Assessment of technogenic acoustic background influence on y-spectrometer readings at registration of y-radiation spectra

The paper presents theoretical and experimental data determining the effect of acoustic perturbation on the readings of
a γ-detector (CGS) with a working medium (high-pressure xenon gas) operating in the field of ionizing radiation. For this purpose, a chain of events is considered: an acoustic wave falls on the surface of the CGS, passes through and produces a perturbation in the gas which forms a non-uniformity of pressure distribution in the working medium. Exposure to ionising radiation leads to the formation of positive ions in the gas, the mobility of which is much lower than the mobility of free electrons, which are the main carriers in CGS. The experiments are carried out using an unmanned dosimetric complex BDK with a carrier in the form of (helicopter-type UAV) on which dosimetric equipment used for radiation control of the environment in conditions of its radioactive contamination is attached. Theoretical results obtained by solving the wave equation of sound wave passage in xenon filling the CGS are presented in the form of xenon density. The obtained data allowes us to obtain the radial distribution of the current density at different moments of the harmonic acoustic oscillation period. Experimental data demonstrated frequency characteristics of acoustic load and their amplitude values in different modes of UAV operation. The results of the research determine the recommendations that should be taken into account when using UAVs as carriers of dosimetric equipment in radiation monitoring of the environment. 

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