Изучение радиоактивности блочков урана, участвовавших в экспериментах на критических стендах, с помощью спектрометрии гамма-излучения. Дипломная (ВКР). Химия.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Изучение радиоактивности блочков урана, участвовавших в экспериментах на критических стендах, с помощью спектрометрии гамма-излучения
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Современные аналитические методики, использующие
ядерное излучение, обладают рядом преимуществ, основным из которых является их
неразрушающий характер. Альфа и бета - излучения сильно поглощаются веществом,
поэтому наиболее эффективными оказываются методики, использующие проникающую
радиацию - гамма излучение.
Измерения активности обычно выполняется без
спектрометрии, однако ее привлечение дает возможность получить намного более
детальную информацию, что необходимо как для эффективного решения задач защиты
персонала, так и для прогноза изменения активности во времени. С помощью
спектрометрии гамма излучения можно получить информацию о спектральном составе
излучателя и о содержании изотопов в нем.
Для безопасного обращения с ураном необходимо
контролировать уровень его радиоактивности, поскольку она может иметь несколько
источников разного происхождения.
Целью настоящей дипломной работы являлось
изучение радиоактивности блочков урана, участвовавших в экспериментах на
критических стендах, с помощью спектрометрии гамма излучения.
Проводились измерения спектров блочков
различного обогащения с разными временами выдержки. Была произведена оценка
вкладов различных типов радиоактивности. Измерения спектров для контроля
радиоактивности проводились на коаксиальном германиевом детекторе.
Так же целью дипломной работы являлось измерение
обогащения блочков урана, недавно участвовавших в экспериментах. Аппаратура для
измерения обогащения предназначена для необлученного урана, поэтому проверялась
возможность определения обогащения в зависимости от времени выдержки после
участия в экспериментах. Измерения обогащения проводились с использованием
натрий - йодного детектора.
2.1 Взаимодействие гамма-излучения с
веществом
Знание природы взаимодействия гамма-излучения с
веществом важно при анализе с использованием неразрушающих методов, для
понимания процессов регистрации и ослабления гамма-излучения. Для того чтобы
гамма-излучение было зарегистрировано, оно должно провзаимодействовать с веществом
детектора. Хотя основные изотопы урана и плутония испускают гамма-кванты с
определенными энергиями и интенсивностями, интенсивность гамма-излучения,
измеренная за пределами образца, всегда ослаблена вследствие взаимодействия
гамма-квантов с образцом. Это ослабление должно тщательно учитываться при
использовании приборов неразрушающего анализа по гамма-излучению.
Представляющее интерес для задач неразрушающего
анализа гамма-излучение находится в энергетическом диапазоне от 50 до 3000 кэВ
и взаимодействует с детекторами и поглотителями посредством трех основных
процессов: фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и образование
пар.
Фотоэлектрическое поглощение - взаимодействие
гамма-кванта со связанным электроном атома, при котором гамма квант теряет всю
свою энергию и перестает существовать как гамма-квант (см. рис. 2.1). Некоторая
часть энергии гамма-кванта используется на преодоление энергии связи электрона,
а основная часть оставшейся энергии передается высвобожденному электрону в
качестве кинетической энергии.
Фотоэлектрическое поглощение является важным
процессом для регистрации гамма-излучения, потому что гамма-квант отдает всю
свою энергию, и результирующий импульс попадает в пик полного поглощения.
Рис. 2.1. Схема процесса фотоэлектрического
поглощения
Вероятность фотоэлектрического поглощения
зависит от энергии гамма-кванта, энергии связи электрона и атомного номера
атома. Эта вероятность тем больше, чем больше связь электрона с атомом.
Коэффициент ослабления гамма-излучения за счет
фотоэффекта приближенно описывается уравнением
где Е - энергия гамма-кванта. Эта
пропорциональность является лишь приблизительной. С уменьшением энергии
гамма-кванта вероятность фотоэлектрического поглощения быстро растет.
Фотоэлектрическое поглощение является преобладающим процессом взаимодействия
для гамма-квантов низких энергий, рентгеновских квантов и тормозного излучения.
Комптоновское рассеяние - процесс упругого столкновения,
в котором гамма-квант взаимодействует со свободным или слабо связанным
электроном и передает часть своей энергии электрону (см. рис. 2.2). Электрон
становится свободным электроном с кинетической энергией, равной разности
энергии, потерянной гамма-квантом, и энергии связи электрона. Поскольку энергия
связи электрона очень мала по сравнению с энергией гамма-кванта, кинетическая
энергия электрона очень близка к энергии, потерянной гамма-квантом:
где Ee
- энергия рассеянного электрона;
Eγ
- энергия падающего гамма-кванта;
E` - энергия
рассеянного гамма-кванта.
