Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів
В роботі обґрунтована необхідність створення нових технічних засобів для радіаційного контролю гамма випромінювання продуктів харчування та будівельних матеріалів. Наведено основні технічні характеристики створеної системи та її основні переваги над існуючими аналогами. Розроблений спектрометр адапт...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
2016
|
| Schriftenreihe: | Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140451 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів / Ю.Л. Забулонов, В.М. Буртняк, Л.А. Одукалець // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2016. — Вип. 25. — С. 17-25. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-140451 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1404512018-07-08T01:22:48Z Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. Одукалець, Л.А. В роботі обґрунтована необхідність створення нових технічних засобів для радіаційного контролю гамма випромінювання продуктів харчування та будівельних матеріалів. Наведено основні технічні характеристики створеної системи та її основні переваги над існуючими аналогами. Розроблений спектрометр адаптований до японського ринку. Передбачена можливість діалогу користувача з оператором на японській мові. Радіаційний контроль гамма випромінювання проводиться відповідно до вимог місцевого законодавства (радіаційних норм). Для визначення характеристик приладу було проведено ряд експериментів по визначенню розсіювання результатів вимірювань, яке може бути обумовлено не тільки статистичним характером розпаду і коливань фону, але і іншими випадковими чинниками (апаратурні перешкоди, похибки процедури вимірювань тощо). В работе обоснована необходимость создания новых технических средств для радиационного контроля гамма излучения продуктов питания и строительных материалов. Приведены основные технические характеристики созданной системы и ее основные преимущества над существующими аналогами. Разработанный спектрометр адаптирован к японскому рынку. Предусмотрена возможность диалога пользователя с оператором на японском языке. Радиационный контроль гамма-излучения проводится в соответствии с требованиями местного законодательства (радиационных норм). Для определения характеристик прибора был проведен ряд экспериментов по определению рассеяния результатов измерений, которое может быть обусловлено не только статистическим характером распада и колебаний фона, но и другими случайными факторами (аппаратурные помехи, погрешности процедуры измерений и др.). The need for new technical means for radiation monitoring of gamma radiation of food and construction materials is justified in the paper. The main technical characteristics of the established system and its main advantages over the existing prototypes are given. The spectrometer adapted to the Japanese market is designed. The possibility of user conversation with the operator in Japanese is provided. Radiation monitoring of gamma radiation is carried out in accordance with local regulations (radiation norms). To determine the characteristics of the device, a series of experiments to evaluate the scattering measurements, which may be due not only to the statistical nature of decay and background fluctuations, but also other random factors (instrumental noise, error measurement procedures, etc.). 2016 Article Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів / Ю.Л. Забулонов, В.М. Буртняк, Л.А. Одукалець // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2016. — Вип. 25. — С. 17-25. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2616-7735 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140451 53.082.79 ru Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В роботі обґрунтована необхідність створення нових технічних засобів для радіаційного контролю гамма випромінювання продуктів харчування та будівельних матеріалів. Наведено основні технічні характеристики створеної системи та її основні переваги над існуючими аналогами. Розроблений спектрометр адаптований до японського ринку. Передбачена можливість діалогу користувача з оператором на японській мові. Радіаційний контроль гамма випромінювання проводиться відповідно до вимог місцевого законодавства (радіаційних норм). Для визначення характеристик приладу було проведено ряд експериментів по визначенню розсіювання результатів вимірювань, яке може бути обумовлено не тільки статистичним характером розпаду і коливань фону, але і іншими випадковими чинниками (апаратурні перешкоди, похибки процедури вимірювань тощо). |
| format |
Article |
| author |
Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. Одукалець, Л.А. |
| spellingShingle |
Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. Одукалець, Л.А. Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| author_facet |
Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. Одукалець, Л.А. |
| author_sort |
Забулонов, Ю.Л. |
| title |
Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів |
| title_short |
Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів |
| title_full |
Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів |
| title_fullStr |
Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів |
| title_full_unstemmed |
Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів |
| title_sort |
система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів |
| publisher |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140451 |
| citation_txt |
Система для радіаційного контролю продуктів харчування та будівельних матеріалів / Ю.Л. Забулонов, В.М. Буртняк, Л.А. Одукалець // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2016. — Вип. 25. — С. 17-25. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| work_keys_str_mv |
AT zabulonovûl sistemadlâradíacíjnogokontrolûproduktívharčuvannâtabudívelʹnihmateríalív AT burtnâkvm sistemadlâradíacíjnogokontrolûproduktívharčuvannâtabudívelʹnihmateríalív AT odukalecʹla sistemadlâradíacíjnogokontrolûproduktívharčuvannâtabudívelʹnihmateríalív |
| first_indexed |
2025-07-10T10:31:41Z |
| last_indexed |
2025-07-10T10:31:41Z |
| _version_ |
1837255632074309632 |
| fulltext |
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
17
УДК 53.082.79
СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ
ТА БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
Забулонов Ю. Л., Буртняк В. М., Одукалець Л. А.
