淺析雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在核安保系統(tǒng)中的應(yīng)用

馬亮

【摘 要】核安保系統(tǒng)是由核材料衡算與控制、實(shí)物保護(hù)和保密等多項(xiàng)技術(shù)措施所構(gòu)成的綜合系統(tǒng)。其中實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)，其主要有探測(cè)、延遲、響應(yīng)三大子系統(tǒng)組成。文章重點(diǎn)從核安保實(shí)物保護(hù)技術(shù)角度研究雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)先進(jìn)的雷達(dá)探測(cè)技術(shù)來(lái)提高實(shí)物保護(hù)控制區(qū)、保護(hù)區(qū)和要害區(qū)中探測(cè)的有效攔截概率，使其在核安保領(lǐng)域中發(fā)揮更重要的作用。

【關(guān)鍵詞】核安保；實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)；雷達(dá)探測(cè)

中圖分類號(hào)： TU753；P631.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）15-0013-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.006

The Application Research of Radar Detection Technology on Nuclear Security Systems

MA Liang

（The Fourth Research and Design Engineening Corporation of CNNC，Shijiazhuang Hebei 050021，China）

【Abstract】Nuclear security system is a multidisciplinary comprehensive systems engineering.Physical protection system （PPS）is the most important part of it.PPS can be divided into three subsystems：Detection，Delay and Response.This paper focused on the application of radar detection technology on PPS of nuclear security systems.The radar detection can help to improve the interception probability of the detection system distributed in the controlled access area，the protected area and the vital area.It is an effective technology to play an important role in nuclear security field.

【Key words】Nuclear security；Physical protection system；Radar detection

0 概述

核安全問(wèn)題日益引起國(guó)際社會(huì)關(guān)注，主要是非傳統(tǒng)安全問(wèn)題凸顯、核恐怖主義潛在威脅不容忽視、核材料流失和非法販運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)上升，已成為各國(guó)共同面臨的突出問(wèn)題。國(guó)際連續(xù)四次舉行核安全峰會(huì)，“核材料和核設(shè)施的安全”成為世界各國(guó)高度關(guān)注的議題，凝聚了國(guó)際社會(huì)核安全共識(shí)，開(kāi)啟了合作應(yīng)對(duì)核安全挑戰(zhàn)新進(jìn)程，因此，提高核安保技術(shù)水平，預(yù)防和阻止涉核犯罪和恐怖主義，確保核材料和核設(shè)施安全。保障核工業(yè)安全、快速和持續(xù)健康發(fā)展。

1 核安保系統(tǒng)

核安保（Nuclear Security）是指預(yù)防、探測(cè)、延遲和響應(yīng)涉及核材料或其他放射性物質(zhì)或相關(guān)設(shè)施的盜竊、蓄意破壞、擅自接觸、非法轉(zhuǎn)移或其他惡意行為。IAEA已經(jīng)逐步發(fā)展和建立了相對(duì)完善一整套核安保理念，如圖1所示。

核安保系統(tǒng)是由核材料衡算與控制、實(shí)物保護(hù)和保密等多項(xiàng)技術(shù)措施所構(gòu)成的綜合系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)非法持有、使用或破壞核材料和核設(shè)施進(jìn)行有效的預(yù)防、探測(cè)復(fù)核、延遲和響應(yīng)處置，達(dá)到保護(hù)核材料與核設(shè)施的安全使用和有效運(yùn)行。其中實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)包括探測(cè)、延遲和響應(yīng)三大子系統(tǒng)，三個(gè)防護(hù)區(qū)域，如圖2，圖3所示。一個(gè)有效的PPS，探測(cè)、延遲和響應(yīng)三項(xiàng)功能都是必不可少的，這些功能必須依此順序在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)發(fā)揮其作用，這個(gè)時(shí)間段應(yīng)少于敵手實(shí)施攻擊所需的時(shí)間。一個(gè)有效PPS能夠發(fā)揮縱深保護(hù)作用，把區(qū)域失效的后果降至最低。

其中，探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)包括：紅外/微波探測(cè)器、收發(fā)分置（合置）微波探測(cè)器、張力鐵絲探測(cè)器、光纖振動(dòng)探測(cè)器、埋地電纜探測(cè)器、靜電場(chǎng)探測(cè)器、脈沖電子圍欄、麥克風(fēng)電纜振動(dòng)探測(cè)器等。防區(qū)中各種類型的探測(cè)器單獨(dú)或聯(lián)合使用，可及時(shí)探知入侵者穿越實(shí)物保護(hù)控制區(qū)、保護(hù)區(qū)圍欄和要害區(qū)圍欄的行為，在整個(gè)實(shí)物保護(hù)集成管理系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，精準(zhǔn)的探測(cè)可以為視頻復(fù)核子系統(tǒng)（CCTV）提供更加有效的數(shù)據(jù)和信息，使響應(yīng)力量更好地應(yīng)對(duì)處置突發(fā)事件。

2 雷達(dá)探測(cè)技術(shù)

