Storozh-R è un dispositivo di monitoraggio continuo delle radiazioni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'inquinamento tecnogenico dell'ambiente è spesso visto come un "prezzo" inevitabile per le comodità della vita civile che il progresso scientifico e tecnologico ci fornisce. Ma se possiamo giudicare l'inquinamento che in qualche modo si manifesta, possiamo in qualche modo minimizzare il loro impatto su noi stessi, allora in relazione a sostanze, campi, ambienti che sono inaccessibili ai nostri sensi, ci troviamo in una posizione diversa: non solo per prendere qualsiasi misure di autodifesa, ma non possiamo semplicemente scoprire l'apparenza di un tale pericolo, nemmeno la sua esistenza a lungo termine.

In tali casi, resta da affidarsi interamente ad alcuni servizi di controllo centralizzato, consapevoli che per la natura stessa delle loro attività, per le loro capacità fisiche, monitoreranno al meglio il benessere medio di ciascuno di noi e il suo rispetto degli standard dei loro dipartimenti.

Tutto ciò si applica pienamente all'inquinamento da radiazioni dell'ambiente - ai radioisotopi, alla loro radiazione penetrante: invisibile, impercettibile, intangibile, senza odore né sapore, anche in dosi assolutamente inaccettabili. È vero, i servizi dipartimentali hanno recentemente perso il loro diritto di monopolio al monitoraggio delle radiazioni nel nostro paese: la popolazione ha ricevuto dosimetri personali.

Ma la "misurazione del pericolo" - questo principio fondamentale del controllo dipartimentale, che ci è giunto insieme ai dosimetri personali (per lo più modelli semplificati di quelli professionali), - solo a prima vista sembra essere qualcosa che si sostituisce completamente al controllo organolettico. Nel fatto che nessuno dei sensi umani può essere classificato come misuratore, si possono, ovviamente, vedere solo caratteristiche dell'evoluzione degli esseri viventi che non ci obbligano a nulla. Ma il fatto che la perdita di qualcuno di essi non sia compensata nemmeno dal lavoro più perfetto della moderna tecnologia elettronica ci fa trattare l'orientamento organolettico - la sua stessa ideologia, la sua scala di valori - con la dovuta attenzione. Come, di conseguenza, a dispositivi in ​​grado di orientare similmente una persona in nuovi ambienti per lui potenzialmente pericolosi.

La tecnica dell'orientamento personale di una persona nei prodotti e nei rifiuti della civiltà moderna è progettata per risolvere problemi oltre la forza degli specialisti professionisti, indipendentemente dal loro numero, qualifiche e attrezzature. Sempre - come invariabilmente si è scoperto - insufficiente.

Ma quali possono essere le funzioni dei dispositivi per il monitoraggio “organolettico” della situazione radiativa? In che modo, infatti, dovrebbero differire dai dosimetri convenzionali? E in generale, abbiamo fondi sufficienti per questo?

Un dispositivo di monitoraggio delle radiazioni organolettiche - un tecnorecettore di radiazioni - si differenzia da un dispositivo dosimetrico principalmente per il suo scopo: è obbligato a informare tempestivamente il suo proprietario sul suo avvicinamento a una sorgente di radiazioni, sulla comparsa di un pericolo ancora potenziale per esso.

Il supporto tecnico di questa modalità di funzionamento del dispositivo influisce su quasi tutti i suoi parametri. Quindi, se l'efficienza energetica di un dosimetro è un indicatore piuttosto secondario per esso, allora per un tecnorecettore è uno dei più importanti: un dispositivo che non è in grado di funzionare in modo continuativo, richiedendo una cura costante per la sua fornitura di energia, non può essere attribuito a questa categoria affatto. D'altra parte, la questione dell'accuratezza del tecnorecettore perde quasi di significato. In ogni caso, nella scelta tra la capacità di "vedere" un ampio spettro di radiazioni e l'accuratezza di una valutazione quantitativa solo di alcune sue varietà - solo la radiazione gamma, ad esempio - la banda larga spettrale del dispositivo avrà priorità incondizionata .