Рис. 2.2. Схема комптоновского рассеяния
Коэффициент ослабления гамма-излучения за счет
комптоновского рассеяния приближенно описывается уравнением:
Образование пар - процесс превращения гамма
кванта в электрон-позитронную пару в сильном электромагнитном поле вблизи ядра
( см. рис 2.3 ). Такой процесс имеет порог 1,022 МэВ, поскольку это минимальная
энергия, которая необходима для образования электрона и позитрона. Если энергия
гамма-кванта превышает 1,022 МэВ, избыточная энергия делится между электроном и
позитроном в виде их кинетической энергии.
После потери кинетической энергии позитрон
соединяется с электроном в аннигиляционном процессе, в результате которого
высвобождаются два гамма-кванта с энергиями 0,511 МэВ.
Коэффициент ослабления гамма-излучения за счет
комптоновского рассеяния приближенно описывается уравнением
Радиоактивность урана может иметь несколько
источников разного происхождения.
. Активность изотопов свежего урана - U238,
U235, и U234
- является основной составляющей радиоактивности. К ней добавляется активность
первых звеньев цепочек их распада. Солидный возраст (десятки лет) используемого
урана приводит к тому, что несмотря на очистку от продуктов естественного распада
при его из руды, они появляются снова.
Уран, используемый в практике большинства
ядерных предприятий, выделен из руды достаточно давно, чтобы восстановились
начальные участки цепочек распада изотопов U235
и U238 (в скобках
указаны периоды полураспада):
U235 Th231(25часов) Pa231 Th234(24дня) Pa234m(1,18мин.) U234
Таким образом в радиоактивность
свежего урана вносят вклад изотопы U235, Th231, Th234, Pa234, Pa234m и U234. U238 гамма
излучения не испускает.
. Активность регенерированного
урана.
Практика добавления
регенерированного урана привела к заметному повышению его активности. При
формировании исходного ЯМ к свежему урану добавлялось некоторое количество
«несгоревшего» урана (который содержит новые изотопы U232 и U236,
образовавшиеся в нем за счет облучения), выделенного химическим путем из
отработавших ТВЭЛов энергетических установок. Долгоживущий U236
практически не виден из-за малости его добавки. Однако U232 с его
периодом полураспада 1,9 года привел за собой все свое семейство. Так как гамма
излучение U232 слабо,
его присутствие лучше всего обнаружить по линиям Th228.
При проведении критических
экспериментов с ураном, реализуемых в исследовательских центрах, некоторая
часть его делится, что проявляется в появлении радиоактивных продуктов деления.
Активация урана приводит к появлению значительного количества осколочных
изотопов - таких как цезий-137. Подавляющее большинство из них являются
короткоживущими и поэтому со временем исчезают. Количество проявившихся
осколочных изотопов и их активность определяется длительностью выдержки после
активации урана. Наряду с изотопами выявляемыми в спектрах активированного
урана после продолжительной выдержки (Cs137, Zr95, Nb95), в
спектрах урана с меньшей выдержкой отмечаются случаи идентификации достаточно
короткоживущих изотопов (I131, Ba140, Nd147). Помимо
активности, вносимой осколками деления, при активации урана его радиоактивность
может повышаться за счет изотопов, возникающих без деления - таких как U237 и Np239.
. Активация оболочек урановых
блочков - является еще одним каналом возникновения радиоактивности.
Радиоактивными изотопами, проявляющимися при активации стальных оболочек
являются Mn54, Co58 и др.
Соотношение составляющих радиоактивности урана
может быть разным. Обычно доминирует активность изотопов свежего урана,
активность, вносимая регенерированным ураном никогда не превышает ее. Для урана
критических стендов при малых выдержках после активации преобладает осколочная
активность. Активация оболочек урана как правило дает наименьший вклад.
2.3 Методика измерения обогащения с
использование натрий-йодного детектора
Образцы урана и плутония в ядерном топливном
цикле представляют собой смеси изотопов с широким диапазоном содержаний,
поэтому изотопный состав образцов часто служит объектом измерений. Одним из
случаев изотопного анализа является определение удельного содержания изотопов в
образце посредством радиационных измерений, которые наиболее часто применяются
для определения содержания делящегося изотопа U235
в образцах урана. Его содержание обычно называют «обогащением урана». Термин
«обогащение» используется потому что содержание U235
в материалах топливного цикла обычно выше, чем в природном уране.
