Концепция радиационного портального монитора нового поколения

Abstract

Радиационные портальные мониторы на основе пластмассовых сцинтилляторов являются широко используемой разновидностью пассивных, относительно дешёвых детекторов, необходимых для обеспечения нераспространения ядерных и радиоактивных материалов и устанавливаемых в точках контроля (на границе, в аэропортах, железнодорожных переездах и т.п.). Чувствительность современных мониторов к γ-излучению достаточно высокая. Но главная проблема состоит в ложных срабатываниях за счёт флуктуаций естественного радиоактивного фона окружающей среды и груза. Это не позволяет однозначно идентифицировать в грузе наличие замаскированного источника. Основная предлагаемая идея данной работы состоит в использовании метода электронной коллимации для локализации источника в пространстве, что означает существенное подавление фона. Поскольку фон удаётся подавить, а источник идентифицировать, то можно увеличить площадь детектора, и добиться, таким образом, высокой чувствительности при очень малых уровнях минимально детектируемой активности (МДА). Совокупность таких качеств, как использование пластмассового сцинтиллятора большой площади и возможность существенно подавить фон, делает радиационный портальный монитор c большой светосилой действительно детектором нового поколения. Обсуждаются принципиальные особенности конструкции и системы обработки и сбора данных (DAQ). При этом учитывается предыдущий опыт, полученный при разработке мюонных детекторов большой площади для установки CDF II (FERMILAB). Представлены результаты расчётов методом Монте-Карло (Geant 4) и обработки (ROOT5). Radiation Portal Monitors based on plastic scintillator are wide used kind of passive detector. These relatively cheap detectors are very need under nuclear and radioactive materials check at such a checkpoints as airports, state boards, railway crossing et all. Modern monitors have a high enough sensibility to gamma-channel. But a main problem is a false signal due to radiation background fluctuation and cargo. It doesn’t allow to certainly identifying the masked radiation source in cargo. The main proposed idea of this article is electron collimation method with plastic scintillators detectors using for radiation source placement definition that means essential background suppression. Due to background suppression and source identification we can to enlarge detector square and achieve registration under very small levels of minimum detectible activity (MDA). Using a plastic of big square and possibility to suppressed background essentially makes high efficensy radiation portal monitor as new generation detector indeed. There is discussion of principle construction and data acquisition system (DAQ). The previous experience that we have got under muon system construction for CDF II (FERMILAB) has taken to account. Monte-Carlo calculation results (by means Geant4 and ROOT5 work up) are presented too.