ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ γ-ИЗЛУЧЕНИЯ

В. В. Давыдов, Д. С. Дмитриева, Л. В. Никифоров

Аннотация


Актуальность. Контроль γ-излучения в дистанционном режиме продолжительное время без присутствия в этих зонах человека необходим в первую очередь при утечке радиации через защитные системы, а также для контроля работы оборудования при плановых выбросах и пр. Цели – разработка конструкции волоконно-оптического датчика (ВОД) и исследование его характеристик при работе в зоне с высокой мощностью поглощенной дозы γ-излучения. Материал и методы. Проведены экспериментальные исследования характера изменения радиационно-наведенных потерь в оптическом волокне ВОД с различным содержанием легирующего оксида германия в сердцевине при различных значениях поглощенной дозы γ-излучения. Оценено влияние материала, из которого изготовлена катушка ВОД, на радиационно-наведенные потери при различных значениях поглощенной дозы γ-излучения. Результаты. Установлено, что в зависимости от степени легирования оптического волокна оксидом германия меняется скорость формирования радиационно-наведенных потерь (скорость образования центров окраски). Это изменяет момент времени, начиная с которого волокно не пропускает оптический сигнал. Выполнив градуировку для оптического волокна, размещенного в катушке, по изменению радиационно-наведенных потерь можно определить мощность поглощенной дозы и поглощенную дозу. Использование дополнительного лазерного излучения позволяет восстановить оптические свойства волокна и начать процесс формирования центров окраски с начальной стадии. Разработанный ВОД может работать более 25 лет. Заключение. Для разработанной конструкции ВОД не имеет принципиального значения мощность поглощенной дозы в зоне проведения измерения, а процесс восстановления волокна обеспечивает проведение измерений даже при наличии радиоактивного излучения.

Ключевые слова


γ-излучение, радиационный контроль, волоконно-оптический датчик (ВОД), мощность поглощенной дозы, оптическое волокно, лазерное излучение, радиационно-наведенные потери, центры окраски, поляризационная модовая дисперсия (ПМД)

Литература


Абрамов Л.В., Бакланов А.В., Бахметьев А.М. и др. Опыт АО «ОКБМ Африкантов» в развитии методов и программ анализа надежности и вероятностного анализа безопасности ядерных установок. – Атомная энергия, 2020, т. 129, № 2, с. 105–110. https://elibrary.ru/viequw https://doi.org/10.1007/s10512-021-00713-y

Давыдов В.В., Мязин Н.С., Кирюхин А.В. Ядерно-магнитные расходомеры-релаксометры для контроля расхода и состояния теплоносителя и питательной воды в АЭС. – Атомная энергия, 2019, т. 127, № 5, с. 250–255. https://elibrary.ru/KUKPSM https://doi.org/10.1007/s10512-020-00623-5

Davydov R., Dudkin V., Logunov S., Bobyl A. Optical method for controlling the flow rate of the coolant in nuclear reactors. – In: Proc. of the 2021 Intern. Conf. on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech 2021), Saint Petersburg, October 14–15, 2021, p. 179–183. https://elibrary.ru/SHHMZB https://doi.org/10.1109/EExPolytech53083.2021.9614770

Rud V., Melebaev D., Krasnochekov V. et. al. Photosensitivity of nanostructured schottky barriers based on GaP for solar energy applications. – Energies, 2023, v. 16, No. 5, p. 2319. https://elibrary.ru/GAPMHU https://doi.org/10.3390/en16052319

Kostik N., Bobyl A., Davydov R., Chatterjee S. Modelling energy production and consumption in relation to climate parameters. – In: Proc. of the 2021 Intern. Conf. on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech 2021), Saint Petersburg, October 14–15, 2021, p. 273–277. https://elibrary.ru/TYJTGR https://doi.org/10.1109/EExPolytech53083.2021.9614785

Филимонов П.Е., Семченков Ю.М., Малышев В.В. и др. Испытания ВВЭР-1200 при эксплуатации в режиме суточного графика нагрузки на 6-м энергоблоке Нововоронежской АЭС. – Атомная энергия, 2020, т. 129, № 3, с. 123–129. https://elibrary.ru/JREENL https://doi.org/10.1007/s10512-021-00721-y

