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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Storozh-R é um dispositivo de monitoramento contínuo de radiação. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Dosímetros A poluição tecnogênica do meio ambiente é muitas vezes vista como um "preço" inevitável pelas conveniências da vida civilizada que o progresso científico e tecnológico nos proporciona. Mas se nós mesmos podemos julgar a poluição que de alguma forma se manifesta, podemos de alguma forma minimizar seu impacto sobre nós mesmos, então em relação a substâncias, campos, ambientes que são inacessíveis aos nossos sentidos, nos encontramos em uma posição diferente: não apenas para tomar quaisquer medidas de autodefesa, mas não podemos simplesmente descobrir sobre a aparência de tal perigo, mesmo sua existência a longo prazo. Nesses casos, resta contar inteiramente com um ou outro serviço de controle centralizado, percebendo que pela própria natureza de suas atividades, por suas capacidades físicas, eles monitorarão, na melhor das hipóteses, o bem-estar médio de cada um de nós e seu cumprimento os padrões de seus departamentos. Tudo isso se aplica totalmente à poluição radioativa do meio ambiente - aos radioisótopos, à sua radiação penetrante: invisível, inaudível, intangível, sem cheiro nem sabor, mesmo em doses absolutamente inaceitáveis. É verdade que os serviços departamentais perderam recentemente o direito de monopólio do monitoramento de radiação em nosso país - a população recebeu dosímetros pessoais. Mas a "medição do perigo" - este princípio fundamental do controle departamental, que chegou até nós junto com dosímetros pessoais (principalmente modelos simplificados de profissionais), - só à primeira vista parece ser algo que substitui completamente o controle organoléptico. No fato de que nenhum dos sentidos humanos pode ser classificado como medidor, pode-se, é claro, ver apenas características da evolução dos seres vivos que não nos obrigam a nada. Mas o fato de a perda de qualquer um deles não ser compensada nem mesmo pelo trabalho mais perfeito da moderna tecnologia eletrônica nos faz tratar a orientação organoléptica - sua própria ideologia, sua escala de valores - com a devida atenção. Como, portanto, dispositivos capazes de orientar de forma semelhante uma pessoa em novos ambientes potencialmente perigosos para ela. A técnica de orientação pessoal de uma pessoa nos produtos e resíduos da civilização moderna é projetada para resolver problemas além da força de especialistas profissionais, independentemente de seu número, qualificações e equipamentos. Sempre - como invariavelmente acabou - insuficiente. Mas quais podem ser as funções dos dispositivos para monitoramento "organoléptico" da situação de radiação? Como, de fato, eles devem diferir dos dosímetros convencionais? E em geral - temos fundos suficientes para isso? Um dispositivo organoléptico de monitoramento de radiação - um tecnoreceptor de radiação - difere de um dispositivo dosimétrico principalmente em sua finalidade: é obrigado a informar seu proprietário em tempo hábil sobre sua abordagem a uma fonte de radiação, sobre o aparecimento de um perigo ainda potencial para ela. O suporte técnico deste modo de operação do dispositivo afeta quase todos os seus parâmetros. Portanto, se a eficiência energética de um dosímetro é um indicador bastante secundário para ele, para um tecnoreceptor é um dos mais importantes: um dispositivo que não é capaz de funcionar continuamente, exigindo cuidados constantes com seu fornecimento de energia, não pode ser atribuído a esta categoria em tudo. Por outro lado, a questão da precisão do tecnoreceptor quase perde o sentido. De qualquer forma, na escolha entre a capacidade de "ver" um amplo espectro de radiação e a precisão de uma avaliação quantitativa de apenas algumas de suas variedades - apenas radiação gama, por exemplo - a banda larga espectral do dispositivo terá prioridade incondicional . Esses dispositivos também diferem na forma de apresentação das informações. O tecnoreceptor de radiação deve incluí-lo no espaço receptor humano. Ou seja, deve ser capaz de informar seu proprietário sobre a situação da radiação e suas alterações sem qualquer solicitação dele. Os placares e escalas comuns na tecnologia de medição obviamente não podem ajudar aqui.
