Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова

Даётся обзор исследований, проводимых в НИИЭФА последние годы, по созданию инспекционных
 комплексов на базе линейных ускорителей, как рентгеноскопических, так и использующих ядерно-физические методы. В первом случае речь идёт о различении материалов по плотности с помощью опции дуальной эне...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Вопросы атомной науки и техники
Date:2008
Main Authors: Свистунов, Ю.А., Ворогушин, М.Ф., Петрунин, В.И., Сидоров, А.В., Гавриш, Ю.Н., Фиалковский, А.М.
Format: Article
Language:Russian
Published: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2008
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111427
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова / Ю.А. Свистунов, М.Ф. Ворогушин, В.И. Петрунин, А.В. Сидоров, Ю.Н. Гавриш, А.М. Фиалковский // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 3. — С. 171-173. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860261443259072512
author Свистунов, Ю.А.
Ворогушин, М.Ф.
Петрунин, В.И.
Сидоров, А.В.
Гавриш, Ю.Н.
Фиалковский, А.М.
author_facet Свистунов, Ю.А.
Ворогушин, М.Ф.
Петрунин, В.И.
Сидоров, А.В.
Гавриш, Ю.Н.
Фиалковский, А.М.
citation_txt Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова / Ю.А. Свистунов, М.Ф. Ворогушин, В.И. Петрунин, А.В. Сидоров, Ю.Н. Гавриш, А.М. Фиалковский // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 3. — С. 171-173. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Вопросы атомной науки и техники
description Даётся обзор исследований, проводимых в НИИЭФА последние годы, по созданию инспекционных
 комплексов на базе линейных ускорителей, как рентгеноскопических, так и использующих ядерно-физические методы. В первом случае речь идёт о различении материалов по плотности с помощью опции дуальной энергии, во втором - об элементном анализе содержимого контейнеров на наличие взрывчатых (ВВ) и делящихся (ДВ) веществ. Идентификация ВВ и ДВ производится по присутствию в контейнере ядер азота, кислорода и углерода в определенном соотношении. Дається огляд досліджень, проведених у НДІЕФА за останні роки, по створенню інспекційних
 комплексів на базі лінійних прискорювачів як рентгеноскопічних, так і з використанням ядерно-фізичних
 методів. У першому випадку мова йде про розділення матеріалів по щільності за допомогою опції дуальної
 енергії, у другому - про елементний аналіз вмісту контейнерів на наявність вибухових (ВР) і речовин, що
 діляться (ДР). Ідентифікація ВР і ДР робиться по присутності в контейнері ядер азоту, кисню і вуглецю в
 певному співвідношенні. Report reviews research works of NPK LUTS NIIEFA connected with creation of contraband detection systems
 for the last years. There are considered scanning schemes made it possible to form dual radioscopic images of tested
 samples and containers with use electron linacs and inspection’s schemes with accelerated protons or deuterons producing
 neutron flow. In the last case neutron activation analysis is used after neutron irradiation of an object. Presence
 of explosives or fission is determined by content N, O, C nuclei.
first_indexed 2025-12-07T18:56:07Z
format Article
fulltext Применение ускорителей УДК 621.384.6 РАЗВИТИЕ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ РЕНТГЕНОВСКИХ И ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ ИНСПЕКЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ В НИИЭФА им. Д.В. ЕФРЕМОВА Ю.А. Свистунов, М.Ф. Ворогушин, В.И. Петрунин, А.В. Сидоров, Ю.Н. Гавриш, А.М. Фиалковский ФГУП НИИ Электрофизической аппаратуры им Д.В. Ефремова 196641, Санкт-Петербург, Россия Даётся обзор исследований, проводимых в НИИЭФА последние годы, по созданию инспекционных комплексов на базе линейных ускорителей, как рентгеноскопических, так и использующих ядерно-физиче- ские методы. В первом случае речь идёт о различении материалов по плотности с помощью опции дуальной энергии, во втором − об элементном анализе содержимого контейнеров на наличие взрывчатых (ВВ) и деля- щихся (ДВ) веществ. Идентификация ВВ и ДВ производится по присутствию в контейнере ядер азота, кис- лорода и углерода в определенном соотношении. ВВЕДЕНИЕ НИИЭФА им. Д.В. Ефремова является произво- дителем рентгеноскопических комплексов, предна- значенных для высокопроизводительного досмотра транспортных средств и крупногабаритных контей- неров без их вскрытия. Комплексы позволяют сопо- ставить реальное содержимое объекта контроля с декларированным в грузовых документах и обнару- жить нелегальные вложения и тайники с оружием, боеприпасами, наркотиками, ювелирными изделия- ми, алкогольными напитками и т.