Questi dispositivi differiscono anche nella forma di presentazione delle informazioni. Il tecnorecettore di radiazione deve includerlo nello spazio del recettore umano. Cioè, deve essere in grado di informare il suo proprietario sulla situazione delle radiazioni e sui suoi cambiamenti senza alcuna richiesta da parte sua. I tabelloni e le scale comuni nella tecnologia di misurazione ovviamente non possono aiutare qui.

Riso. 68. Indicatore di radiazioni "Storozh-R" (clicca per ingrandire)

Requisiti speciali sono anche imposti all'affidabilità del tecnorecettore. Non dovrebbe essere solo alto, ma anche costantemente controllato: il guasto del dispositivo dovrebbe essere rilevato immediatamente.

Un dispositivo di controllo delle radiazioni organolettiche deve anche avere un'elevata sensibilità alle radiazioni, in ogni caso, essere in grado di controllare la radiazione di fondo naturale e rispondere quasi istantaneamente a eventuali cambiamenti evidenti in essa.

E, infine, tutto questo non varrebbe molto se fosse costoso...

In considerazione di quanto sopra, "Storozh-R" è stato progettato - un guardiano delle radiazioni - un dispositivo per il monitoraggio continuo delle radiazioni.

I parametri principali

Lo schema schematico del dispositivo è mostrato in fig. 68. Il contatore Geiger tipo SBM1* viene utilizzato come sensore di radiazioni ionizzanti BD20. Alta, la tensione al suo anodo forma un generatore di blocco: impulsi di tensione dall'avvolgimento I del trasformatore T1 attraverso i diodi VD1, VD2 caricano il condensatore del filtro C1. Il carico del contatore è il resistore R1 e gli elementi associati all'ingresso 8 del chip DD1.

Sugli elementi DD1.1, DD1.2, C3 e R4 viene assemblato un unico vibratore che converte l'impulso proveniente dal contatore Geiger e avente una discesa prolungata in uno "rettangolare" con una durata di 5...7 ms .

Un frammento del circuito, che comprende gli elementi DD1.3, DD1.4, C4 e R5, è un generatore sonoro controllato dall'ingresso 6 DD1, eccitato ad una frequenza F@1/2·R5·C4@1 kHz, alla cui uscita parafase (uscite 3 e 4 DD1) è collegata l'emettitore piezo HA1. Al suo interno viene eccitato un impulso-clic acustico da un "pacchetto" di impulsi elettrici.

Sugli elementi VD4, R8 ... R10, C8 e C9 è assemblato un integratore che controlla il funzionamento di un amplificatore di soglia realizzato su un chip DD2.

Riso. 69. Circuito stampato "Storozha-R"

La tensione ai capi del condensatore C9 dipende dalla frequenza media di eccitazione del contatore Geiger; quando raggiunge il potenziale di sblocco del transistor ad effetto di campo compreso in DD2, il LED HL1 si accende: la frequenza e la durata dei suoi lampeggi aumenteranno all'aumentare dei livelli di irraggiamento.

Il dispositivo è montato su un circuito stampato in fibra di vetro a doppia faccia di 1,5 mm di spessore (Fig. 69, a). La lamina del retro viene utilizzata solo come bus zero (è collegata alla fonte di alimentazione "-"), nei punti in cui passano i conduttori sono incisi cerchi con un diametro di 1,5 ... 2 mm.

Il contatore a doppia estremità SBM20 è montato sul circuito stampato con staffe rigide (filo di acciaio con un diametro di 0,8 ... 0,9 mm). Sono fissati saldamente ai cavi del misuratore e saldati nei fori a loro destinati. Un metro con fili morbidi (un altro design del misuratore SBM20) è fissato al corpo con staffe sottili che lo coprono (filo di montaggio con un diametro di 0,4 ... 0,6 mm), i fori per la loro saldatura sono "a-b" e "c-d ".

Il trasformatore T1 è avvolto su un nucleo ad anello M3000NM di dimensioni K16x10x4,5 mm. Le nervature affilate dell'anima sono prelevigate con carta vetrata e l'intera anima è ricoperta da un isolamento elettricamente e meccanicamente resistente, ad esempio sono avvolte con nastro lavsan o fluoroplastico.