«Атомарное содержание» U235
в уране определяется следующим выражением:
Обогащение также может быть выражено
как «весовое содержание»:
Определение обогащения урана в
образцах является ключевым измерением в технологических процессах и при
контроле продукции на предприятиях по обогащению урана и изготовлению ядерного
топлива, а также играет очень важную роль при международных инспекциях по
ядерным гарантиям для подтверждения использования уранового топлива в мирных
целях. Принципы измерения обогащения могут быть использованы для определения
содержания любых изотопов, ели известны их радиационные характеристики и
удовлетворяются некоторые специальные условия измерений.
Основной измерительной аппаратурой
является коллимированный детектор гамма излучения и соответствующая
электроника. Аппаратура регистрирует полный спектр урана, интегрирует
количество отсчетов в выбранных областях, соответствующих окнам C1 и C2 (см. рис.
2.4). Обогащение урана пропорционально чистой скорости счета в пике 186 кэВ
которая дается выражением:
Эта формула представляет собой
вычитание фона из общего счета в выбранной области пика с энергией 186 кэВ.
Основной вклад в фон вносят высокоэнергетические гамма-кванты дочерних
продуктов распада U238, которые испытывают
комптоновское рассеяние в детекторе. Хотя число отсчетов С2 прямо не относится
к анализируемому пику, оно используется для определения уровня фона в близкой
области энергии, а затем переносится на исследуемый пик с помощью спектрального
множителя f, который
определяется при градуировке.
Рис. 2.4. Спектр гамма излучения урана
показывающий две энергетические области, используемые при измерении обогащения урана
3. Измерение и обработка результатов
Измерения гамма спектров исследуемых блочков
проводились на коаксиальном германиевом детекторе. Перед началом измерений
спектрометр калибровался по энергии путем измерения спектра стандартов из
набора ОСГИ. Энергетическая калибровка необходима для надежной идентификации
наблюдаемых спектральных линий так как их изотопная принадлежность определяется
по энергии. Расстояние от блочков до детектора подбиралось таким образом, чтобы
мертвое время (загрузка) было в диапазоне 15-25%.
Диапазон поиска гамма линий радиоактивности не
превышал 2,7 МэВ, а анализировались те из них, которые лежали выше 120 кэВ.
Нижележащие линии не рассматривались ввиду меньшей их информативности: они
атомного, а не ядерного происхождения и потому одинаково возбуждаются в ядрах
всех изотопов урана.
Измеренные спектры были проанализированы
программой Genie. Для каждой
выявленной программой линии гамма-излучения программа выдавала следующие
результаты: энергия линии, площадь пика в числе отсчетов, ширина на половине
высоты, скорость счета данной линии, относительная погрешность скорости счета
(и площади пика). Дальнейшая обработка спектров проводилась в соответствии с
разработанной методикой.
В работе представлена обработка шести спектров
гамма-излучения исследуемых блочков. Три спектра блочков с различным
содержанием урана-235 (36%, 90%, 0,4%) с небольшим временем выдержки (30 дней)
после участия в экспериментах на критстенде; и три спектра блочков с таким же
содержанием со значительной выдержкой (несколько лет).
Линии урана-235 и протактиния-234m
являются известными линиями в спектрах. Для них мы знаем удельные активности
(интенсивность линии урана-235 185,7 кэВ 43200 гамма-квантов в секунду на грамм
урана-235 при квантовом выходе 57,2%; интенсивность линии протактиня-234m
1001 кэВ - 73,4 гамма-кванта в секунду на грамм урана-238 при квантовом выходе
0,837%) и их процентное содержание в блочке. Следует учитывать тот факт, что
для блочков различного обогащения интенсивности этих линий (число гамма-квантов
в секунду на грамм урана данного обогащения) отличаются. Интенсивности линии
185,7 кэВ для блочков с содержанием урана-235 0,4%, 36,5% и 89,2%
соответственно равны 172,8, 15768 и 38534,4.
Наиболее полно разберем обработку спектра обедненной
окиси урана (содержание урана-235 0,4%) с месячной выдержкой после облучения.
.1 Обработка спектра обедненной окиси урана
(содержание урана-235 0,4%) с месячной выдержкой
Обработка данного спектра с помощью программы Genie
в измеряемом диапазоне энергий 120 кэВ - 2,7 МэВ выявила более 100 линий. Были
отброшены линии, погрешность которых превышала 50%, так как они являются
неинформативными для дальнейшего анализа.
