СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА

СПбГЭТУ (ЛЭТИ)
В.И.Веремьёв, О.А.Маркелов
Дистанционный радиолокационный
контроль радиоактивных выбросов в
атмосферу
Минск
2015
Дистанционные методы
контроля выбросов АЭС
Методы
Лидары
Оптические средства наблюдения
Гамма-спектральные анализаторы
Некогерентные РЛС
Когерентные РЛС
2
  F ( P1, P2 , P3, ..., Pn )
Комплексная физико-математическая
модель рассеяния электромагнитных волн
на техногенных метеообразованиях
1 – ЭПР за счет ионизации воздуха;
2 – ЭПР турбулентностей в атмосфере;
3 – ЭПР тепловых неоднородностей;
4 – ЭПР аэрозолей и др. частиц.
Комплексная физико-математическая модель рассеяния
электромагнитных волн на техногенных метеообразованиях
включает модули:
-- Когерентное рассеяние на ионизованных неоднородностях;
-- Рассеяние на плотности возмущения ионов и электронов;
-- Рассеяние на треках альфа-частиц;
-- Рассеяние на турбулентных неоднородностях;
-- Рассеяние на термических неоднородностях;
-- Рассеяние на макрочастицах.
Разработаны математические
модели и приведены количественные
оценки, полученные путем цифрового
моделирования
При разработке моделей особое внимание уделялось
выявлению зависимостей значений ЭПР от частоты
зондирующего сигнала для различных типов
техногенных метеообразований
Изучением вопроса отражения ЭМВ от ионизованных
образований занимались, исследуя:
1) Отражения ЭМВ от естественных плазменных
образований: молний, метеорных следов, выходов радона во
время землетрясений, северных сияний и др. метеоцелей,
обнаруживаемых с помощью РЛС различных диапазонов волн;
2) Отражения ЭМВ от следов космических аппаратов при
входе их в атмосферу, отражения от инверсионных следов
дозвуковых и сверхзвуковых летательных аппаратов в нижних
слоях атмосферы;
3) Отражения ЭМВ от плазменных образований при
атомных взрывах в атмосфере;
4) Распространение и рассеяние радиоволн различных
диапазонов в ионосфере.
5
Ионизационный баланс
-Когерентное
рассеяние на ионизованных неоднородностях
-Некогерентное
рассеяние на флуктуациях плотности
электронов ионизованных неоднородностей
-Рассеяние
на треках альфа-частиц
-Рассеяние
на турбулентных неоднородностях
-Рассеяние
на частицах, содержащихся в выбросе
-Рассеяние,
обусловленное термическими неоднородностями
выброса
-Модель
взаимодействия радиолокационных сигналов с
техногенными метеообразованиями
с повышенной степенью ионизации
Анализ представленной комплексной
аддитивной физико-математической модели
показал:
- значения ЭПР ионизованных образований при уровнях
интенсивности радиационной ионизации 1...10000 Р/ч имеют
порядок –60...–40 дБ для частоты ЭМВ 150 МГц, –80...–60 дБ
для частоты 3 ГГЦ, –90...–70 дБ для частоты 10 ГГЦ и в
значительной степени зависят от пространственного
распределения ионов в облаке выброса.
-Требования
к ТТХ РЛС, предназначенной для
обнаружения радиоактивных выбросов
-Многопозиционная
радиолокационная
система обнаружения выбросов
-Многопозиционная
радиолокационная система обнаружения
выбросов
Пути решения задачи распознавания
(идентификации) техногенных метеообразований
-Вектор информативных признаков ,
i = 1, ...,10
Сигнальные признаки:
1 – мощность принимаемого сигнала (отражаемость цели);
спектральные характеристики:
2 – доплеровский сдвиг частоты;
3 – ширина спектра;
4 – тонкая структура (основные моды) спектра;
5 – поляризационные характеристики;
6 – корреляционные характеристики.
Пространственно-траекторные признаки:
7 – пространственные характеристики объекта и его отдельных
частей;
8 – особенности передвижения метеообъекта;
9 – динамика пространственной трансформации объекта;
10 – местоположение обнаруженного метеообъекта.
Опытный образец системы
мониторинга радиоактивных
выбросов
Реализован на основе РЛС П-18,
которая была модернизирована для
решения
задач
обнаружения
техногенных выбросов в атмосферу.
Для проверки работоспособности
комплекса проводился мониторинг
воздушного пространства над ЛАЭС.
19
Расположение станции и
зоны мониторинга
20
Техническая реализация
21
Индикатор системы мониторинга
радиоактивных выбросов
22
Результаты измерений
до и после обработки
23
Результаты измерений
Спектр от неоднородностей атмосферы
24
Спектры от неоднородностей атмосферы
25 0 0 0
А
20 0 0 0
15 0 0 0
10 0 0 0
50 0 0
0
-20.0
Гц
-10.0
0. 0
10.0
20 . 0
ВЫВОДЫ
-Ввиду низкого уровня ЭПР ионизованных метеообразований
необходимы алгоритмы и средства выделения информативных
сигналов на фоне пассивных помех.
-- Следует подробнее рассмотреть косвенные эффекты
взаимодействия ЭМВ с ионизованными неоднородностями, которые
могут приводить к увеличению радиолокационной отражаемости
(например, кластеризация молекул воды при повышенной ионной
концентрации).
-Затруднено решение “обратной задачи” – определение состава
выброса и оценки интенсивности радиационной составляющей.
- Целесообразно, и даже необходимо, проведения натурных
экспериментальных исследований.
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ!
ver_vi@mail.ru