Requisitos especiais também são impostos à confiabilidade do tecnoreceptor. Não deve ser apenas alto, mas também constantemente verificado - a falha do dispositivo deve ser detectada imediatamente. Um dispositivo organoléptico de controle de radiação também deve ter alta sensibilidade à radiação, em qualquer caso, ser capaz de controlar o fundo de radiação natural e responder quase instantaneamente a quaisquer mudanças perceptíveis nele. E, por fim, tudo isso não valeria muito se fosse caro... Em vista do exposto, "Storozh-R" foi projetado - um vigia de radiação - um dispositivo para monitoramento contínuo de radiação. Os principais parâmetros
O diagrama esquemático do dispositivo é mostrado na fig. 68. Como sensor de radiação ionizante BD1, é utilizado um contador Geiger tipo SBM20*. Alta, a tensão em seu ânodo forma um gerador de bloqueio: pulsos de tensão do enrolamento de aumento I do transformador T1 através dos diodos VD1, VD2 carregam o capacitor de filtro C1. A carga do contador é o resistor R1 e os elementos associados à entrada 8 do chip DD1. Nos elementos DD1.1, DD1.2, C3 e R4, é montado um único vibrador que converte o pulso vindo do contador Geiger e tendo um declínio prolongado em um "retangular" com duração de 5 ... 7 ms . Um fragmento do circuito, que inclui os elementos DD1.3, DD1.4, C4 e R5, é um gerador de som controlado pela entrada 6 DD1, excitado a uma frequência F@1/2·R5·C4@1 kHz, a cuja saída parafase (saídas 3 e 4 DD1) está conectado o emissor piezoelétrico HA1. Um clique de pulso acústico é excitado nele por um "pacote" de impulsos elétricos. Nos elementos VD4, R8 ... R10, C8 e C9, é montado um integrador que controla o funcionamento de um amplificador de limiar feito em um chip DD2.
A tensão no capacitor C9 depende da frequência média de excitação do contador Geiger; quando atinge o potencial de desbloqueio do transistor de efeito de campo incluído no DD2, o LED HL1 acende: a frequência e a duração de seus flashes aumentarão com o aumento dos níveis de radiação. O dispositivo é montado em uma placa de circuito impresso de fibra de vidro dupla face com 1,5 mm de espessura (Fig. 69, a). A folha do lado reverso é usada apenas como barramento zero (é conectada à fonte de alimentação "-"), nos locais onde os condutores passam, círculos com um diâmetro de 1,5 ... 2 mm são gravados nela. O contador de extremidade dupla SBM20 é montado na placa de circuito impresso com suportes rígidos (fio de aço com diâmetro de 0,8 ... 0,9 mm). Eles são colocados firmemente nos cabos do medidor e soldados nos orifícios destinados a eles. Um medidor com cabos macios (outro design do medidor SBM20) é preso ao corpo com suportes finos que o cobrem (fio de montagem com diâmetro de 0,4 ... 0,6 mm), os orifícios para sua soldagem são "a-b" e "c-d ". O transformador T1 é enrolado em um núcleo de anel M3000NM de tamanho K16x10x4,5 mm. As nervuras afiadas do núcleo são pré-alisadas com lixa e todo o núcleo é coberto com isolamento elétrico e mecanicamente forte, por exemplo, eles são envolvidos com lavsan ou fita fluoroplástica. O enrolamento I é enrolado primeiro, contém 420 voltas de fio PEV-2-0,07. O enrolamento é conduzido quase volta a volta, em um sentido, deixando uma folga de 1 ... 2 mm entre seu início e fim. O enrolamento I também é coberto com isolamento. Em seguida, enrolando II-8 voltas de fio com um diâmetro de 0,15 ... 0,2 mm é enrolado em isolamento arbitrário e, em cima dele - enrolando III - 3 voltas com o mesmo fio. Esses enrolamentos também devem ser distribuídos pelo núcleo da forma mais uniforme possível. A localização dos enrolamentos e seus terminais deve corresponder ao desenho da placa de circuito impresso, e suas fases devem ser indicadas no diagrama do circuito (as extremidades de modo comum dos enrolamentos são indicadas por pontos). Recomenda-se cobrir o transformador acabado com uma camada de impermeabilização - enrole, por exemplo, com uma tira estreita de fita plástica adesiva. O transformador é fixado à placa com um parafuso MXNUMX entre duas arruelas elásticas que não empurram os enrolamentos. Ao montar o dispositivo, recomenda-se usar os seguintes tipos de capacitores: C1 - K73-9-630V, C2 - KD-26-500V, C8 e C9 - K10-17-26, C5 - K53-30 ou K53- 19; C7, C10 - K50-40 ou K50-35. Com possíveis substituições, deve-se ter em mente que o vazamento excessivo dos capacitores C1 e C2 (assim como a corrente reversa dos diodos VD1 e VD2) pode aumentar drasticamente o consumo de energia do dispositivo. Pode ser acentuadamente aumentado por uma escolha infeliz do capacitor C5. Resistores: R1 - KIM-0,125 ou C3-14-0,125, o resto - MLT-0,125, S2-23-OD25 ou S2-33-OD25. Como DD1, você pode, é claro, levar o chip K561LA7. Diodo KD510A - substitua por qualquer silício com uma corrente de pulso de pelo menos 0,5 A. Quase qualquer LED é adequado, o critério aqui é brilho suficiente. O emissor piezoemissor tipo tambor ZP-1 pode ser substituído por um emissor com ressonador acústico - ZP-12 ou ZP-22. É possível usar outros emissores piezoelétricos. O critério aqui é o volume suficiente. Uma placa de circuito impresso totalmente montada, um emissor piezoelétrico e um interruptor são instalados no painel frontal do dispositivo, que é feito de poliestireno de alto impacto com 2,5 mm de espessura (Fig. 69, b). A caixa do aparelho, em formato de caixa aberta, é feita de poliestireno de 1,5 ... 