На рисунке 3.1.1 изображен измеренный спектр.
Наиболее интересные участки спектра изображены на рисунках 3.1.2 (а, б и в). На
рис. 3.1.2 (а) наиболее сильными линиями являются линия U235
185.7 кэВ, а так же линии осколков Ce141
145 кэВ, La140 328,7
кэВ и I131 364,5 кэВ.
Самыми сильными линиями в данном спектре (см. рис. 3.1.2 (б)) являются линии Ru103
497 кэВ, и триплет линий Zr95
и Nb95 в районе 750
кэВ. Из-за большого содержания в данном блочке U238
(99,6 %), в спектре наблюдаются 17 линий протактиния-234m,
самой сильной из которых является линия Pa234m
1001 кэВ (см. рис 3.1.2 (в))
Рис. 3.1.1. Спектр обедненной окиси урана с
месячной выдержкой
Рис. 3.1.2(а). Участок спектра 130-450 кэВ
Рис. 3.1.2(б). Участок спектра 450-800 кэВ
Рис. 3.1.2(в). Участок спектра 700-1050 кэВ
В спектре удалось обнаружить следующие типы
радиоактивности:
активность изотопов свежего урана: U235,
Pa234m;
активация урана сопровождающаяся делением
(осколочная активность): La140,
Ba140, Ru103,
Ru106, I131,
I132, Ce141,
Ce144, Nb95,
Zr95, Nd147;
активация урана без деления: Np239,
U237.
Дальнейший анализ спектра сводится к определению
соотношения интенсивностей излучения линий гамма-квантов разных энергий. Первым
шагом этого анализа является аппаратурное определение интенсивностей линий:
используя известную удельную активность урана-235 для блочка данного обогащения
и соотношения площадей неизвестных линий к площади линии урана-235 185,7 кэВ,
находим интенсивности любых линий спектра. Эта оценка интенсивностей линий
требует некоторой поправки, так как эффективность регистрации гамма-квантов
зависит от энергии. Для введения такой поправки на эффективность для каждой
линии спектра необходимо располагать сведениями об энергетическом ходе
относительной эффективности спектрометра.
Определять зависимость относительной
эффективности от энергии будем следующим образом.
Относительная эффективность определяется как
отношение площади пика к интенсивности линии. Для линий с известными
интенсивностями (которыми в спектре являются линии урана-235 и протактиния-234m)
мы сразу получаем значения относительных эффективностей. Но, как правило в
спектрах небольшой выдержки после активации выявляется не достаточное
количество линий U235 и Pa234m
для построения приемлемой зависимости относительной эффективности от энергии.
Поэтому приходится использовать информацию об эффективности, которую дают
другие изотопы, наблюдаемые в спектре. К уран-протактиниевой зависимости мы
будем привязывать энергетическую зависимость эффективности этих изотопов.
Для изотопов (с неизвестными интенсивностями),
которые имеют две и более линий в спектре, составляем отношения площади пика (S)
к квантовому выходу (n),
тем самым исключая зависимость площадей от него. Для удобства эти отношения
нормируем на наиболее сильные линии изотопов.
В таблице 3.1.1 приведены данные об
идентифицированных линиях в спектре, используемых для определения
энергетической зависимости эффективности - изотоп, энергия линии, площадь пика
с относительной погрешностью, квантовый выход линии с относительной
погрешностью и относительная эффективность с абсолютной погрешностью (не
сглаженная).
В данном спектре было идентифицировано 15 линий
лантана-140 (Т1/2=40 часов). Наиболее сильные из них находятся от 300 кэВ и
выше. Наличие лантана-140 при месячной выдержке связано с его возникновением
при распаде бария-140 (Т1/2=13 дней). Сглаживая методом наименьших квадратов
зависимость отношений S/n
линий лантана от энергии мы получаем энергетический ход эффективности по линиям
лантана-140 (см. рис. 3.1.3). Для сглаживания методом наименьших квадратов была
использована программа Deming.
Рис. 3.1.3. Энергетический ход эффективности по
линиям лантана-140
К полученной по линиям лантана зависимости
эффективности привязываем линии остальных изотопов. Для этого для наиболее
сильной линии каждого изотопа находим коэффициент связки между отношением S/n
данной линии и отношением S/n
, полученным из лантановой зависимости эффективности для энергии данной линии,
и все отношения S/n
линий изотопа умножаем на этот коэффициент. Результаты по привязке линий
представлены в таблице 3.1.2 (K
- коэффициент связки, dК
- абсолютная погрешность коэффициента связки).
