способ электрической поверки войсковых измерителей мощности дозы гамма-излучения

Формула изобретения

Способ электрической поверки измерителей мощности дозы гамма-излучения, в которых в качестве детектора используется счетчик Гейгера-Мюллера, состоящий в моделировании полей гамма-излучения, определении погрешности в контрольных точках, корректировке чувствительности в тех точках диапазона измерения, где погрешность превышает допустимые пределы, отличающийся тем, что разброс чувствительности работоспособного газоразрядного счетчика считается много меньшим допускаемой погрешности прибора, и моделирование полей гамма-излучения осуществляется не с помощью источников ионизирующих излучений, а подачей электрических сигналов определенной частоты на измерительный тракт схемы поверяемого прибора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к метрологическому обеспечению дозиметрической аппаратуры, проводимое в целях достижения высокой достоверности выявления и контроля радиационной обстановки при измерении мощности дозы гамма-излучения войсковыми приборами радиационной разведки.

Известен метод проведения поверки измерителей мощности дозы, который требует сложного и громоздкого градуировочного оборудования, имеющего в своем составе большое количество источников ионизирующего излучения («Подвижные ремонтные мастерские «ПРХМ-1» и «ПРХМ-3» (Приказ о принятии на снабжение ГК СВ № 20 от 27.06.1957 г.), «Специализированная мастерская подвижная ремонтная ПРМ-ПК» (Приказ о принятии на снабжение МО РФ № 465 от 22.11.2001 г.), «Установка поверочная дозиметрическая УПД «ИНТЕР-М» (Приказ о принятии на снабжение НВ РХБЗ № 38 от 08.02.2001 г.)) что, в свою очередь, делает необходимым выполнение жестких требований по обеспечению радиационной безопасности.

В связи с этим поверка измерителей мощности дозы, входящих в состав подвижных комплексов экологического мониторинга или стационарных систем контроля РО, предполагает обязательный демонтаж приборов с объектов, что требует больших затрат времени и обуславливает невозможность непрерывного контроля обстановки. Использование большого количества источников ИИ для поддержания парка приборов радиационной разведки в боеготовном состоянии требует от военного ведомства большого внимания организации строгого учета и охраны с целью недопущения их утраты и использования в террористических целях. Следует также указать на достаточно значительные экономические затраты, необходимые для проведения процедуры поверки измерителей мощности дозы.

Вместе с тем, несмотря на указанные проблемы эксплуатации и ремонта дозиметрической аппаратуры, до настоящего времени остается малоизученным вопрос проведения поверки измерителей мощности дозы без использования источников ионизирующих излучений.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в снижении экономических затрат на эксплуатацию измерителей мощности дозы исключением облучения обслуживающего персонала и повышением производительности работ.

Указанный технический результат достигается тем, что при проведении поверки измерителей мощности дозы на вход измерительной схемы прибора подается электрический сигнал, который аналогичен сигналу, возникающему в цепи детектора прибора при воздействии на него ионизирующего излучения, с последующей возможностью приведения показаний прибора в соответствие с требуемыми величинами.

Однако электрическая калибровка не позволяет полностью воспроизвести метрологические условия поверки и градуировки измерителей мощности дозы (ИМД), поскольку электрическим методом проверяется лишь измерительная часть прибора без детектора. Поэтому рассматриваемый метод применим лишь в том случае, если сам детектор с большой степенью надежности сохраняет свою чувствительность к ионизирующим источникам (ИИ) в требуемом интервале значений.

Одним из наиболее распространенных в настоящее время типов детекторов ИИ является газоразрядный счетчик.

Чувствительность любого счетчика обуславливается количеством актов ионизации внутри чувствительного объема счетчика на единицу мощности дозы гамма-излучения определенной энергии и вероятностью последующего развития лавинообразного газового разряда. Количество актов ионизации, в свою очередь, определяется объемом счетчика, материалом и толщиной стенок, а также давлением и составом газа. При этом, если у счетчика отсутствуют механические повреждения и сохранен состав газового наполнения, то, очевидно, что количество актов ионизации на единицу мощности дозы будет одинаково у всех счетчиков одного типа.

Таким образом, если счетчик работоспособен, то его чувствительность соответствует паспортному значению. Механические повреждения и разгерметизация счетчика приведут к полной потере работоспособности, что легко обнаружить по отсутствию показаний ИМД при измерении фонового излучения.