Забулонов Ю. Л., чл.-кор. НАН України, д. т. н., зав. від. ядерно-фізичних технологій ДУ «Інститут геохімії навколишнього
середовища НАН України» zabulonov@mail.ru;
Буртняк В. М., ст. н. с. ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» burtn@list.ru
Одукалець Л.А. н. с. ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» laoduk@i.ua
В роботі обґрунтована необхідність створення нових технічних засобів для радіаційного
контролю гамма випромінювання продуктів харчування та будівельних матеріалів. Наведено
основні технічні характеристики створеної системи та її основні переваги над існуючими
аналогами. Розроблений спектрометр адаптований до японського ринку. Передбачена
можливість діалогу користувача з оператором на японській мові. Радіаційний контроль
гамма випромінювання проводиться відповідно до вимог місцевого законодавства
(радіаційних норм). Для визначення характеристик приладу було проведено ряд
експериментів по визначенню розсіювання результатів вимірювань, яке може бути
обумовлено не тільки статистичним характером розпаду і коливань фону, але і іншими
випадковими чинниками (апаратурні перешкоди, похибки процедури вимірювань тощо).
Ключові слова: гамма випромінювання, радіаційний контроль, спектрометр
Вступ
Радіоактивне випромінювання є одним з основних природних та техногенних
факторів, що впливають на життя і здоров'я людини. В наслідок бурхливого розвитку
ядерних технологій (виробництво та випробування ядерної зброї, атомна енергетика,
використання іонізуючих джерел випромінювання в народному господарстві та медицині)
значно зросло загальне радіоактивне забруднення біосфери. В результаті середні дози
опромінення людини досягають подвоєного природного фону і впритул наблизилися до
величини, яка визначається як радіаційно небезпечна. Тому в сучасних умовах є
неприпустимим додаткове опромінення людини, оскільки воно може різко збільшити ризик
виникнення захворювань.
Радіоактивні речовини, які опромінюють організм людини, можуть бути як
зовнішніми (потрапляють в організм через легені з повітрям і шкіру), так і внутрішніми
(потрапляють в організм через шлунково-кишковий тракт разом з водою і їжею). Біологічний
ефект при внутрішньому опроміненні організму значно вищий. У цьому випадку
збільшується час опромінення (опромінення відбувається постійно), зменшується
геометричне ослаблення потоку енергії (джерело розташоване впритул), неможливе
застосування захисту і відбувається вибіркова концентрація радіонуклідів в окремих органах.
У зв'язку з тривалим впливом навіть найменші дози радіації здатні викликати в клітинах
організму зміни, які призводять до генетичних порушень, злоякісним новоутворенням і
різноманітним розладам обмінних процесів організму, його травних, кровотворних і інших
функцій.
Досвід вивчення стану навколишнього середовища на забруднених радіацією
територіях дозволив екологам зробити висновок про те, що радіонукліди найактивніше
надходять в організм людини по ланцюжку «ґрунт – рослина – продукти харчування».
Ядерні катастрофи в Чорнобилі в 1986 році і на Фукусімі в 2011 році ще більш
підвищили стурбованість урядових організацій, галузевих підприємств і споживачів
стосовно ризику, пов'язаного з можливим радіаційним забрудненням харчових продуктів і
питної води.
mailto:zabulonov@mail.ru
mailto:burtn@list.ru
mailto:laoduk@i.ua
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
18
У більшості країн, в т.ч. в Україні, існують національні програми в галузі харчування,
які включають в себе закони про харчові продукти і воду, передбачають жорсткий контроль
виробництва, реалізації та вживання харчових продуктів [1].