п. Контроль осуществляется путем просвечивания объектов пучком фотонов тормозного излучения, ге- нерируемого линейным ускорителем электронов. Прошедшее через контролируемый объект излуче- ние регистрируется детекторами. Система обра- ботки и визуализации данных производит обработку информации, поступающей с детекторной линейки. Формируемое изображение состава груза выводится на дисплей в режиме реального времени или запо- минается для последующей обработки. При необхо- димости детальной инспекции полученное изобра- жение выводится на одну из нескольких рабочих станций таможенных инспекторов. Были разработаны и поставлялись заказчикам три вида рентгеноскопических комплексов. Комплекс таможенного контроля крупногабаритных грузов "ЭФАСКАН" устанавливается на пунктах та- моженного контроля в аэропортах, морских портах и т.п. Комплекс "ЭФАСКАН-2" обеспечивает контроль транспорта на автотрассах. Ускоритель, детекторная линейка и система формирования тор- мозного поля монтируются на устройстве транспор- тировки и перемещаются относительно авто- транспорта. Комплекс "ЭФАСКАН-3" предназначен для досмотра товарных железнодорожных составов (вагонов, цистерн, контейнеров) без их вскрытия. В процессе просвечивания железнодорожный состав со скоростью 18 км/ч перемещается под пучком тор- мозного излучения. В этих системах были получены рекордные параметры по пространственному (1 мм) и плотностному (1%) разрешению. При просвечива- нии объектов использовались моноэнергии от 6 до 15 МэВ, полученные на выходе линейных ВЧ-уско- рителей электронов. Исследования по созданию комплекса детектирования взрывчатых (ВВ) и деля- щихся (ДВ) веществ в авиаконтейнерах и багаже ак- тивными методами ядерной физики находятся в ста- дии НИОКР. Разработаны принципы и схема по- строения комплекса на базе линейного ВЧ-ускорите- ля ионов. Решены вопросы проектирования и изго- товления малогабаритных прецизионных ускоряю- щих структур с рабочей частотой 433 МГц, детектор- ных блоков, принимающих излучение от исследуемо- го объекта, системы обработки информации. Дальнейшие исследования по совершенствованию комплексов направлены на создание специальных оп- ций, позволяющих проводить элементный анализ ма- териалов, содержащихся в исследуемом объекте. МЕТОД ДУАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ И ОПЦИЯ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЯ Проблема распознавания материалов по атомно- му номеру методом дуальной энергии в крупногаба- ритных грузовых контейнерах заинтересовала нас шесть лет назад. К этому времени в мире уже появи- лись системы распознавания органических и неорга- нических материалов, работающие в низкоэнергети- ческом диапазоне (до 1 МэВ) и предназначенные для контроля ручной клади и багажа пассажиров при авиаперевозках. Однако, для крупногабаритных автомобильных контейнеров, просвечиваемых при граничной энергии гамма-квантов 4…10 МэВ дости- жения низкоэнергетического контроля не могли быть применены в связи с превалированием при этих энергиях механизма комптоновского рассеяния и рождения пар вместо фотоэффекта при низких энергиях. Существенным препятствием также яв- ляется значительный квантовый шум в изображени- ях. Богатый опыт создания интроскопических си- стем контроля крупногабаритных объектов на моно- ____________________________________________________________ PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2006. № 3. Series: Nuclear Physics Investigations (49), p.171-173. 171 энергии в значительной степени был использован при решении задач распознавания материалов мето- дом дуальной энергии. Значительный объем теоретических и экспери- ментальных исследований на полномасштабном стенде таможенной системы в НИИЭФА позволил найти математические методы, обеспечивающие су- ществование и единственность решения системы интегральных уравнений, описывающих физику процесса, предложить нетривиальные методы алго- ритмизации задачи и обеспечить приемлемую ско- рость обработки данных в псевдореальном времени. Тем самым была практически решена главная проблема − громадный объем требуемых вычисле- ний. Математический аппарат, применяемый при об- работке информации, поступающей из сигнального процессора, описан в работах [1,2]. В настоящее время основной объем эксперимен- тальных исследований на стенде НИИЭФА завер- шен