АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА РАДОНА С ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА ПО БЕТА- И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯМ

Полезная модель относится к области измерения ядерных излучений, а именно к измерению плотности потока радона с поверхности земли, а также пористых эманирующих материалов, и может быть использована для оценки радоноопасности территорий и зданий, изучении предвестников землетрясений, электрических свойств и динамики атмосферы, литосферно-атмосферных связей.
Известно устройство для измерения плотности потока радона с поверхности грунта по гамма-излучению [Jovanovič P. Radon exhalation rate measurements on and abound the premises of a former coal mine. Radon in the Living Environment, 19-23 April 1999, Athens, Greece P. 429-432], включающее накопительную камеру с активированным углем, которую устанавливают на грунт, и полупроводниковый гамма-спектрометр. В накопительной камере накапливается почвенный радон в течение некоторого времени, обычно несколько часов. Затем активированный уголь пересыпают в измерительную кювету и накопленную активность радона измеряют полупроводниковым гамма-спектрометром по гамма-излучающим продуктам распада радона. Накопленная активность радона пропорциональна плотности потока радона с поверхности грунта.
Недостатками известного устройства являются: 1) высокая стоимость, поскольку необходимо использовать дорогостоящий полупроводниковый спектрометр; 2) невозможность автоматизации данного устройства для проведения длительных непрерывных измерений без участия оператора.
Известно устройство для измерения плотности потока радона с поверхности грунта по бета-излучению [Кузнецов Ю.В., Ярына В.П. Проблема достоверности измерений плотности потока радона. АНРИ №4, 2001, С.26-29], выбранное в качестве прототипа, состоящее из накопительной камеры с открытым основанием из непроницаемого для радона материала, внутри которой помещается активированный уголь, измерительных кювет и радиометра РГБ-20П1, включающего детектор бета-излучения. Принцип работы устройства заключается в том, что накопительную камеру с активированным углем устанавливают открытым основанием на грунт. В накопительной камере на активированном угле накапливается (адсорбируется) радон, выходящий из грунта, в течение определенного времени, обычно несколько часов. Затем активированный уголь пересыпают в измерительную кювету и накопленную в активированном угле активность радона измеряют радиометром РГБ-20П1 по бета-излучению продуктов распада радона, которая пропорциональна плотности потока радона с поверхности грунта.
Недостатком известного устройства-прототипа является невозможность его автоматизации для проведения длительных непрерывных измерений без участия оператора.
Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения для измерения плотности потока радона с поверхности грунта по бета- и гамма-излучению.
Поставленная задача решена за счет того, что автоматизированное устройство для непрерывных измерений плотности потока радона с поверхности грунта по бета- и гамма-излучению содержит накопительную камеру с открытым основанием из непроницаемого для радона материала и детектор бета-излучения.
Предлагаемое устройство отличается тем, что внутри, в центре накопительной камеры расположен счетчик бета- и гамма-излучения, закрепленный на горизонтальной подложке чувствительной поверхностью вверх от поверхности грунта, а в нижней части накопительной камеры закреплен диффузионный фильтр, закрывающий открытое основание. Над фильтром расположен вентилятор. Сверху камера снабжена крышкой с запорным механизмом, выполненным в виде коромысла. Электропривод запорного механизма встроен в крышку и соединен с блоком управления электроприводом, а вентилятор связан с источником питания. Счетчик бета- и гамма-излучения соединен с блоком питания и счетчиком импульсов, который связан с ЭВМ, которая соединена с блоком управления электроприводом.
Предлагаемое автоматизированное устройство для непрерывных измерений плотности потока радона с поверхности грунта по бета- и гамма-излучению является:
- подходящим для использования в проведении длительных непрерывных измерений без участия оператора, так как используется автоматизированная накопительная камера;
- дешевым, поскольку не используется сложная спектрометрическая аппаратура.
На фиг.1 представлена блок-схема автоматизированного устройства для непрерывных измерений плотности потока радона с поверхности грунта по бета- и гамма-излучению.
На фиг.2 и 3 представлен сборочный чертеж накопительной камеры.
Устройство содержит накопительную камеру 1, с расположенным внутри торцевым счетчиком бета- и гамма-излучения 2 (фиг.2), соединенным с блоком питания 3 (фиг.1).
Накопительная камера 1 соединена с блоком управления электроприводом 4. Торцевой счетчик бета- и гамма-излучения 2 соединен со счетчиком импульсов 5, который связан с ЭВМ 6.