L'avvolgimento I è avvolto per primo, contiene 420 giri di filo PEV-2-0,07. L'avvolgimento viene portato quasi a girare per girare, in una direzione, lasciando uno spazio di 1 ... 2 mm tra il suo inizio e la sua fine. Anche l'avvolgimento I è ricoperto di isolamento. Successivamente, l'avvolgimento II-8 giri di filo con un diametro di 0,15 ... 0,2 mm viene avvolto in un isolamento arbitrario e sopra di esso - l'avvolgimento III - 3 giri con lo stesso filo. Questi avvolgimenti dovrebbero anche essere distribuiti sul nucleo il più uniformemente possibile. La posizione degli avvolgimenti e dei loro terminali deve corrispondere al disegno del circuito stampato e la loro fasatura deve essere indicata sullo schema elettrico (le estremità di modo comune degli avvolgimenti sono indicate da punti).

Si consiglia di coprire il trasformatore finito con uno strato di impermeabilizzazione - avvolgere, ad esempio, con una sottile striscia di nastro adesivo di plastica. Il trasformatore è fissato alla scheda con una vite MXNUMX tra due rondelle elastiche che non spingono attraverso gli avvolgimenti.

Durante il montaggio del dispositivo, si consiglia di utilizzare i seguenti tipi di condensatori: C1 - K73-9-630V, C2 - KD-26-500V, C8 e C9 - K10-17-26, C5 - K53-30 o K53- 19; C7, C10 - K50-40 o K50-35.

Con possibili sostituzioni, va tenuto presente che una perdita sovrastimata dei condensatori C1 e C2 (nonché la corrente inversa dei diodi VD1 e VD2) può aumentare notevolmente il consumo energetico del dispositivo. Può essere notevolmente aumentato da una sfortunata scelta del condensatore C5.

Resistori: R1 - KIM-0,125 o C3-14-0,125, il resto - MLT-0,125, S2-23-OD25 o S2-33-OD25.

Come DD1, puoi, ovviamente, prendere il chip K561LA7. Diodo KD510A: sostituire con qualsiasi silicio con una corrente di impulso di almeno 0,5 A. Quasi tutti i LED sono adatti, il criterio qui è una luminosità sufficiente.

L'emettitore piezoelettrico a tamburo ZP-1 può essere sostituito da un emettitore con un risonatore acustico - ZP-12 o ZP-22. È possibile utilizzare altri emettitori piezoelettrici. Il criterio qui è volume sufficiente.

Un circuito stampato completamente assemblato, un emettitore piezoelettrico e un interruttore sono installati sul pannello frontale del dispositivo, che è realizzato in polistirene ad alto impatto con uno spessore di 2,5 mm (Fig. 69, b). La custodia del dispositivo, avente la forma di una scatola aperta, è realizzata in polistirene di spessore 1,5...2 mm; lungo il bordo, sul suo lato interno, è selezionata una scanalatura profonda 2,5 mm per fissare al suo interno il pannello frontale del dispositivo lungo tutto il suo perimetro. Il coperchio è fissato al pannello frontale con una vite M2, il punto di attacco è una marea sul vano di alimentazione con un inserto metallico premuto al suo interno, avente una filettatura per la vite M2. Poiché la fonte di alimentazione nel dispositivo viene cambiata molto raramente, il coperchio scorrevole sul vano di alimentazione può essere omesso.

Poiché il polistirene può attenuare significativamente le radiazioni ionizzanti (vedi appendici 6 e 7), nella parete della cassa adiacente al contatore Geiger viene praticato un ritaglio passante, che può essere coperto solo con un raro reticolo. Le stesse griglie coprono i ritagli acustici nel pannello frontale e nel coperchio del dispositivo.

In "Watchman-R" puoi utilizzare non solo i contatori Geiger del tipo SBM20. Adatto, senza variazioni evidenti delle proprietà del consumatore ed eventuali alterazioni del dispositivo, contatori come STS5, SBM32 e SBM32K.

