Бизнес

Яндекс.Метрика

Компьютерный тренажёр для тренировок по поиску радионуклидных аномалий

В соответствии со сложившейся современной практикой при проведении радиационной разведки на загрязненной территории оператор (дозиметрист, эколог, офицер МЧС или аварийно-технического центра) оснащается не только одним дозиметром, а мобильной системой радиационного мониторинга, например [1]. В ее составе должен быть набор дозиметрической аппаратуры (спектрометр, чувствительный пластиковый сцинтиллятор достаточно большого объема, сменный набор детекторов α-, β- и нейтронного излучения), компьютер и GPS-датчик для определения текущего положения на электронной карте местности. Эксплуатация системы требует квалифицированного персонала и оптимального поведения на загрязненной территории для минимизации получаемых доз внешнего облучения при оконтуривании очагов радиационного загрязнения и идентификации загрязняющих радионуклидов. Для обучения персонала предлагается создать компьютерный тренажер, который может быть установлен на стационарный компьютер и позволит, по крайней мере, на начальных этапах подготовки отрабатывать процесс поиска и идентификации аномалии в лабораторных условиях без «выхода в поле» и без неоправданного облучения. Целесообразно готовить специалистов еще на стадии институтского обучения и тренажер может быть заложен в основу лабораторных работ и лекционного курса для студентов соответствующих специальностей.

Базовая информация тренажера

  • Экспериментальный спектр g-излучения, соответствующий учебной местности с естественным радиационным фоном (ЕРФ) ~(0,10…0,15) мкЗв/ч.
  • Табличные спектры g-излучения всех радионуклидов, представленные в общедоступных библиотеках и базах данных.
  • Электронные карты (или спутниковые снимки) учебных территорий. Карты должен содержать все возможные особенности рельефов – водоемы, лесные массивы, строения, населенные пункты или их части, холмы, дороги и труднодоступные места - болота, овраги и т.д. Типичный линейный размер учебной территории на карте ~1…3 км.
  • Несколько шаблонов аномалий в виде пятен загрязнения поверхности грунта, воздушного облака, лесного массива, в том числе крон деревьев и т.д.

Рис.1. Место нахождения оператора и доступная территория, где он может быть на следующем шаге при поиске аномалии.

 Базовые программы тренажера

  1. Программа ввода электронных карт учебной территории и отображения на них текущего положения оператора.
  2. Программа расчета возможных мест положения оператора на следующем шаге через 10 секунд. Доступные положения будут не далее 10 м от первоначального (принято, что скорость оператора на открытой местности 1 м/с). Все эти места ограничиваются окружностью радиусом 10 м с центром в месте текущего нахождения оператора (рис.1). Место своего нового нахождения он выбирает самостоятельно c помощью мышки (стилоса), отмечая точку либо на окружности, либо внутри окружности. Программа должна игнорировать все отметки за пределами окружности, т.е. оператор не может двигаться быстрее 1 м/с на открытой местности и 0,5 м/с на труднопроходимой.
  3. Программа корректировки скорости передвижения по территории от 1 м/с на открытой местности, до 0,5 м/с на труднопроходимой в лесу или на болоте. Критерии труднодоступности участков должны быть заданы вместе с картой местности.
  4. Программа снижения скорости передвижения оператора по карте местности по мере роста пройденного пути (т.е. по мере накопления усталости).
  5. Программа, моделирующая остановку оператора для набора статистики при измерениях спектра. Надежность регистрации спектра пропорциональна продолжительности измерений.
  6. Программа ввода на экран типичного фонового спектра и спектра радионуклидов с учетом статистических флуктуаций.
  7. Программа расчета МЭД и спектра g-излучения при передвижении оператора по аномалии, выбора цвета информационных точек оператору.
  8. Программа расчета набранной оператором гипотетической дозы внешнего облучения.
  9. Программа сравнения исходной формы аномалии с результатом оконтуривания.
  10. Программа сравнения исходного загрязнения аномалии с результатами, полученными оператором.

