Премия Правительства РФ 2004 года
в области науки и техники

"За разработку научных и практических основ создания и
организацию серийного производства
комплекса средств термолюминесцентной дозиметрии
внешнего облучения персонала и населения"

Комментарий лауреата

Санников Александр Венедиктович
старший научный сотрудник ОРИ,

Об индивидуальном дозиметре ДВГН-01

Актуальность

Индивидуальный дозиметр смешанного фотон-нейтронного излучения на основе термолюминесцентных детекторов (ТЛД) ⁶LiF и ⁷LiF, получивший впоследствии название ДВГН-01, был разработан в ИФВЭ еще в 1989-91 гг.

Актуальность работы в то время была вызвана проблемами с качеством ядерной фотоэмульсии МК-20, применявшейся в ИФВЭ в индивидуальном контроле доз нейтронов.

К тому же времени произошли большие изменения в международных и отечественных рекомендациях по измерению индивидуальных доз. В частности, необходимость стандартизации толщины покровного слоя над детекторами фотонов была ясно продемонстрирована в условиях Чернобыльской аварии, где показания разных дозиметров отличались в несколько раз в присутствии большого вклада b-излучения.

Исследования

Наиболее сложной проблемой индивидуальной дозиметрии, не решенной до конца ни в РФ, ни за рубежом, является измерение доз нейтронов, диапазон энергий которых простирается от 10^-8 до 10 МэВ за защитами реакторов и до сотен МэВ за защитами ускорителей.

С учетом жестких ограничений по размерам, весу, стоимости индивидуальных дозиметров и т.д., число типов детекторов нейтронов для этих целей невелико. Ни один из них не удовлетворяет всем нормативным требованиям, особенно по энергетической зависимости чувствительности.

Поэтому в 80-х годах мы исследовали различные детекторы нейтронов и их комбинации для перекрытия всего диапазона энергий. Были разработаны, например, два комбинированных дозиметра на основе делящихся мишеней ²³²Th и ²³⁵U в кадмиевом и борном фильтрах, которые в настоящее время используются на атомных подводных лодках, атомных ледоколах и трех предприятиях ядерного топливного цикла. Но их широкое применение ограничено из-за наличия радиоактивных и высокотоксичных веществ.

Наиболее перспективным, вследствие практических преимуществ ТЛД-методики, оказался вариант дозиметра нейтронов с детекторами ⁶LiF и ⁷LiF. Принцип его действия основан на регистрации детектором ⁶LiF нейтронов, замедленных телом человека до тепловых энергий. Оба ТЛД одинаково чувствительны также к фотонам и заряженным частицам, поэтому доза нейтронов определяется по разнице показаний детекторов ⁶LiF и ⁷LiF.

При разработке конструкции такого типа дозиметра основными задачами являются повышение его чувствительности к нейтронам с энергиями выше тепловых и, напротив, понижение чувствительности к тепловым нейтронам.

Мы поставили более широкую задачу: создание универсального дозиметра для регистрации всех видов ионизирующих излучений: фотонов, нейтронов, заряженных частиц (b-частицы либо протоны, пионы, мюоны и электроны на ускорителях). Эта задача была успешно решена после проведения ряда оптимизационных расчетов и экспериментов.

Разработка

Индивидуальный дозиметр ДВГН-01 разработан в соответствии с современными требованиями и оптимизирован по большинству дозиметрических характеристик.

Над детекторами в кассете размещен полиэтиленовый замедлитель, повышающий чувствительность к быстрым нейтронам в 3 раза. Над ним расположен тонкий борный фильтр для поглощения тепловых нейтронов и тонкий медный фильтр (фольга толщиной 30 мкм) для выравнивания энергетической зависимости чувствительности к фотонам.

Доза, измеряемая ТЛД ⁷LiF, интерпретируется как доза фотонов и заряженных частиц, что обусловлено строгим соответствием толщины стенки кассеты над детекторами 1 г/см² тканеэквивалентного вещества.

По большинству характеристик дозиметр превосходит использующиеся в настоящее время в мире дозиметры фотонов и нейтронов. Основная отличительная особенность дозиметра: является единственным в мире дозиметром, измеряющим индивидуальные дозы всех видов излучения с помощью детекторов одного типа, обсчитываемых на одной установке.

Практическая реализация

Практическая реализация разработки началась (по известным причинам) только в 1998 г. При поддержке Минатома РФ был заключен договор между ИФВЭ и АЭХК (Ангарск) на разработку автоматизированного комплекса индивидуального дозиметрического контроля (АКИДК).

Наш выбор был обусловлен ориентацией на отечественного производителя ТЛД-считывателя, а также освоением на АЭХК промышленного производства лучших в мире монокристаллических детекторов LiF ДТГ-4, с которыми мы проводили экспериментальные исследования в 80-х годах.

В 2004 г. ДВГН-01 был введен в эксплуатацию в ИФВЭ.

Уже первый опыт использования этого дозиметра показал большие преимущества нового метода как в плане точностных характеристик, так и в скорости обсчета и простоте работы лаборантов.

В настоящее время дозиметрический контроль проходит более 300 тысяч человек - не только на предприятиях атомной промышленности, но и в медицинских учреждениях.