Оценка влияния техногенного акустического фона на показания γ-спектрометра при регистрации спектров γ-излучения

В работе представлены теоретические и экспериментальные данные, определяющие влияние акустического возмущения на показания γ-детектора (КГС) с рабочим телом (газ ксенон высокого давления), работающим в поле ионизирующего излучения. С этой целью рассматривается цепочка событий: акустическая волна падает на поверхность КГС, проходит и производит возмущение в газе, которое формирует неравномерность распределения давления в рабочей среде. Воздействие ионизирующего излучения приводит к образованию в газе положительных ионов, подвижность которых оказывается значительно ниже подвижности свободных электронов, являющихся основными носителями в КГС. Эксперименты проводились с использованием беспилотного дозиметрического комплекса БДК с носителем в виде (БПЛА типа вертолета), на который навешивают дозиметрическое оборудование, применяемое для радиационного контроля окружающей среды в условиях ее радиоактивного загрязнения. Теоретические результаты, полученные при решении волнового уравнения прохождения звуковой волны в ксеноне, заполняющем КГС, представлены в виде возмущенной плотности ксенона, в которой возникают носители заряда, обусловленные воздействием ионизирующего излучения, в распределении которых также наблюдается возмущение, вызванное воздействием акустической волны. Полученные данные позволили рассчитать радиальное распределение плотности тока в различные моменты времени периода гармонических акустических колебаний. Экспериментальные данные продемонстрировали зависимость уменьшения и уширения пика полного поглощения в измеряемых спектрах гамма-излучения в зависимости от акустической нагрузки, а также частотные характеристики акустической нагрузки и их амплитудные значения в различных режимах работы БПЛА. Результаты исследований определяют рекомендации, которые целесообразно учитывать при использовании БПЛА в качестве носителей дозиметрического оборудования при радиационном контроле окружающей среды.

1. Родионов И.А., Елохин А.П., Рахматулин А.Б., Улин С.Е., Маджидов А.И., Шустов А.Е. Особенности передачи информации по радиоканалу в режиме реального времени при использовании беспилотного дозиметрического комплекса. Глобальная ядерная безопасность. 2023;13(1):5–13. https://doi.org/10.26583/gns-2023-01-01

2. Улин С.Е., Дмитренко В.В., Власик К.Ф. [и др.] Гамма-спектрометрический комплекс для вывода ядерных объектов из эксплуатации. Краткие сообщения по физике ФИАН. 2020;47(6):32–40. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_44557670_15135781.pdf (дата обращения 30.11.2023).

3. Улин С.Е., Дмитренко В.В., Грачев В.М. [и др.] Гамма-спектрометры на сжатом ксеноне для обнаружения и идентификации радиоактивных и делящихся материалов. Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2010;114:4350. Режим доступа: https://jurnal.vniiem.ru/text/114/43.pdf (дата обращения 30.11.2023).

4. Исакович М.А. Общая акустика. Москва: Наука, 1973. 495 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01007129077 (дата обращения 21.12.2023).

5. Лепендин Л.Ф. Акустика. Москва: Высшая школа, 1978. 448 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01007625501 (дата обращения 21.12.2023).

6. Елохин А.П., Рау Д.Ф., Ткачев А.Н., Румянцев А.Д., Беркович В.М., Хлопотин Р.С. Дозиметрическая система для определения мощности выброса газоаэрозольной радиоактивной примеси в условиях радиационных аварий. Атомная энергия. 2009;107(6):319–328. Режим доступа: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/1625/1605 (дата обращения 30.11.2023).

7. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. Москва: Наука, 1966. 724 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01007725658 (дата обращения 21.12.2023).

8. Арсенин В.Я. Математическая физика. Основные уравнения и специальные функции. Москва: Наука, 1966. 367 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01005948961 (дата обращения 21.12.2023).

9. Зайцев В.Ф., Полянин А.Д. Справочник по линейным обыкновенным дифференциальным уравнениям. Москва: Факториал, 1997. 303 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001763480 (дата обращения 21.12.2023).

10. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Специальные функции. Москва: Наука, 1983. 750 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001177065 (дата обращения 21.12.2023).

11. Абрамовиц М., Липман Д., Мак Ниш А. [и др.] Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами. Под ред. М. Абрамовица и И. Стиган. Пер. с англ. под ред. В.А. Диткина и Л.Н. Кармазиной. Москва: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1979. 832 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01007759009 (дата обращения 21.12.2023).

12. Warburton W.K., Momayezi M., Hubbard-Nelson. B., Skulski W. Digital pulse processing: new possibilities in nuclear spectroscopy. Applied radiation and isotopes. 2000;53(4-5):913–920. https://doi.org/10.1016/S0969-8043(00)00247-5

13. Boghrati B., Moussavi-Zarandi A., Esmaeili V., Nabavi N., Ghergherehchi M. On gamma-ray spectrometry pulses real time digital shaping and processing. Instruments and experimental techniques. 2011;54:715–721. https://doi.org/10.1134/S0020441211050034

14. Tada T., Hitomi K., Tanaka T., Wu Y., Kim S.-Y., Yamazaki H., Ishii K. Digital pulse processing and electronic noise analysis for improving energy resolutions in planar TlBr detectors. Nuclear instruments and methods in physics research. Section A: Accelerators, spectrometers, detectors and associated equipment. 2011;(638)1:92–95. https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.02.070