Згідно з новітніми уявленнями, навіть санітарні нормативи не гарантують повної
безпеки людини. Тому проблему радіаційної безпеки потрібно зводити не тільки до
забезпечення контролю по запобіганню розповсюдження радіонуклідів обмеженого числа
потенційно небезпечних об'єктів, а необхідно виявляти і виміряти будь які радіоактивні
забруднення, які присутні у повсякденно вживаній продукції. Таким чином, контроль вмісту
радіонуклідів в продуктах харчування (воді, молоці, м'ясі, рисі, злаках, лікарських рослинах,
морепродуктах), будівельних матеріалах та інших пробах навколишнього середовища є
важливою і актуальною проблемою. Першорядну важливість даної проблеми підкреслила
аварія на АЕС Фукусіма в Японії, де в результаті викиду радіоактивних речовин виявилися
забруднені значні території. Поверхневе забруднення ґрунтів, житлових і робочих
приміщень, водойм, а як наслідок і продуктів харчування, призвело до значного збільшення
як зовнішнього, так і внутрішнього опромінення населення. В усіх цих випадках необхідно
проводити кількісні вимірювання питомої активності радіонуклідів у великих обсягах.
Скорочення часу таких вимірів дозволить значно прискорити і здешевити цю процедуру.
Таким чином особливо гостро постала необхідність у системах оперативного контролю
радіаційної обстановки на обраних територіях.
Враховуючи важливість і актуальність радіаційного контролю проб води, продуктів
харчування та інших об'єктів навколишнього середовища, фахівцями відділу ядерно-
фізичних технологій ДУ «ІГНС НАН України» була створена вимірювальна система нового
покоління, що дозволяє оперативно з заданою точністю виявляти радіонукліди у
вимірюваному зразку.
Метою цієї роботи було проектування, створення, а також оцінка параметрів
компактного, недорогого, бездротового гамма-спектрометра з живленням від акумулятора,
який може бути використаний для зазначених вище застосувань і прикладних задач.
Результати роботи та їх обговорення
Сьогодні радіаційний контроль продуктів харчування та будівельних матеріалів
здійснюється за допомогою спеціалізованих технічних засобів [2]. Основні характеристики
найбільш відомих і доступних приладів приведені в табл. 1.
Наведені в табл. 1 дані показують, що існуючі прилади не дозволяють повною мірою
проводити швидкий і якісний контроль інтенсивності випромінювання зразків продуктів
харчування та будівельних матеріалів. Це викликано перш за все значним часом, який
потрібно витратити на вимірювання, щоб досягти необхідної точності. Також прилади мають
великі розміри і не зовсім сучасне IT середовище.
Гамма-спектрометр «FoodLight» розроблявся як автономний, бездротовий і недорогий
радіоізотопний ідентифікатор. Іншими словами «FoodLight» повинен містити в корпусі
детекторну та обробну частини, а також бездротовий інтерфейс, що дозволяє з'єднуватися з
будь-яким мобільним телефоном чи планшетом. Крім того, спектрометр повинен бути
компактним, мати низьке енергоспоживання, а також бути досить простим для серійного
виробництва.
Зазначені параметри були досягнуті за допомогою розробки цифрового процесора
імпульсних сигналів (АЦП) на базі процесора Cortex-M3 [3]. Цей процесор базується на
архітектурі ARMv7-М і був спеціально спроектований для досягнення високої
продуктивності (забезпечується продуктивність порядку 1.25 MIPS/МГц) всієї системи в
недорогих високо економічних вбудованих додатках. Усі компоненти АЦП були розміщені
на виготовленій під замовлення друкованій платі, включаючи аналогову і цифрову
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
19
електроніку для обробки сигналу, а також живлення спектрометра, що складається з
декількох стабілізаторів напруги. Це означає, що для роботи «FoodLight» потрібно тільки
одне джерело живлення з напругою 12 В. Структурна схема спектрометра показана на рис. 1.