и требуется его существенная модернизация для реализации коммерческой версии таможенной системы с опцией дуальной энергии. Результатом этих исследований является воз- можность количественного распознавания атомного номера материала для гомогенных сред и качествен- ного для гетерогенных. Перспектива работ усматривается в создании ускорителя с короткой добавочной секцией, включа- емой синфазно и противофазно для модуляции энер- гии ускорителя, а также модулятора, триодной пуш- ки и специальной системы синхронизации для фор- мирования "дуплетной" пары ВЧ-импульсов и им- пульсов тока. Планируется использование много- ядерной системы обработки данных для параллель- ных вычислений. Рис.1 Симметричный режим работы ускорителя Пример режима работы ускорителя при исполь- зовании опции дуальной энергии показан на схеме (Рис.1). Импульсы тока с высокой и низкой энерги- ей чередуются, ток в импульсе с низкой энергией должен быть в несколько раз больше, чем в импуль- се с высокой энергией. В дальнейшем предполагается добавить опцию стереовидения объектов в контейнере, раскрашен- ных в соответствии с атомным номером. Инновационной идеей, предлагаемой нами, яв- ляется система не с расходящимися пучками фото- нов, а со сходящимися на одной детекторной линей- ке. Для формирования разнесенных в пространстве двух фотонных потоков используется один ускори- тель с двумя мишенями и сканированием элек- тронного пучка на каждую мишень посредством управляющего магнитного поля. Далее информация с детекторной линейки для двух ракурсов программным путем разделяется и нормализуется для получения стандартной стерео- пары, последующая обработка которой позволяет вывести ее на экран для наблюдения с помощью по- ляризационных очков. Таким образом, исключаются трудности с ниве- лированием неидентичности характеристик двух де- текторных линеек за счет доработки стандартного однофокусного ускорителя до двухфокусного. ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Планы работ НИИЭФА по созданию комплексов прикладного назначения на базе линейных ВЧ-уско- рителей ионов и результаты первых исследований по созданию ускоряющих трактов с рабочей часто- той 433 МГц были опубликованы в Трудах Между- народных конференций [3,4]. Речь идёт об использо- вании ускоренных протонов и дейтронов с энергия- ми от 1 до 10 МэВ в комплексах обнаружения взрывчатых, делящихся и наркотических веществ в контейнерах и багаже, производстве изотопов для медицинских целей, элементном экспресс-анализе окружающей среды и ряде других специальных при- ложений. Предполагается для ускорения протонов и дейтро- нов до 1…4 МэВ использовать резонаторы с про- странственно-однородной квадрупольной фокусиров- кой (ПОКФ), а при ускорении от 2 до 10 МэВ − Н-резо- наторы с переменно-фазовой фокусировкой (ПФФ). Для использования в качестве нейтронного гене- ратора в комплексе обнаружения взрывчатых (ВВ) и делящихся (ДВ) веществ рассматриваются протон- ный ВЧ-линейный ускоритель (8 МэВ) и ускоритель дейтронов (4 МэВ) с рабочей частотой 433 МГц. Сравнительный анализ возможностей использо- вания ускорителя дейтронов с энергией 4 МэВ и протонов с энергией 8 МэВ в качестве источников наносекундных импульсов моноэнергетических ней- тронов с энергией около 7 МэВ показывает, что ускоритель дейтронов предпочтительнее. В случае использования других методик обнару- жения, где нужен источник быстрых нейтронов ши- рокого энергетического спектра, возможно примене- ние как протонного, так и дейтронного вариантов. При этом ускоренные пучки могут взаимодей- ствовать в обоих случаях с бериллиевой мишенью. Толщина этой мишени в случае протонного пучка должна быть на порядок больше (0,2 г/см2 против 0,02 г/см2). Возможная схема демонстрационной установки по обнаружению ВВ в авиаконтейнерах с использо- ванием считающегося наиболее эффективным мето- да PFNA (импульсный анализ по быстрым нейтро- нам) приведена на Рис.2. В качестве ускоряющей структуры используется резонатор с ПОКФ с выход- ной энергией дейтронов 4 МэВ. В этом случае опре- деляется не только наличие ВВ, но и его местополо- жение в объекте. В другом варианте используются микросекундные импульсы нейтронов с расстоянием 172 между ними 5-6 микросекунд и анализ по излучению C-,N-,O-изотопов объекта. Рис.2. - Схема инспекции (PFN Analisys + запаздывающие n и γ) ЗАКЛЮЧЕНИЕ В настоящее время рассматриваются различные варианты продолжения перспективных исследова- ний по заявленным выше темам. Частично – по го- сударственным контрактам, частично – по контрак- там с зарубежными фирмами. Планируется модернизация стенда инспекции для демонстрации контроля контейнеров с помощью метода дуальной энергии и завершения работ по со- зданию стенда для установки комплекса по обнару- жению ВВ и ДВ в авиаконтейнерах и багаже. ЛИТЕРАТУРА 1. S. Ogorodnikov, V. Petrunin, M. Vorogushin. Ra- dioscopic discrimination of materials in 1… 10 MeV range for customs applications // Proceed- ings of the EPAC 2002. June 3-7, Paris, p.2807- 2810. 