2 mm de espessura; ao longo da borda, em seu lado interno, uma ranhura de 2,5 mm de profundidade é selecionada para fixar o painel frontal do dispositivo em todo o seu perímetro. A tampa é fixada ao painel frontal com um parafuso M2, o ponto de fixação é uma maré no compartimento de força com um inserto de metal pressionado nele, possuindo uma rosca para o parafuso M2. Uma vez que a fonte de alimentação no dispositivo é alterada muito raramente, a tampa deslizante no compartimento de alimentação pode ser omitida. Como o poliestireno pode atenuar significativamente a radiação ionizante (ver Apêndices 6 e 7), é feito um recorte na parede da caixa adjacente ao contador Geiger, que só pode ser coberto com uma grade rara. As mesmas grades cobrem os recortes acústicos no painel frontal e na tampa do aparelho. Em "Watchman-R" você pode usar não apenas contadores Geiger do tipo SBM20. Adequado, sem alterações perceptíveis nas propriedades do consumidor e quaisquer alterações do dispositivo, contadores como STS5, SBM32 e SBM32K. Mas existem contadores Geiger que podem aumentar significativamente a sensibilidade geral e espectral do dispositivo. Por exemplo, SBT7, SBT9, SBT10A, SBT11, SI8B, SI13B, SI14B. Todos eles têm "janelas" finas de mica e são altamente sensíveis não apenas à radiação gama e beta dura, mas também à radiação beta suave (e SBT11 também à radiação alfa). É verdade que sua configuração exigirá mudanças significativas no design do corpo do dispositivo, em seu layout geral. Alguns deles exigirão um ajuste do limite de alarme. Informações sobre contadores Geiger de fabricação doméstica que podem ser usados em dispositivos de monitoramento de radiação caseiros são fornecidas no Apêndice 4. Nada, exceto as dimensões e o custo crescentes, pode interferir na instalação de vários contadores Geiger no Storozh-R (eles estão conectados em paralelo) - para aumentar a sensibilidade geral e espectral do dispositivo. O dispositivo não requer ajuste - montado corretamente, começa a funcionar imediatamente. Mas existem dois resistores nele, cujos valores podem precisar ser esclarecidos. Este é o resistor R5, com o qual a frequência do gerador de som é levada à frequência da ressonância mecânica do emissor piezoelétrico (sua incompatibilidade significativa afeta o volume do clique). E o resistor R8, que determina o limite de alarme (o limite aumenta com o aumento da resistência R8). A correção de limiar pode ser necessária não apenas ao usar um contador que difere significativamente do SBM20 em sensibilidade à radiação, mas também ao reconfigurar o dispositivo para operação em condições de radiação de fundo aumentada, em condições, por exemplo, de contaminação por radiação já existente do área. "Storozh-R" é fácil de usar e não requer nenhum treinamento especial do proprietário. Um raro clique de pulsos acústicos seguidos um após o outro sem qualquer ordem aparente, a ausência de um sinal de alarme (LED piscando) indica que o dispositivo está em um fundo de radiação natural. Esse clique de fundo é quase independente da hora do dia; estação e localização do dispositivo, desacelerando um pouco apenas no subsolo e acelerando nas terras altas. Um aumento na taxa de contagem quando o dispositivo é movido, e ainda mais o aparecimento de um alarme, significa com uma probabilidade muito alta que o dispositivo entre no campo de uma fonte de radiação artificial. O desejo reflexo de uma pessoa de deixar este local é uma reação completamente apropriada aqui (afastar-se da fonte é a melhor forma de proteção contra radiação, remover a fonte é a melhor descontaminação). Mas você pode fazer isso um pouco mais tarde, tendo estabelecido previamente a localização da fonte, sua conexão com um ou outro objeto visível. Como o Storozh-R tem sensibilidade máxima de sua "janela" - um recorte na parede do corpo adjacente ao contador Geiger, esse procedimento é uma reminiscência da detecção de direção por rádio. A direção para a fonte também pode ser determinada aproximando-se dela: a fonte está localizada na direção em que a taxa de contagem aumenta o mais rápido possível. Ao procurar por fontes muito menores que o próprio contador Geiger, é recomendável escanear locais suspeitos: mova o dispositivo, alterando sua direção de movimento