Таблиця 1. Характеристики спектрометрів для контролю радіоактивності в продуктах
харчування
Параметр РУГ-91 М Прогрес-
Гамма
СЕГ-001 «АКП-
С»-40
МИГ-053
Радіонукліди,
активність, яких
вимірюються
Cs-137+Cs-134,
K-40, Ra-226, Th-
232
Ra-226, Th-
232,
K-40, Cs-137
Ra-226, Th-232,
K-40, Cs-137
Cs-134, Cs-
137, Co-60,
K, Th, Ra
Детектор, мм CsI з кристалом
Ø40х40
NaI(Tl) з
кристалом
Ø63х63
NaI(Tl) з
кристалом Ø40х40
NaI(Tl) з
кристалом
Ø25х25
Мінімальна активність,
яка вимірюється, Бк/кг
3 3 10 17,7
Час вимірювання
мінімальної
активності, хв.
60 60 60 60
Похибка вимірювання
питомої активності Cs-
137, %
25 при
ймовірності 0.95
10 25 -
Товщина свинцевого
захисту, мм
40 50 30 15
Час безперервної
роботи, год.
24 8 24 24
Маса, кг 45 120 12
Максимальний об’єм
проби, л
0.5 1 0.5 0.5
Комп'ютерний
інтерфейс
так так так так
Зберігання показань
виміряної питомої
активності проб в
пам'яті приладу
так так так -
Розглянемо пристрій і принцип дії створеної вимірювальної системи (на рис. 2 а і б
зображені блок-схема і зовнішній вигляд приладу відповідно). Блок-схема і зовнішній вигляд
приладу зображені на рис. 2.
В якості детектора (1) для спектрометра був вибраний сцинтиляційній лічильник,
який стикований з чутливим фотоприймачем. Вибір в сторону сцинтиляційних кристалів був
зроблений тому, що вони можуть бути компактними, недорогими, забезпечувати ефективну
реєстрацію гамма квантів, можуть використовуватися при кімнатній температурі, а також
працюють в спектрометричному режимі.
В якості фотоприймача вибрано фотоелектронний помножувач (ФЕП) японської
фірми HAMAMATSU Photonics [4]. Ці оптичні чутливі модулі дозволяють проводити точні і
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
20
швидкі вимірювання дуже слабких світлових потоків з надзвичайною зручністю
використання. Їх компактний корпус пристосований для простого кріплення.
Рис. 1. Структурна схема спектрометра «FoodLight»
1 2
3б3а
3в
5
4
3
а
б
Рис. 2. Спектрометр «FoodLight» (а – блок-схема; б – зовнішній вигляд)
Заряджена частинка (гамма випромінювання), проходячи через люмінесцентну
речовину (кристал CsJ (Na) розміром 63х63 мм) разом з іонізацією атомів і молекул збуджує
їх. Повертаючись в основний (не збуджений) стан атоми випускають фотони, які в свою
чергу, потрапляючи на катод ФЕП, вибивають електрони, в результаті чого на аноді ФЕП
виникає електричний імпульс, який надходить на попередній підсилювач (2).
Попередній підсилювач складається з двох секцій: вхідна секція – зарядочутливий
каскад з негативним зворотним зв'язком послідовного типу, коефіцієнт посилення якого
визначається резистором під лаштування, а високочастотна корекція здійснюється ємністю,
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
21
яка включена в ланцюг зворотного зв'язку. Високий коефіцієнт посилення сигналу
попереднього підсилювача дозволяє вводити глибокий негативний зворотний зв'язок і, тим
самим, стабілізувати параметри схеми. Для захисту зарядочутливого підсилювача введено
діод, який обмежує амплітуду вхідних імпульсів на рівні 3 В.
Сформовані по амплітуді і тривалості сигнали з попереднього підсилювача надходять
на піковий детектор (3а) блоку амплітудно-цифрового перетворювача (3). Піковий детектор
(3а) спільно з амплітудним аналізатором (3в) здійснюють їх оцифровку і кодування, після
чого у вигляді цифрового коду заносяться в пам'ять контролера (5).
Сцинтиляційний лічильник з попереднім підсилювачем розміщений в свинцевому
екрані захисту (4). Завантаження проби проводиться з верхньої частини приладу з
використанням спеціальних посудин Маринеллі (для підвищення ефективності реєстрації
випромінювання). Живлення сцинтиляційного лічильника здійснюється за допомогою
пристрою живлення (3б), який представляє собою перетворювач постійної низьковольтної
напруги в регульовану змінну високовольтну з наступним випрямленням і фільтрацією.