Ma ci sono contatori Geiger che possono aumentare notevolmente la sensibilità complessiva e spettrale del dispositivo. Ad esempio, SBT7, SBT9, SBT10A, SBT11, SI8B, SI13B, SI14B. Tutti loro hanno sottili "finestre" di mica e sono altamente sensibili non solo alla radiazione gamma e beta dura, ma anche alla radiazione beta morbida (e SBT11 anche alla radiazione alfa). È vero, la loro configurazione richiederà cambiamenti significativi nel design del corpo del dispositivo, nel suo layout generale. Alcuni di essi richiederanno una regolazione della soglia di allarme. Le informazioni sui contatori Geiger di produzione nazionale che possono essere utilizzati nei dispositivi di monitoraggio delle radiazioni fatti in casa sono fornite nell'Appendice 4.

Nulla, tranne le crescenti dimensioni e costi, può impedire l'installazione di più contatori Geiger nello Storozh-R (sono collegati in parallelo) - per aumentare la sensibilità complessiva e spettrale del dispositivo.

Il dispositivo non necessita di regolazione - assemblato correttamente, inizia a funzionare immediatamente. Ma ci sono due resistori, i cui valori potrebbero dover essere chiariti. Questo è il resistore R5, con l'aiuto del quale la frequenza del generatore di suoni viene portata alla frequenza della risonanza meccanica dell'emettitore piezoelettrico (il loro significativo disadattamento influisce sul volume del clic). E il resistore R8, che determina la soglia di allarme (la soglia sale all'aumentare della resistenza R8). La correzione della soglia può essere necessaria non solo quando si utilizza un contatore che differisce significativamente dall'SBM20 per la sensibilità alle radiazioni, ma anche quando si riconfigura il dispositivo per il funzionamento in condizioni di aumento della radiazione di fondo, in condizioni, ad esempio, di contaminazione da radiazioni già esistente del la zona.

"Storozh-R" è facile da usare e non richiede alcuna formazione speciale da parte del proprietario. Un raro scatto di impulsi acustici che si susseguono senza alcun ordine apparente, l'assenza di una segnalazione di allarme (LED lampeggianti) indicano che il dispositivo si trova in uno sfondo di irraggiamento naturale. Questo clic in background è quasi indipendente dall'ora del giorno; stagione e posizione del dispositivo, rallentando leggermente solo in profondità nel sottosuolo e accelerando negli altopiani.

Un aumento della velocità di conteggio quando il dispositivo viene spostato, e ancor di più la comparsa di un allarme, con una probabilità molto alta, significa che il dispositivo entra nel campo di una sorgente di radiazione artificiale. Il desiderio riflesso di una persona di lasciare questo luogo è qui una reazione del tutto appropriata (allontanarsi dalla fonte è la migliore forma di radioprotezione, rimuovere la fonte è la migliore decontaminazione).

Ma puoi farlo un po 'più tardi, avendo precedentemente stabilito la posizione della fonte, la sua connessione con l'uno o l'altro oggetto visibile. Poiché lo Storozh-R ha la massima sensibilità dalla sua "finestra" - un ritaglio nella parete del corpo adiacente al contatore Geiger, questa procedura ricorda la ricerca della direzione radio. La direzione della sorgente può essere stabilita anche avvicinandosi ad essa: la sorgente si trova nella direzione in cui il tasso di conteggio aumenta il più rapidamente possibile.

Durante la ricerca di sorgenti molto più piccole del contatore Geiger stesso, si consiglia di scansionare luoghi sospetti: spostare il dispositivo, cambiando la sua direzione di movimento e orientamento. Pertanto, la posizione di una particella "calda" invisibile ad occhio nudo, ad esempio, viene determinata con una precisione di 2...3 mm.

Tuttavia, tutto ciò può sembrare insufficiente. Sarebbe desiderabile sapere: è pericolosamente scoperto o meno. Sia chiaro: gli strumenti dosimetrici di qualsiasi tipo non rispondono a questa domanda, non possono rispondere e probabilmente non saranno mai in grado di farlo. Una ricetta per separare "pericoloso" da "sicuro" in alcuni casi complicati - e il rapporto degli esseri viventi con i radioisotopi dell'inquinamento sono tra i più difficili - potrebbe non esserci affatto, in ogni caso - una ricetta semplice, l'attuazione di che potrebbe essere affidato al dispositivo.