2. V. Petrunin. Mathematical methods of data process- ing for high-energy introscopic examination of large scale objects // NIM in physics research, sec- tion A. 2006, v.558, p. 196-198. 3. Yu. Svistunov, M. Vorogushin, D. Semenov, B. Vodennikov. Choice of ion linac as neutron gen- erator for contraband detection system // Proceed- ings of LINAC 2006. Knoxville, USA August 21- 25, p.475-477. 4. Yu. Svistunov, et al. Advances of NPK LUTS con- traband detection system // ibid p. 472-474. RESEARCHES IN CREATION OF ROENTGEN AND NUCLEAR-PHYSICAL CONTRABAND DE- TEСTION SYSTEMS OF THE EFREMOV INSTITUTE Yu.A. Svistunov, M.F. Vorogushin, V.I. Petrunin, A.V. Sidorov, Yu.N. Gavrish, A.M. Fialkovsky Report reviews research works of NPK LUTS NIIEFA connected with creation of contraband detection systems for the last years. There are considered scanning schemes made it possible to form dual radioscopic images of tested samples and containers with use electron linacs and inspection’s schemes with accelerated protons or deuterons pro- ducing neutron flow. In the last case neutron activation analysis is used after neutron irradiation of an object. Pres- ence of explosives or fission is determined by content N, O, C nuclei. РОЗВИТОК РОБІТ ЗІ СТВОРЕННЯ РЕНТГЕНІВСЬКИХ І ЯДЕРНО-ФІЗИЧНИХ ІНСПЕКЦІЙНИХ КОМПЛЕКСІВ У НДІЕФА ім. Д.В. ЄФРЕМОВА Ю.А. Свистунов, М.Ф. Ворогушин, В.І. Петрунін, А.В. Сидоров, Ю.Н. Гавриш, А.М. Фіалковський Дається огляд досліджень, проведених у НДІЕФА за останні роки, по створенню інспекційних комплексів на базі лінійних прискорювачів як рентгеноскопічних, так і з використанням ядерно-фізичних методів. У першому випадку мова йде про розділення матеріалів по щільності за допомогою опції дуальної енергії, у другому − про елементний аналіз вмісту контейнерів на наявність вибухових (ВР) і речовин, що діляться (ДР). Ідентифікація ВР і ДР робиться по присутності в контейнері ядер азоту, кисню і вуглецю в певному співвідношенні. ____________________________________________________________ PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2006. № 3. Series: Nuclear Physics Investigations (49), p.171-173. 173
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111427
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1562-6016
language Russian
last_indexed 2025-12-07T18:56:07Z
publishDate 2008
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format dspace
spelling Свистунов, Ю.А.
Ворогушин, М.Ф.
Петрунин, В.И.
Сидоров, А.В.
Гавриш, Ю.Н.
Фиалковский, А.М.
2017-01-09T20:14:22Z
2017-01-09T20:14:22Z
2008
Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова / Ю.А. Свистунов, М.Ф. Ворогушин, В.И. Петрунин, А.В. Сидоров, Ю.Н. Гавриш, А.М. Фиалковский // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 3. — С. 171-173. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
1562-6016
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111427
621.384.6
Даётся обзор исследований, проводимых в НИИЭФА последние годы, по созданию инспекционных
 комплексов на базе линейных ускорителей, как рентгеноскопических, так и использующих ядерно-физические методы. В первом случае речь идёт о различении материалов по плотности с помощью опции дуальной энергии, во втором - об элементном анализе содержимого контейнеров на наличие взрывчатых (ВВ) и делящихся (ДВ) веществ. Идентификация ВВ и ДВ производится по присутствию в контейнере ядер азота, кислорода и углерода в определенном соотношении.
Дається огляд досліджень, проведених у НДІЕФА за останні роки, по створенню інспекційних
 комплексів на базі лінійних прискорювачів як рентгеноскопічних, так і з використанням ядерно-фізичних
 методів. У першому випадку мова йде про розділення матеріалів по щільності за допомогою опції дуальної
 енергії, у другому - про елементний аналіз вмісту контейнерів на наявність вибухових (ВР) і речовин, що
 діляться (ДР). Ідентифікація ВР і ДР робиться по присутності в контейнері ядер азоту, кисню і вуглецю в
 певному співвідношенні.