Управління встановленим значенням вихідної напруги в блоці здійснюється за рахунок
нормованого введення зовнішнього керуючого сигналу в ланцюг опорного джерела системи
стабілізації.
«FoodLight» – високочутливий вимірювальний прилад, призначений для проведення
вимірювань об'ємної (питомої) (ОА/ПА) активності гамма-випромінюючих радіонуклідів Сs-
137, Сs-134, K-40, Ra-226, Th-232 рідких, в'язких, сипучих харчових і не харчових проб на
рівні допустимих концентрацій і нижче без приготування проб методом хімічного виділення
і концентрації в лабораторних і виробничих умовах.
«FoodLight» являє собою найкращу комбінацію датчиків і лічильників з оригінальним
програмним забезпеченням та алгоритмами для обробки імпульсів. Прилад має високу
чутливість і стабільність результатів вимірювань. Наші прилади мають широкий
спектральний діапазон вимірювань, що підвищує можливість визначення різних видів
радіонуклідів. Технічні характеристики приладу наведені в табл. 2.
Таблиця 2. Технічні характеристики «FoodLight»
Детектор, мм NaI(Tl) з кристалом Ø63х63
Товщина свинцевого захисту, мм 40
Енергетична роздільна здатність, % 6.5
Діапазон вимірювання питомої (об'ємної) активності,
Бк/кг:
при вимірюванні Сs-137, Сs-134
при вимірюванні К-40
при вимірюванні Ra-226
при вимірюванні Th-232
2 – 12000
50 - 12000
15 - 12000
10 - 12000
Мінімальна активність по Сs-137для детектора, Бк/кг 2
Режим експрес-вимірювання ОА, хв 1-5
Стандартний об’єм вимірювальних проб в посудині
Марінеллі, л
1,00 ± 0,01
Власний фон, імп./с Не більше 5
Час встановлення робочого режиму, хв Не більше 10
Час безперервної роботи, год Не менше 24
Нестабільність показів радіометра за 24 год.
безперервної роботи, %
Не більше 5
Середнє напрацювання на відмову, год Не менше 4000
Маса, кг Не більше 100
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
22
При роботі приладу кожні 8 секунд відбувається розрахунок активності зразка, який
вимірюється. Протягом вимірювання на приладі відбувається індикація кольором (появлення
певного кольору при перевищенні встановленого порогу інтенсивності). В діапазоні
вимірювань до 40 Бк горить зелений індикатор, в діапазоні вимірювань від 40 до 100 Бк
загоряється жовтий індикатор, в діапазоні понад 100 Бк спалахує червоний індикатор.
Діапазон сигналізації контролю вимірів регулюється оператором. По завершенню
вимірювання результат виводиться на РК-екран в одиницях Бк/кг або Бк/л. Дійсні значення
виміряної активності висвітлюються постійно, а їх оновлення проводиться через кожні 8 с.
Вимірювання та обробка результатів проводиться автоматично. При вимірюванні
питомої активності значення ваги проби в грамах вводиться оператором.
При бажанні оператор може проводити вимірювання і з ПК (для цього розроблено
спеціальне програмне забезпечення). Також режим вимірювання з ПК дозволяє виводити на
екран і аналізувати отриманий спектр (рис. 3).
Рис. 3. Спектр рису, який забруднений Cs-137 та Cs-134 (рис привезений із Японії)
Прилад адаптований до японського ринку. Діалог з оператором може відбуватися на
японській мові. Вимірювання проводяться відповідно до вимог місцевого законодавства
(радіаційних норм). Пристрій має важливу функцію - швидке сортування проб, які
вимірюються. ―FoodLight‖ дозволяє, не чекаючи закінчення виміру, виявити забруднений
продукт!