Власов Д.А., Десятов Д.Д., Екидин А.А. Прогноз поступления трития в окружающую среду при нормальной эксплуатации АЭС. – Атомная энергия, 2025, т. 138, № 3, с. 131–137. https://elibrary.ru/GRWCRB https://doi.org/10.1007/s10512-025-01241-9

Rana S., Subbaraman H., Fleming A., Kandadai N. Numerical analysis of radiation effects on fiber optic sensors. – Sensors, 2021, v. 21, No. 12, p. 4111. https://doi.org/10.3390/s21124111

Мукушев М.К., Спиридонов С.И., Микаилова Р.А., Божко В.В. Прогностическая оценка дозовых нагрузок на население региона размещения казахстанской АЭС по данным штатных выбросов реакторов различных типов. – Атомная энергия, 2020, т. 129, № 3, с. 153–158. https://elibrary.ru/OHCITI https://doi.org/10.1007/s10512-025-01244-6

Dmitrieva D.S., Pilipova V.M., Dudkin V.I. et. al. Fiber-optic sensor for monitoring radiation level. – In: “Internet of Things, Smart Spaces, and Next Generation Networks and Systems”. Proc. of 21st Intern. Conf. NEW2AN 2021, and 14th Conf. ruSMART 2021, St. Petersburg, Russian Federation, August 26–27, 2021. Eds: Y. Koucheryavy, S. Balandin, S. Andreev. LNCS, 2022, v. 13158, p. 230–239. https://elibrary.ru/FMYVBZ https://doi.org/10.1007/978-3-030-97777-1_20

Isaenko D., Reznikov B., Rodin S. Multifunctional ecological monitoring complex with optical communication channel. – In: Proc. of 8th IEEE Intern. Conf. on Information Technology and Nanotechnology (ITNT 2022), Samara, Russian Federation, May 23–27, 2022, с. 43–47. https://elibrary.ru/DYHPIN https://doi.org/10.1109/ITNT55410.2022.9848633

Wolfenden J., Alexandrova A., Jacson F. et. al. Radiation in optical fibres as a versatile machine protection system in particle accelerators. – Sensors, 2023, v. 23, p. 2248. https://doi.org/10.3390/s23042248

Morana A., Companella C., Vidalot J. et. al. Extreme radiation sensitivity of ultra-low loss pure-silica-core optical fibers at low dose levels and infrared wavelengths. – Sensors, 2020, v. 20, p. 7254. https://doi.org/10.3390/s20247254

Rovera A., Tancau A., Boetti N. et al. Fiber optic sensors for harsh and high radiation environments in aerospace applications. – Sensors, 2023, v. 23, p. 2512. https://doi.org/10.3390/s23052512

Давыдов В.В., Дмитриева Д.С. Волоконно-оптический датчик для долговременного дистанционного контроля γ-излучения на объектах ядерной энергетики. – Атомная энергия, 2025, т. 138, вып. 1–2, с. 59–64. https://elibrary.ru/TKYPJJ https://doi.org/0.1007/s10512-025-01230-y

Dmitrieva D., Davydov V., Rud V. Remote fiber-optic sensor for γ-radiation control of different power. – In: Proc. of 7th Intern. Conf. on Information Technology and Nanotechnology (ITNT 2021), Samara, Russian Federation, May 23–27, 2021, p. 1–4. https://elibrary.ru/CUWUHV https://doi.org/10.1109/ITNT52450.2021.9649315

Jiang R., Wang R., Guo J. et al. Design and analysis of a twodimensional large-scale silicon-photonic optical phased array. – Opt. Laser Technol., 2022, v. 156, p. 108551. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108551

Toccafondo L., Alessi A., Blanc J. et al. Irradiation of multimode Ge-doped and F-doped optical fibers at cryogenic temperatures down to 10 K. – J. Lightwave Technol., 2023, v. 41, p. 286–292. https://doi.org/10.1109/JLT.2022.3211287


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.