Работа с тренажером

Планируется, что с тренажером будут работать двое – обучающий (преподаватель) и обучаемый (оператор) [2]. При необходимости действия преподавателя можно формализовать, представить в виде набора заранее оговоренных и неизменных действий и тогда их сможет выполнять управляющая программа.

Преподаватель:

Из имеющегося набора выбирает шаблон загрязнения и размещает его на карте. Задает загрязняющий нуклид (например, 137Cs) и его распределение по поверхности, например, с равномерной плотностью 10 Ku/км2,при таком загрязнении МЭД внутри пятна составляет ~ (0,3 … 0,45 мкЗв/ч), т.е. примерно в 3 раза превышает ЕРФ, на внешней границе пятна будет в ~1,5 раза превышать ЕРФ. Обозначает область, для которой МЭД от пятна превышает 0,1 ЕРФ.

Задает области, при нахождении на которых можно «почувствовать» пятно загрязнения по результатам измерения спектра, задает продолжительности измерений спектра в зависимости от расстояния до пятна загрязнения и если оператор выбирает достаточное время набора статистики либо находится достаточно долго в отмеченной области, то программное обеспечение генерирует соответствующие линии g-излучения в спектре. В противном случае этих линий не будет, т.е. аппаратура оператора «не почувствует» загрязнение.

Создает исходные данные для своей учебной карты (рис.2).

Скрывает свои исходные данные, передает получившуюся тренировочную карту оператору, на которой заложена невидимая оператором аномалия и ставит задачу на обучение в следующей формулировке: на карте найти область, для которой мощность дозы заведомо превышает естественный радиационный фон, оконтурить ее границы, определить загрязняющие нуклиды и при этом минимизировать набираемую виртуальную дозу внешнего облучения. В исходном состоянии на карте будет показана точка нахождения оператора (на рис.1 и 3 она изображена звездочкой) и окружность, в пределах которой оператор может выбрать любое место, где он желал бы находиться на следующем шаге при поиске аномалии.

 

Рис.2. Форма и области МЭД радионуклидной аномалии, заданные  на карте преподавателя.

Оператор:

Выбирает маршрут движения, например, параллельными галсами и расстояние между галсами. На каждом новом «шаге» тренировки выбирает место своего нового нахождения, его место нахождения (звездочка) переносится в выбранную им точку, она соединяется с предыдущей точкой нахождения отрезком прямой линии и отображается на карте. Все вместе отрезки образуют маршрут движения, который постоянно отображается на карте, дополнительно на каждом шаге на экране будет отображены - затраченное время, пройденный путь, текущая дозиметрическая обстановка и набранная виртуальная доза внешнего облучения. Разноцветные точки на маршруте рис.3 сигнализируют оператору, что он пересекал области аномалии.

При попадании на аномалию программа отобразит увеличение МЭД и покажет в спектре линии радионуклидов, причем надежность их регистрации будет связана со скоростью перемещения оператора.

За время тренировки оператор обнаружит аномальные точки, обозначит их нажатием клавиши на экране, оконтурит аномалию, оценит дозиметрическую обстановку и завершит тренировку. Его действия в лабораторных условиях без «выхода в поле» будут моделировать действия с пешеходной системой радиационного мониторинга при «выходе в поле» [2]. Преподаватель (или программа по разработанному алгоритму) оценит действия оператора с учетом времени поиска, правильности оконтуривания, оценки дозиметрической обстановки и набранной дозы.

Рис.3. Часть пройденного  оператором маршрута по карте учебной территории и его текущее положение. Форма и области загрязнения аномалии оператору на карте не видны.

Таким образом, в результате может быть создано программное обеспечение для установки на компьютере, позволяющее моделировать виртуальнуюрадионуклиднуюаномалию на учебной электронной карте, обучать и тренировать операторов (дозиметристов, офицеров МЧС или аварийно-технических центров, экологов, студентов) для их поиска. Предложенный тренажер может быть основой цикла лабораторных работ для студентов.


 

456770, г. Снежинск, Челябинской области, ул. Васильева, 13, РФЯЦ-ВНИИТФ

Горин Николай Владимирович

Тел.: 8 (35146) 5-30-75, 8-932-010-34-24
Факс: 8 (35146) 5-31-12
E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.          Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.