Report reviews research works of NPK LUTS NIIEFA connected with creation of contraband detection systems
 for the last years. There are considered scanning schemes made it possible to form dual radioscopic images of tested
 samples and containers with use electron linacs and inspection’s schemes with accelerated protons or deuterons producing
 neutron flow. In the last case neutron activation analysis is used after neutron irradiation of an object. Presence
 of explosives or fission is determined by content N, O, C nuclei.
ru
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
Вопросы атомной науки и техники
Применение ускорителей
Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
Розвиток робіт зі створення рентгенівських і ядерно-фізичних інспекційнихкомплексів у НДІЕФА ім. Д.В. Єфремова
Researches in creation of roentgen and nuclear-physical contraband deteсtionsystems of the Efremov Institute
Article
published earlier
spellingShingle Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
Свистунов, Ю.А.
Ворогушин, М.Ф.
Петрунин, В.И.
Сидоров, А.В.
Гавриш, Ю.Н.
Фиалковский, А.М.
Применение ускорителей
title Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
title_alt Розвиток робіт зі створення рентгенівських і ядерно-фізичних інспекційнихкомплексів у НДІЕФА ім. Д.В. Єфремова
Researches in creation of roentgen and nuclear-physical contraband deteсtionsystems of the Efremov Institute
title_full Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
title_fullStr Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
title_full_unstemmed Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
title_short Развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
title_sort развитие работ по созданию рентгеновских и ядерно-физических инспекционных комплексов в нииэфа им. д.в. ефремова
topic Применение ускорителей
topic_facet Применение ускорителей
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111427
work_keys_str_mv AT svistunovûa razvitierabotposozdaniûrentgenovskihiâdernofizičeskihinspekcionnyhkompleksovvniiéfaimdvefremova
AT vorogušinmf razvitierabotposozdaniûrentgenovskihiâdernofizičeskihinspekcionnyhkompleksovvniiéfaimdvefremova
AT petruninvi razvitierabotposozdaniûrentgenovskihiâdernofizičeskihinspekcionnyhkompleksovvniiéfaimdvefremova
AT sidorovav razvitierabotposozdaniûrentgenovskihiâdernofizičeskihinspekcionnyhkompleksovvniiéfaimdvefremova
AT gavrišûn razvitierabotposozdaniûrentgenovskihiâdernofizičeskihinspekcionnyhkompleksovvniiéfaimdvefremova
AT fialkovskiiam razvitierabotposozdaniûrentgenovskihiâdernofizičeskihinspekcionnyhkompleksovvniiéfaimdvefremova
AT svistunovûa rozvitokrobítzístvorennârentgenívsʹkihíâdernofízičnihínspekcíinihkompleksívundíefaímdvêfremova
AT vorogušinmf rozvitokrobítzístvorennârentgenívsʹkihíâdernofízičnihínspekcíinihkompleksívundíefaímdvêfremova
AT petruninvi rozvitokrobítzístvorennârentgenívsʹkihíâdernofízičnihínspekcíinihkompleksívundíefaímdvêfremova
AT sidorovav rozvitokrobítzístvorennârentgenívsʹkihíâdernofízičnihínspekcíinihkompleksívundíefaímdvêfremova
AT gavrišûn rozvitokrobítzístvorennârentgenívsʹkihíâdernofízičnihínspekcíinihkompleksívundíefaímdvêfremova
AT fialkovskiiam rozvitokrobítzístvorennârentgenívsʹkihíâdernofízičnihínspekcíinihkompleksívundíefaímdvêfremova
AT svistunovûa researchesincreationofroentgenandnuclearphysicalcontrabanddetestionsystemsoftheefremovinstitute
AT vorogušinmf researchesincreationofroentgenandnuclearphysicalcontrabanddetestionsystemsoftheefremovinstitute
AT petruninvi researchesincreationofroentgenandnuclearphysicalcontrabanddetestionsystemsoftheefremovinstitute
AT sidorovav researchesincreationofroentgenandnuclearphysicalcontrabanddetestionsystemsoftheefremovinstitute
AT gavrišûn researchesincreationofroentgenandnuclearphysicalcontrabanddetestionsystemsoftheefremovinstitute
AT fialkovskiiam researchesincreationofroentgenandnuclearphysicalcontrabanddetestionsystemsoftheefremovinstitute