e orientação. Assim, a posição de uma Partícula "quente" invisível a olho nu, por exemplo, é determinada com uma precisão de 2...3 mm. No entanto, tudo isso pode parecer insuficiente. Seria desejável saber - é perigosamente descoberto ou não. Sejamos claros: esta pergunta não é respondida, não pode ser respondida e provavelmente nunca será capaz de fazer isso com instrumentos dosimétricos de qualquer tipo. A receita para separar o "perigoso" do "seguro" em casos complicados - e a relação dos seres vivos com radioisótopos de poluição estão entre as mais difíceis - pode não ser, de qualquer forma, uma receita simples, cuja implementação poderia ser confiado ao dispositivo. Mas mesmo isso é se a radiação "segura" existir pelo menos em princípio. Infelizmente, em muitos anos de busca, ela nunca foi encontrada. Era possível falar apenas sobre seu dano maior ou menor. E nos países civilizados, a ideia da existência de radiação subliminar - radiação, cujo impacto seria completamente compensado por algum tipo de mecanismo de proteção do corpo - foi abandonada. Eles recusaram há muito tempo, nos EUA, por exemplo, em 1946. A minimização da exposição humana é um padrão ético ao lidar com fontes de radiação ionizante. Vários padrões departamentais que aceitam como aceitáveis níveis que excedem significativamente a radiação natural de fundo devem ser tratados como tentativas de encontrar um equilíbrio, pesando o custo das medidas de proteção nas escalas universais do executivo empresarial, por um lado, e a perda da sociedade de danos de radiação, por outro. "Storozh-R" difere da maioria das agora numerosas variedades de dispositivos dosimétricos domésticos, principalmente porque elimina quase completamente o risco de exposição acidental de seu proprietário. Trabalhando de forma contínua, quase sem interferir em outras atividades (qualquer fundo, como sinal de uma situação estável, facilmente "deixa" o subconsciente de uma pessoa), ele imediatamente chama sua atenção para qualquer mudança perceptível na situação de radiação (outra, igualmente característica fundamental do nosso ambiente de percepção). O Storozh-R é especialmente eficaz na detecção de formações de radiação compactas - a fase inicial de quase qualquer poluição por radiação. Infelizmente, nesta fase de sua existência (a mais acessível, aliás, para descontaminação), eles caem no campo de visão dos serviços de monitoramento de radiação apenas como uma exceção: mesmo os equipamentos mais avançados, mas remotos, são fisicamente incapazes de detectar tais fontes. O limite de alarme no dispositivo é definido de forma que fique sob o fundo de radiação natural com quase todos os desvios possíveis do valor médio. Apenas muito poucas razões, não relacionadas a fontes de radiação artificial, podem colocar o "Storozh-R" no modo de alarme **. Mas "Storozh-R" também pode ser útil nas condições de contaminação por radiação da área que já ocorreu. A identificação de fontes pontuais e "spots" altamente ativos contra um novo fundo tecnogênico pode se tornar ainda mais urgente: a experiência mostra que a poluição por radiação nesses locais é extremamente desigual. "Storozh-R" - em muitos de seus protótipos e modificações foi testado e usado em várias regiões do nosso país e no exterior nos últimos quarenta anos. Com sua ajuda, elementos "luminosos" descartados de aparelhos antigos e ampolas radioativas de detectores de incêndio, partículas "quentes" de Chernobyl em utensílios domésticos e formações radioativas já circulando na corrente sanguínea humana, minerais e fósseis altamente ativos em museus e coleções, e alimentos produtos que passaram o triplo (como dito) controle estatal, aceleradores de institutos de pesquisa científica "iluminando" transeuntes e "sujeira" radioativa em instituições médicas. E muitos muitos outros... Mas com muito mais frequência "Storozh-R" removeu medos e suspeitas infundados - o que é chamado de radiofobia com um grau de desdém, mas na verdade é uma reação normal de uma pessoa a uma atitude impessoal e "estatisticamente média" em relação a ele. Ou, o que é o mesmo, SBM-20. Na marcação de fábrica, um hífen geralmente está ausente (isso também se aplica a contadores de outros tipos). *) O valor médio da radiação natural de fundo ao nível do mar é próximo de 15 µR/h. A uma altitude de 1 km, o fundo aumenta aproximadamente duas vezes, a uma altitude de 10...12 km - 10...15 vezes. Existem vários lugares no globo com níveis anormalmente elevados de radiação natural de fundo. É 2...4 vezes superestimado em algumas áreas da França, Brasil, Índia, Egito e quase 10 vezes na ilha de Niue, no Oceano Pacífico. A razão para tais anomalias são as peculiaridades das estruturas geológicas locais e sua composição de radionuclídeos.Publicação: cxem.net
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