной физике. М.: Энер гоатомиздат, 1991. 2. Прокуронов М., Руднев П . Идентификация нейтронов и гамма квантов на основе цифровых методов. Электроника: НТБ. 2009. № 1. 3. Прокуронов М.В., Шаболин А.Н. Цифровая идентификация нейтронов и гамма кван тов по форме импульса при высокой загрузке детектора и низкой энергии регистрируемого излучения. ПТЭ. 2007. № 3. C. 1–15. 41 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2011 Основные харктеристики спектрометра дозиметра Энергетические диапазоны измерения спектрального состава и эквивалентной мощности дозы нейтронного и гамма излучения смешанных полей 0,01…10 МэВ для гамма излучения 0,1…15 МэВ для нейтронного излучения Диапазон измерения мощности эквивалентной дозы смешанных гамма нейтронных полей 0,1…1000 мкЗв/ч Погрешность определения мощности эквивалентной дозы Менее 10% в диапазоне поглощенной энергии электронов 0,1…10 МэВ Менее 20% в диапазоне поглощенной энергии электронов 0,01…0,1МэВ Коэффициент блокировки гамма квантов радиоизотопного источника 137 Cs Не менее 4,0 × 10 3 при загрузке 5,0 × 10 5 имп./c в диапазоне поглощённой энергии электронов 30…600 кэВ Эффективность идентификации нейтронов с энергией 2,5 МэВ Не менее 90% при загрузке 5,0 × 10 5 имп./c в диапазоне поглощённой энергии электронов 30…800 кэВ © СТА-ПРЕСС