雷達(dá)的英文名稱為Radar（Radio Detection and Ranging），含義是用無(wú)線電方法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和測(cè)距。雷達(dá)最基本的任務(wù)有兩個(gè)，一是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的存在；二是測(cè)量目標(biāo)的參數(shù)。前者稱為雷達(dá)檢測(cè)，后者稱為雷達(dá)參數(shù)提取或參數(shù)估值。雷達(dá)問(wèn)世之初，主要的觀察目標(biāo)是飛機(jī)。發(fā)現(xiàn)飛機(jī)目標(biāo)的過(guò)程是：雷達(dá)發(fā)射機(jī)向空間發(fā)射電磁波，電磁波遇到目標(biāo)時(shí)，一小部分能量被反射回接收機(jī)，接收機(jī)接收到從目標(biāo)反射回來(lái)的回波信號(hào)，如果它超過(guò)一定的門限電壓值，就稱為探測(cè)到了或者是發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)，由電波傳播的往返時(shí)間即可獲得雷達(dá)至目標(biāo)的距離。

雷達(dá)系統(tǒng)組成主要包括以下幾個(gè)部分：

·主振信號(hào)源

·定時(shí)器

·頻率合成器

·主振功率放大鏈發(fā)射機(jī)

·收/發(fā)開(kāi)關(guān)（T/R開(kāi)關(guān)）

·雷達(dá)天線

·接收機(jī)

·數(shù)字信號(hào)處理機(jī)

·數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理機(jī)

·雷達(dá)終端顯示器

·天線伺服系統(tǒng)

3 雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在核安保系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

3.1 核安系統(tǒng)中探測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)核設(shè)施的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)在保護(hù)區(qū)、要害區(qū)等會(huì)采用多種復(fù)核探測(cè)技術(shù)進(jìn)行縱深和均衡防護(hù)，傳統(tǒng)采用采用雙層圍網(wǎng)作為實(shí)體防護(hù)隔離屏障，保護(hù)區(qū)和要害區(qū)采用微波/紅外、張力鐵絲、振動(dòng)電纜/光纜等探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。但以上探測(cè)系統(tǒng)仍存在很多局限和不足，其與雷達(dá)探測(cè)技術(shù)功能對(duì)比見(jiàn)表1。

3.2 探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析

以核設(shè)施保護(hù)區(qū)周界探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)布防兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析。第一個(gè)方案選用常規(guī)探測(cè)方法，如振動(dòng)電纜進(jìn)行布防；第二個(gè)方案是采用雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)布防，兩者進(jìn)行效果對(duì)比。

綜上所書(shū)，雷達(dá)探測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)比分析如下：

1）傳統(tǒng)探測(cè)系統(tǒng)特性

·周界防護(hù)系統(tǒng)為“線式”防護(hù)；

·探測(cè)范圍相當(dāng)小，對(duì)控制區(qū)域外無(wú)法預(yù)警；

·低空、慢速、小型防護(hù)能力較弱；

·被動(dòng)式防護(hù)，薄弱環(huán)節(jié)和盲區(qū)較多；

·對(duì)海面防護(hù)能力較差；

·受環(huán)境因素（風(fēng)沙、高溫、潮濕、酸堿、振動(dòng)等）干擾較大；

2）雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)：

·周界防護(hù)系統(tǒng)為“面式”防護(hù)；

·主動(dòng)式探測(cè)預(yù)警防護(hù)；

·高精度、低誤報(bào)，全方位、立體防護(hù)；

·探測(cè)區(qū)域和范圍相對(duì)大；

·海域、低空防護(hù)能力強(qiáng)；

·受環(huán)境（風(fēng)沙、高溫、潮濕、酸堿、振動(dòng)等）因素影響小；

4 結(jié)論

本問(wèn)重點(diǎn)介紹雷達(dá)探測(cè)技術(shù)及其基本特性，針對(duì)核安保系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用，分析了用于核安保領(lǐng)域場(chǎng)所控制區(qū)、保護(hù)區(qū)和要害區(qū)的先進(jìn)探測(cè)預(yù)警技術(shù)，即雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，介紹了典型雷達(dá)防護(hù)系統(tǒng)的工作原理和組成部分及其優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)，雷達(dá)探測(cè)預(yù)警技術(shù)將會(huì)在核安保領(lǐng)域中得到更好的應(yīng)用和發(fā)展，從而有效提升核安保系統(tǒng)的立體防御能力，從而，更好地保護(hù)核設(shè)施的安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《核材料和核設(shè)施實(shí)物保護(hù)》（BJ/T1054-2007）.

[2]INFCIRC/225/REVISION 5，Nuclear Security Recommendations on Physical Protection of Nuclear Material and Nuclear Facilities，IAEA.

[3]《核材料實(shí)物保護(hù)公約》（修訂版2016.05）.

[4]International Atomic Energy Agency.Objective and Essential Elements of a States Nuclear Security Regime.IAEA Nuclear Security Series No.20.Vienna：International Atomic Energy，2013.

[5]YU Chen-long.Detection Ability Analysis on Long Range Early-Warning Phased Array Radar.Modern Defence Technology ，2017.4（2）.134-142.

[6]LIU Shangfu ，HU Hui.Development Trend of Foreign Laser Radar.Ship Electronic Engineering.2017.1（6），1-4.

[7]Folker Hoffmann，Alexander Charlish.A Resource Allo-cation Model for the Radar Search Function.IEEEInternational Radar Conference，2014.

[8]Alexander Charlish，Karl Woodbridge，Hugh Griffiths.Phased Array Radar Resource Management Using Con-tinuous Double Auction[J.]IEEE Transactions on Aero-space and Electronic Systems 2015，51（3）：2212-2224.

[9]Chen Chun-hua.雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在核電站實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用.中國(guó)高新技術(shù).