Ma anche questo è se le radiazioni "sicure" esistono almeno in linea di principio. Sfortunatamente, in molti anni di ricerche, non è mai stata trovata. Si poteva parlare solo del suo danno maggiore o minore. E nei paesi civili, l'idea dell'esistenza di radiazioni sottosoglia - radiazioni, il cui impatto sarebbe stato completamente compensato da una sorta di meccanismi protettivi del corpo - è stata abbandonata. Hanno rifiutato molto tempo fa, negli Stati Uniti, ad esempio, nel 1946.

La riduzione al minimo dell'esposizione umana è uno standard etico nel trattare le sorgenti di radiazioni ionizzanti. Vari standard dipartimentali che accettano come accettabili livelli significativamente superiori alla radiazione naturale di fondo dovrebbero essere trattati come tentativi di trovare un equilibrio, pesando sulla bilancia universale del dirigente aziendale il costo delle misure protettive - da un lato - e la perdita della società da danno da radiazioni - dall'altro.

"Storozh-R" differisce dalla maggior parte delle ormai numerose varietà di dispositivi dosimetrici domestici principalmente in quanto elimina quasi completamente il rischio di esposizione accidentale del suo proprietario. Lavorando in modalità continua, quasi senza interferire con altre attività (qualsiasi sfondo, come segno della stabilità della situazione, "va" facilmente nel subconscio di una persona), attira immediatamente la sua attenzione su qualsiasi cambiamento evidente nella radiazione situazione (un'altra caratteristica altrettanto fondamentale del nostro ambiente percettivo).

Storozh-R è particolarmente efficace nel rilevamento di formazioni di radiazioni compatte, la fase iniziale di quasi tutti gli inquinamenti da radiazioni. Purtroppo, in questa fase della loro esistenza (la più accessibile, tra l'altro, per la decontaminazione), rientrano nel campo visivo dei servizi di monitoraggio delle radiazioni solo in via eccezionale: anche le apparecchiature più avanzate, ma remote, sono fisicamente incapaci di rilevare tali fonti.

La soglia di allarme nel dispositivo è impostata in modo tale da trovarsi al di sotto della radiazione naturale di fondo con quasi tutte le possibili deviazioni dal valore medio. Solo pochissimi motivi, non correlati a sorgenti di radiazioni artificiali, possono mettere lo "Storozh-R" in modalità di allarme **.

Ma "Storozh-R" può essere utile anche nelle condizioni di contaminazione da radiazioni dell'area già avvenuta. L'identificazione di sorgenti puntiformi e "spot" altamente attivi su un nuovo sfondo tecnogenico può rivelarsi ancora più urgente: l'esperienza mostra che l'inquinamento da radiazioni in tali luoghi è estremamente irregolare.

"Storozh-R" - in molti dei suoi prototipi e modifiche è stato testato e utilizzato in varie regioni del nostro paese e all'estero negli ultimi quarant'anni. Con il suo aiuto, elementi "luminosi" scartati di vecchi dispositivi e ampolle radioattive di rivelatori di incendio, particelle "calde" di Chernobyl su articoli per la casa e formazioni radioattive già circolanti nel sangue umano, minerali e fossili altamente attivi in ​​musei e collezioni e cibo prodotti che hanno passato il triplo (come detto) controllo statale, acceleratori di istituti di ricerca scientifica che "illuminano" i passanti e "sporcizia" radioattiva nelle istituzioni mediche. E tanti tanti altri...

Ma molto più spesso "Storozh-R" ha rimosso paure e sospetti infondati - quella che viene chiamata radiofobia con un certo disprezzo, ma in realtà è una normale reazione umana a un atteggiamento impersonale e "statisticamente medio" nei suoi confronti.

Oppure, qual è lo stesso, SBM-20. Nella marcatura di fabbrica spesso manca un trattino (questo vale anche per contatori di altro tipo).

Pubblicazione: cxem.net

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