Накопительная камера с ограничительным кольцом изготовлена из непроницаемого для радона материала, например, из поливинилхлорида (фиг.2, 3). Внизу накопительной камеры 1 закреплен диффузионный целлюлозный фильтр 7 (фиг.2), например, Whatman 41 filter paper. В центре над основанием камеры расположен вентилятор 8, закрепленный четырьмя болтами. Сверху камера снабжена крышкой 9 с уплотнительным резиновым кольцом 10. Крышка 9 снабжена запорным механизмом 11, выполненным в виде коромысла из металла. Запорный механизм 11 снабжен уплотнительной резиновой прокладкой 12 для предотвращения выхода воздуха из камеры в момент накопления радона. Электропривод 13 запорного механизма 11 закреплен зажимом 14, встроенным в крышку 9 накопительной камеры 1 и связан с блоком управления электроприводом 4. Вентилятор 8 камеры 1 через разъем 15 соединен со своим источником питания (на фиг.2 не показан). В центре накопительной камеры 1 расположен торцевой счетчик бета- и гамма-излучения 2, например, СБТ-10, закрепленный на горизонтальной подложке клеем таким образом, чтобы на его чувствительную поверхность не попадало бета-излучение почвенных радионуклидов, т.е. чувствительной поверхностью вверх от поверхности грунта. Торцевой счетчик бета- и гамма-излучения 2 через проводник из тонкого коаксиального кабеля соединен с разъемом 16 для соединения с блоком питания 3 и счетчиком импульсов 5.
В качестве блока питания 3 использовали модуль БНВ-30 в стандарте ВЕКТОР. Счетчик импульсов 5 представляет собой модуль КС-005 в стандарте КАМАК. Блок управления электроприводом 4 представляет собой модуль управления низковольтной нагрузкой серии BASIC KIT ВМ9317.
2
1
f
1
2
f
Устройство работает следующим образом. Накопительную камеру 1 со встроенным внутри торцевым счетчиком бета- и гамма-излучения 2 устанавливают на грунт, при этом вдавливая края накопительной камеры 1 до ограничительного кольца, для лучшего контакта с грунтом и устранения утечек газа. Открытое основание накопительной камеры 1 закрывают фильтром 7 для того, чтобы почвенный газ торон за время диффундирования через фильтр 7 полностью распадался и не попадал внутрь накопительной камеры 1. После монтажа камеры и электрического соединения всех блоков, устанавливают с помощью блока управления электроприводом 4 время периодов «проветривания» t=20 минут и «накопления» t=40 минут. С помощью ЭВМ 6 устанавливают время измерения фона t=5 минут, которое начинается через 15 минут после начала периода «проветривания». Включают вентилятор 8, который работает постоянно для перемешивания воздуха и выравнивания концентрации продуктов распада радона по всему объему накопительной камеры 1 до выключения устройства. В режиме «проветривание» по сигналу с блока управления электроприводом 4 при помощи запорного механизма 11 открывают крышку 9 и камеру проветривают атмосферным воздухом. Через 15 минут после начала режима «проветривание» по сигналу с ЭВМ 6 торцевым счетчиком бета- и гамма-излучения 2 начинают измерение фонового значения количества импульсов от бета- и гамма-излучающих продуктов распада радона, а также других гамма-излучающих почвенных и атмосферных радионуклидов N в течение t=5 минут, импульсы считают счетчиком импульсов 5 и записывают в память ЭВМ 6, при этом программа обработки присваивает данному значению текущую дату и время. По команде с блока управления электроприводом 4 при помощи запорного механизма 11 закрывают крышку 9 и начинают накопление радона, выходящего с поверхности грунта и проходящего через фильтр 7 внутрь накопительной камеры 1, при этом происходит радиоактивный распад радона и накопление продуктов его распада. С момента закрытия крышки 9 в течение времени t=40 минут торцевым счетчиком бета- и гамма-излучения 2 производят измерение количества импульсов, образованных внутри накопительной камеры от бета- и гамма-излучения продуктов распада радона N, импульсы считают счетчиком импульсов 5 и записывают в память ЭВМ 6, при этом программа обработки присваивает данному значению текущую дату и время. Далее цикл «проветривание» и «накопление» многократно повторяют, при этом программа обработки присваивает данному значению текущую дату и время. Затем программа обработки полученных данных пересчитывает зарегистрированные значения количества импульсов N и N в значения плотности потока радона с поверхности грунта по алгоритму, подробно описанному в [Кузнецов Ю.В., Ярына В.П. Проблема достоверности измерений плотности потока радона. АНРИ №4, 2001, С.26-29], и записывает их в память ЭВМ.