Спосіб визначення параметрів іонізуючого випромінювання оптоволоконним дозиметром

Изобретение относится к способам радиационного контроля и может использоваться для определения интенсивности излучения и флюенса. Известен способ измерения интенсивности радиоактивного излучения оптическим волокном [1]. Проходящий через чувствительный элемент оптоволокна световой сигнал затухает в соответствии с интенсивностью радиационного воздействия. Для реализации этого способа необходимо иметь широкий набор чувствительных элементов (GeО2, GeP или GeB), импульсный генератор и амплитудный детектор импульсных сигналов, что усложняет конструкцию устройства и процесс измерения. Известен способ измерения ядерного излучения с помощью нитеобразного вытянутого сердечника из платины, который охвачен оболочкой из оптического материала, образуя волоконный световод [2]. Первый волоконный световод с чувствительным элементом из Pt является преобразователем ядерного излучения в световой сигнал, который поступает на фотоприемник по стыковочному световоду. Этот способ не позволяет определять интегральные характеристики поля излучения. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ измерения радиационной дозы, включающий размещение в поле облучения, чувстви тельного элемента, в котором применены оптоволокно вместе с волоконным кабелем [3]. При наличии радиации в светопроводе возникают центры окрашивания. Сравнивая степень проницаемости света до и после облучения. по скорости изменения степени проницаемости световода определяют радиационную дозу. Этот способ не позволяет определять интенсивность ионизирующего излучения. В основу изобретения поставлена задача создания способа определения параметров ионизирующего излучения оптоволоконным дозиметром, в котором введение новых операций и их последовательность обеспечивает возможность одновременного измерения интенсивности и флюенса излучения, что улучшает функциональные возможности дозиметра. Поставленная задача решается тем, что в способе, включающем размещение дозиметра в поле облучения, регистрацию показателя проницаемости прошедшего через оптоволокно света до и после облучения и определение радиационной дозы по изменению показателя проницаемости согласно изобретению, предварительно производят градуировку дозиметра в известном поле облучения, определяют зависимости интенсивности излучения от его выходного сигнала путем регистрации фотоприемником интенсивности света, прошедшего через оборотную призму и светопровод двух длин, а также изменение его коэффициента чувствительности при заданной температуре, производят отжиг, после чего помещают дозиметр в неизвестное поле облучения и определяют интенсивность излучения и флюенс по ранее найденным градуировочным зависимостям. Изобретение поясняется чертежом, где: на фиг. 1 представлена конструкция оптоволоконного дозиметра; на фиг. 2 показано устройство для определения интенсивности излучения и флюенса; на фиг. 3 представлены результаты градуировки дозиметра в опорном поле реакторного излучения и зависимость его выходного сигнала от интенсивности излучения; на фиг. 4 изображены изменения коэффициента чувстви тельности дозиметра при заданной температуре (370 К) в зависимости от флюенса нейтронов в процессе градуировок в опорном поле облучения. Конструкция, представленная на фиг. 1, состоит из чувствительного элемента 1 (оборотная призма из окрашенного стекла), нагревательного элемента 2 (хромелевая проволока), держателя 3 (трубка из Ni), двух кварцевых световодов 4, радиационно- и температуростойкого кремнийорганического наполнителя 5 (типа ОС92-05), термопары 6 (типа КТМС-ХА 1,0 мм), защитного чехла 7 (из нержавеющей стали), торцевого держателя 8, подводящих проводов 9 от нагревательного элемента 2. Устройство, изображенное на фиг. 2, содержит оптоволоконный дозиметр 10, выводные провода от которого подключены к схеме измерения, состоящей из источника питания 11 (типа ЛИПС-80), фотоприемника 12 (типа СФ2-1), блока ввода светового излучения 13, коммутатора сигналов 14 (Φ 799/1), аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 15, светодиода 16 (GaAs), ампервольтметра 17 (типа Щ300), микроЭВМ 18 (типа К1821), оперативно запоминающего устройства (ОЗУ) 19, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 20 и графопостроителя 21. Устройство, представленное на фиг. 2, работает следующим образом. Свет от источника 16, при длине волны 800 Нм, фокусируется с помощью блока 13 на торец первого светопровода 4, проходит по нему и попадает на чувствительный элемент 1 дозиметра 10. Преломляясь в оборотной призме, свет поступает на второй торец светопровода 4 и далее в схему регистрации светового излучения, состоящую из фотоприемника 12, АЦП 15,микроЭВМ 18, ЦАП 20 и графопостроителя 21 (Н-307). Для поддержания в оптоволоконном дозиметре 10 в процессе измерений термостатированных условий с помощью нагревательного элемента 2 и термопары 6, выводные концы которых подключены к источнику питания 11, коммутатору сигналов 14 и вторичному прибору 17, выставляется заданная температура, которая регулируется с помощью микроЭВМ 18. Способ осуществляется следующим образом. Помещают чувствительную часть 1 оптоволоконного дозиметра 10 в опорное поле облучения, в калибровочный колодец исследовательского реактора ВВР-М, где по центру колодца расположен нейтронный монитор-импульсная малогабаритная камера деления с радиатором из 235U. Скорость счета монитора изменяется пропорционально величине условной плотности потока нейтронов, рассчитанной по активности, наведенной в активационных фольгах из золота, индия и диспрозия предварительно откалиброванных метрологической организацией. Причем погрешность воспроизведения плотности нейтронного потока в диапазоне от 109 до 1014 м -2 с-1 составляла +3% (в доверительном интервале 0,95). Выставляют с помощью источника питания 11 и нагревательного элемента 2 заданную температур у, контролируя ее термопарой 6 и поддерживая автоматически с помощью микроЭВМ 18 с погрешностью ±1%. Устанавливают заданную температуру по предлагаемой температуре эксплуатации дозиметра в реальных условиях эксплуатации. определяемой расчетным путем. После установления стационарного температурного поля внутри дозиметра, изменяя (увеличивая) плотность потока нейтронов, регистрируют вы ходной сигнал дозиметра. Измеряя с помощью схемы, изображенной на фиг. 2, отклик дозиметра на вносимые возмущения, определяют зависимость выходного сигнала от интенсивности, регистрируемой монитором (фиг. 3), которая заносится и хранится в ОЗУ 19. Далее при заданной температуре, например 370 К. и с помощью измерительной схемы (фиг. 2) определяют изменение коэффициента чувствительности дозиметра во время воздействия ионизирующего излучения: U(t ) dk (t ) = , Tзад. где dk (t ) - коэффициент чувствительности дозиметра. U(t) - вы ходной сигнал дозиметра, Тзад - заданная температура. Строят с помощью графопостроителя 21 зависимость изменения коэффициента чувствительности дозиметра от флюенса (фиг. 4, кривая 22 - черточками указана зона погрешности), информация о которой заносится в ОЗУ 19. Следует отметить, что погрешность градуировки оптического дозиметра в опорном поле не превышает 6%. Затем дозиметр извлекают из калибровочного колодца и производят его отжиг, например, нагрев при температуре 600 К в течение 3 часов с помощью нагревательного элемента 2 или лазерный отжиг (Р = 20 Вт). После этого оптический дозиметр снова готов к работе по измерению интенсивности излучения и флюенса в неизвестном поле облучения. При атом для определения этих параметров используются ранее найденные зависимости. Необходимо отметить, что предлагаемую конструкцию дозиметра можно использовать до одноразовой дозы 105 Гр и не более, чем троекратно, поскольку последующее использование приводит к значительным погрешностям (см. кривую 23 фиг. 4). Таким образом, описанный способ позволяет определять интенсивность излучения и флюенс с помощью оптического дозиметра.