При визначенні характеристик приладу було проведено ряд експериментів по
визначенню розсіювання результатів вимірювань, яке може бути обумовлено не тільки
статистичними характером розпаду і коливань фону, але і іншими випадковими чинниками
(апаратурні перешкоди, похибки процедури вимірювань тощо). Ця характеристика
визначається наступним чином. Проводиться серія вимірювань і по завершенню
перевіряється відповідність розподілу результатів вимірювань закону Пуассона. Для оцінки
ступеня близькості розподілу вимірювань до пуассонівського (теоретичного) розподілу
розраховують критерій χ
2
:
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
23
(1)
Вибіркова дисперсія s
2
(2)
враховує всі джерела випадкових похибок при реєстрації імпульсів, а дисперсія σ
2
(3)
тільки статистику радіоактивного розпаду.
Різниця між теоретичним розподілом і розподілом експериментальних вимірювань
вважається несуттєвою, якщо експериментальна величина χ
2
експ не перевищує табличного
значення χ
2
0,05 для заданого рівня значущості (p = 0,05) і даного числа ступенів свободи ƒ.
Статистичний характер радіоактивного розпаду дає можливість перевірити стабільність
(надійність) роботи реєструючого приладу. З цією метою в строго однакових умовах було
проведено 10 послідовних вимірів Ni тривалістю 5 хв. для проби зі швидкістю рахунку 1000
÷ 3000 імп./хв. Використовуючи рівняння 1, 2, 3, обчислюємо вибіркову дисперсію,
дисперсію розподілу Пуассона і значення χ
2
– критерію (табл. 3):
Таблиця 3. Вибірка вимірювань активності пробного зразка
№№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Результати
вимірювань (Ni, імп)
7256 7268 7096 7010 7180 7116 6999 7129 7056 7200
2
n(N) = 7131,
S
= 8967.
Розраховане значення χ
2
експ порівнюємо зі значенням χ
2
0,05 для рівня значущості р = 0,05 і
числа ступенів свободи f = 9 (χ
2
0,05 = 16,9).
Так як значення χ
2
експ = 11.32 менше, ніж χ
2
0,05 = 16,9 можна вважати, що апаратурні
перешкоди, які повинні порушити пуассонівський характер розподілу числа реєстрованих
імпульсів, відсутні. В іншому випадку розбіжність між спостережуваним розподілом і
розподілом Пуассона визнавалася б значущою, що свідчило б про наявність випадкових
похибок, пов'язаних із нестабільністю роботи приладу.
Спектрометр ―FoodLight‖, ПК та бездротовий інтерфейс управління та передачі даних
Wi-Fi являють собою закінчену функціональну програмно-апаратурну систему.
Висновки
Таким чином основними перевагами розробленого спектрометра ―FoodLight‖ є:
можливість проводити вимірювання як в стаціонарних, так і в мобільних умовах
висока чутливість (5 Бк) і стабільність результатів при незначних масо-габаритних
характеристиках (вага 100 кг, товщина захисту 40 мм)
висока енергетична роздільна здатність (6.5 %) підвищує точність ідентифікації
радіонуклідів
широкий спектральний діапазон вимірювань від 0.5 КеВ до 3 МеВ підвищує
можливість визначення різних видів радіонуклідів
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
24
експрес-вимірювання ПА (ОА) за час вимірювання (1 – 5) хв
прилад може працювати як автономно, так і в складі ПК (комплектується програмним
забезпеченням)
прилад володіє колірною індикацією. Діапазони контролю вимірювань регулюються
оператором
є можливість контролю за роботою приладу з відстані (наявність Wi-Fi)
виготовлення приладу не потребує значних витрат
акумуляторне живлення спектрометра і бездротовий інтерфейс управління та передачі
даних Wi-Fi забезпечують можливість роботи без відповідних кабелів, що істотно
спрощує роботу на забрудненій місцевості тому, що усуває необхідність контролю
стану кабелів, їхньої дезактивації та іншe.
сучасний енергономічний і естетичний зовнішній вигляд приладу не порушує інтер'єр
приміщення, в якому він розміщується. Сучасний дизайн є безпечним для людини.
ЛІТЕРАТУРА
1. Гигиенические нормативы: Уровни освобождения радиоактивных материалов от регулирующего
контроля. — Утв. Постановлением Главного гос. Санитарного врача Украины от 30.06.2010 №22.— К.,
2010.— 6 с.
