Оценка устойчивости аппаратуры к воздействию ионизирующих излучений

Известно, что в первые секунды после ядерного взрыва реактора при аварии на АЭС на аппаратуру действует проникающая радиация (в основном γ -излучение и поток нейтронов), а в после­дующем – радиоактивное излучение зараженной местности (главным образом β - и γ -излучения). Все эти излучения являются ионизирующими. Воздействуя на неорганические и органические материалы, они могут вызывать обратимые и необратимые изменения в различных элементах радиоэлектронной и оптической аппаратуры, что будет вести к сбоям или отказам в работе. Поэтому там, где имеется такая аппаратура, необходимо производить оценку устойчивости работы ее в условиях воздействия радиоактивного излучения. Особенно подвержены воздействию ионизирующих излучений полупроводниковые, газоразрядные вакуумные приборы, некоторые типы конденсаторов и резисторов, оптическое стекло (эти излучения могут существенно увеличить оптическую плотность).

Критерием оценки устойчивости работы электронных систем при воздействии ионизирующих излучений являются мак­симальные значения интегрального потока нейтронов Ф_п, дозы Dγ и мощности дозы Рγ, при которых работа этих систем нарушается.

Оценка устойчивости аппаратуры производится по каждому параметру отдельно. Сравнивая рассчитанные величины параметров Ф_п, Dγ и Рγ с П_кр (табличными), определяем наиболее подверженные воздействию радиоактивного излучения (слабые) элементы.

Оценку устойчивости аппаратуры к ионизирующим излучениям можно произвести и таким образом:

1) составляем перечень элементов прибора, чувствительных к радиоактивному излучению, и вносим их в сводную таблицу;

2) определяем по таблицам П_кр для каждого элемента по всем параметрам проникающей радиации (Ф_п, Dγ и Рγ). Полученные результаты с помощью условных обозначений вносим в сводную таблицу;

3) определяем наиболее уязвимые элементы прибора; определяем целесообразные пределы повышения устойчивости слабых элементов. На стадии проектирования можно рекомендовать замену одних элементов другими.

Исходые данные:

q=200 кТ;

R=1500 м.

P_b/P_b0=1

(6.1)
(6.2)
(6.3)

(6.4)

(6.5)

Полная доза γ – излучения: Д_мгн+Д_оск+Д_з=0.2+61+11.5=72.7 Гр,

где q - тротиловый эквивалент взрыва, кТ;

R - расстояние от эпицентра взрыва, м;

Д_мгн – доза мгновенного γ – излучения (Гр);

Д_оск – доза осколочного γ – излучения (Гр);

Д_з - доза захватного γ – излучения (Гр);

1гр=100рад.

1 рад.=1р

Рисунок 22 − Сводная таблица элементов системы, чувствительных к проникающей радиации ядерного взрыва

Как видно, самыми чувствительными элементами к излучению являются транзисторы, диоды и микросхемы. Для повышения устойчивости прибора целесообразно защитить его дополнительным экраном, можно рекомендовать при проектировании системы заменить транзисторы на германиевые, имеющие Фп_кр=10¹⁷ нейтр./м² и Dγ =10⁴ Гр. Наиболее эффективной мерой защиты от воздействия ионизирующих излучений является размещение аппаратуры в защитных или специально приспособленных сооружениях с большим коэффициентом ослабления К_осл .

Вывод: после проведенных инженерно-технических мероприятий по повышению устойчивости автоматизированной системы обработки информации и управления «Виртуальный офис», она будет работать эффективно в чрезвычайных ситуациях.