Отличие предложенного метода электрической поверки войсковой дозиметрической без использования источников ионизирующих излучений от известного заключается в том, что моделирование полей гамма-излучения осуществляется не с помощью источников ионизирующего излучения, а подачей электрических сигналов определенной частоты на измерительный тракт схемы поверяемого прибора.

Внедрение в войсковую практику указанного метода позволяет достичь исключения дозовых нагрузок обслуживающего персонала, повышение производительности ремонтных мастерских и значительного снижения экономических затрат при проведении поверки измерителей мощности дозы.

Сущность изобретения поясняется гистограммами, представленными на фиг.1-4, которые были получены в результате проведения серии экспериментов. При проведении экспериментальных исследований использовалась установка, которая состояла из регулируемого источника питания для подачи высокого напряжения на газоразрядный счетчик, усилителя сигнала счетчика, пересчетного устройства и источника ионизирующего излучения, содержащего радионуклид ¹³⁷Cs. Испытания проводились при различных мощностях доз, которые измеряются прибором ДП-5 на всех поддиапазонах. Источник ионизирующего излучения обеспечивал приблизительно 2000 срабатываний газоразрядного счетчика (ГС) в течение времени измерения, выбранного равным 10 секундам. Испытания проводились на 200 ГС типа СБМ-20 и 200 ГС типа СИ 3 БГ различных годов выпуска.

После проведения измерений было рассчитано отклонение чувствительности каждого ГС от оценки ее математического ожидания.

Анализ полученных данных фиг.1 и 2 показал, что различие в чувствительности ГС типа СБМ-20 не превосходит ±8%, ГС типа СИ-3 БГ ±10%.

Далее была проведена оценка зависимости чувствительности газоразрядных счетчиков к гамма-излучению от срока эксплуатации.

В ходе исследований было оценено влияние срока хранения ГС на его чувствительность. С этой целью был проведен расчет отклонения средней чувствительности ГС одного года выпуска от чувствительности, усредненной по всей совокупности различных годов выпуска.

Из полученных данных можно сделать вывод, что отклонение чувствительности ГС практически не зависит от года выпуска и носит случайный характер. Величина данной погрешности в проведенных исследованиях для ГС типа СБМ - 20 составила приблизительно ±2,2%, для ГС типа СИ-3 БГ ±2,8%.

Это позволяет утверждать, что за во время хранения и эксплуатации чувствительность счетчиков практически не изменяется.

Дальнейшие испытания были направлены на воздействие критических условий функционирования газоразрядных счетчиков с целью выяснения их надежности. Результаты испытаний представлены в таблице.

Величина погрешности при испытаниях газоразрядных счетчиков
Испытываемая характеристика	Величина погрешности, %
СБМ-20	СИ-3 БГ
Зависимость чувствительности к гамма-излучению от температуры (в диапазоне от минус 60°С до плюс 80°С)	±1,5%	±2,5%
Зависимость чувствительности к гамма-излучению от вибрации (в диапазоне от 40 до 500 Гц)	±1,8%	±2,8%
Зависимость чувствительности к гамма-излучению при повышенной влажности	±1,6%	±2,4%
Зависимость чувствительности к гамма-излучению после воздействия ионизирующего излучения мощностью экспозиционной дозы 10000 Р/ч	±1,5%	±2,1%
Влияние максимально допустимого срока работы на чувствительность к гамма-излучению (наработка импульсов 1010)	±2,1%	±2,4%

Анализ результатов, полученных в исследованиях, позволяет сделать вывод о том, что если газоразрядный счетчик работоспособен при выбранном напряжении питания, то его чувствительность практически не будет отличаться от номинальной величины. При этом, поскольку в настоящее время допускаемая погрешность градуировки ИМД составляет, как правило, ±25%, то с учетом того, что различие чувствительности ГС имеет величину порядка ±10%, погрешность электрической калибровки измерительной схемы ИМД не должна превышать ±20%.

Предлагаемый подход может обеспечить более низкую суммарную погрешность градуировки прибора по сравнению с используемыми в настоящее время подходами поверки и градуировки с применением источников ионизирующих излучений.

Актуальность полученных результатов заключается в том, что исключение процедуры поверки с использованием источников ИИ позволит существенно снизить экономические затраты на эксплуатацию ИМД, а также исключит облучение обслуживающего персонала и повысит производительность работ.