2. Лисиченко Г.В., Забулонов Ю.Л., Алексеева Е.В., Буртняк В.М. Многофункциональный анализатор для
радиологических исследований строительных материалов // Зб.наук.ст. 6-а міжнародна науково-практична
конференція «Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення» - Алушта, 2010, с. 177-183.
3. Інтернет ресурс http://www.rlocman.ru/review/article.html?di=62815
4. Інтернет ресурсhttp://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/03_04/stat_38.htm
REFERENCES
1. .Hihienicheskie normativi: Urovni osvobozhdeniya radioaktivnikh materialov ot rehyliruushcheho kontrolia. Utv.
Postanovleniem Glavnogo Gos. Sanitarnogo vracha Ukrainy (2010). [Hygienic standards: Levels release of
radioactive materials from regulatory control. Approved by the Chief State Sanitary Doctor of Ukraine] Kіеv, №22
– 6с.[in Russian]
2. G. Lysychenko, Yu. Zabulonov, E. Alekseeva, V. Burtnyak (2010). Mnohofunkzhyonalyyi аnаlizator dlia
radiolohicheskikh issledovanyi stroitelnykh materyalov. 6-a Mizhnarodna naukovo-praktichna konferentsiia
―Ekologichna bezpeka: problemy i shliakhy virishenia‖ [Multi-function analyzer for radiological examinations of
building materials. 6th International scientific-practical conference "Environmental Security: Problems and
Solutions"]. Alushta: [in Russian]
3. Internet resource http://www.rlocman.ru/review/article.html?di=62815
4. Internet resource http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/03_04/stat_38.htm
СИСТЕМА ДЛЯ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Забулонов Ю. Л., Буртняк В. М., Одукалец Л. А.
Забулонов Ю. Л. чл.-кор. НАН Украины, д. т. н., зав. отд. ядерно-физических технологий ГУ «Институт геохимии окружающей среды
НАН Украины» zabulonov@mail.ru;
Буртняк В. М. ст. н. с ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины» burtn@list.ru
Одукалець Л. А. н .с. ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины» laoduk@i.ua
В работе обоснована необходимость создания новых технических средств для радиационного
контроля гамма излучения продуктов питания и строительных материалов. Приведены основные
технические характеристики созданной системы и ее основные преимущества над существующими
аналогами. Разработанный спектрометр адаптирован к японскому рынку. Предусмотрена
возможность диалога пользователя с оператором на японском языке. Радиационный контроль
гамма-излучения проводится в соответствии с требованиями местного законодательства
mailto:zabulonov@mail.ru
mailto:burtn@list.ru
mailto:laoduk@i.ua
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 випуск 25
© Забулонов Ю. Л., Буртняк В .М., Одукалець Л. А. СИСТЕМА ДЛЯ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ ТА
БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
25
(радиационных норм). Для определения характеристик прибора был проведен ряд экспериментов по
определению рассеяния результатов измерений, которое может быть обусловлено не только
статистическим характером распада и колебаний фона, но и другими случайными факторами
(аппаратурные помехи, погрешности процедуры измерений и др.).
Ключевые слова: гамма излучение, радиационный контроль, спектрометр
THE SYSTEM FOR RADIATION CONTROL OF FOODSTUFFS AND BUILDING
MATERIALS
Yu. Zabulonov, V. Burtnyak, L. Odukalets
Yu. Zabulonov D. Sc. (Tech.), Cor. Member NASU, head of department of nuclear-physical control technology SI «Institute of Environmental
Geochemistry NAS Ukraine»
V. Burtnyak Senior Researcher SI «Institute of Environmental Geochemistry NAS Ukraine»
L. Odukalets Researcher SI «Institute of Environmental Geochemistry NAS Ukraine»
The need for new technical means for radiation monitoring of gamma radiation of food and
construction materials is justified in the paper. The main technical characteristics of the established
system and its main advantages over the existing prototypes are given. The spectrometer adapted to
the Japanese market is designed. The possibility of user conversation with the operator in Japanese
is provided. Radiation monitoring of gamma radiation is carried out in accordance with local
regulations (radiation norms). To determine the characteristics of the device, a series of
experiments to evaluate the scattering measurements, which may be due not only to the statistical
nature of decay and background fluctuations, but also other random factors (instrumental noise,
error measurement procedures, etc.).
Key words: gamma rays, radiation control, spectrometer
|