В таблице 3.1.2 так же представлен коэффициент
связки с линией протактиния-234m,
с помощью которого мы привязываем облако точек по 7-ми изотопам к
уран-протактиниевой зависимости эффективности. На рис. 3.1.4 представлены не
сглаженный энергетический ход относительной эффективности по 9-ти изотопам.
Сглаживание проводилось методом наименьших квадратов с помощью программы Deming.
Таким образом, привязав все линии к
уран-протактиниевой зависимости и сгладив их мы получаем окончательную
зависимость относительной эффективности от энергии по 9-ти изотопам, из которой
можем определить значение относительной эффективности для любой энергии в
данном спектре.
Для получения удельной активности, вносимой
каждым изотопом, не требуется определять интенсивности всех линий этого изотопа.
Достаточно определить интенсивность одной линии, и зная ее квантовый выход и
суммарный выход всех линий данного изотопа посчитать удельную активность этого
изотопа.
Рис. 3.1.4. Энергетический ход эффективности по
9-ти изотопам
В таблице 3.1.3 приводятся полученные
результаты: изотоп, энергия гамма линии, квантовый выход линии, суммарный выход
всех линий данного изотопа, отношение площади линии к площади линии урана-235
185,7 кэВ относительная эффективность с абсолютной погрешностью для данной
энергии и удельная активность изотопа с абсолютной погрешностью.
Некоторые линии в спектре не удалось идентифицировать.
Эти линии являются довольно слабыми и вклад от них в суммарную активность
является незначительным. Результаты по их обработке приведены в таблице 3.1.4.
В ней указаны энергия неизвестной линии, площадь, эффективность с абсолютной
погрешностью и интенсивность (в гамма квантах в секунду на грамм урана).
Сравним вклад различных типов радиоактивности.
) Активность свежего урана - 726,35
гамма-квантов в секунду на грамм урана (100%);
) Активность регенерированного урана - 12,2
гамма-кванта в секунду на грамм урана (+1,7%);
) Осколочная активность - 2396,24 гамма-квантов
в секунду на грамм урана (+330%). Наибольший вклад в нее вносят изотопы La140,
Ru103, Nb95,
Zr95 и Ba140;
) Активация урана без деления - 157,71
гамма-квантов в секунду на грамм урана (+22%).
5) Не идентифицированные линии - 40,6
гамма-кванта в секунду на грамм урана (+5,6%)
Суммарный вклад всех типов радиоактивности по
сравнению с активностью свежего урана составил 353,7 %. Основной его частью
является активность за счет осколков деления.
3.2 Обработка спектра урана (содержание
урана-235 36,5 %) с месячной выдержкой
Обработка данного спектра проводилась аналогично
обработке спектра обедненной окиси урана (содержание урана-235 0,4%) с месячной
выдержкой.
Содержание U235
в данном блочке значительно выше (36,5%), чем в обедненной окиси (0,4 %).
Поэтому интенсивность линий гамма излучения U235
в этом спектре гораздо выше. Напротив, из-за уменьшения количества U238
линии протактиния становятся заметно слабее. При обработке удалось
идентифицировать лишь самую сильную линию Pa234m
- 1001 кэВ (см. рис. 3.2.2 (в)).
На рисунке 3.2.1 изображен измеренный спектр.
Наиболее интересные участки спектра изображены на рисунках 3.2.2 (а, б и в).
Самой сильной линией спектра является линия U235
185,7 кэВ (см. рис 3.2.2 (а)). Так же как и в предыдущем спектре, в данном
спектре наблюдается много сильных осколочных линий (см. рис. 3.2.2 (а, б, в)) La140,
Ru103, Zr95,
Nb95 и др.
Рис. 3.2.1. Спектр 36% урана с месячной
выдержкой
Рис. 3.2.2(а). Участок спектра 130-450 кэВ
Рис. 3.2.2(б). Участок спектра 450-800 кэВ
Рис. 3.2.2(в). Участок спектра 700-1050 кэВ
В таблице 3.2.1 приводятся полученные результаты
по данному спектру: изотоп, энергия гамма линии, квантовый выход линии,
суммарный выход всех линий данного изотопа, отношение площади линии к площади
линии урана-235 185,7 кэВ относительная эффективность с абсолютной погрешностью
для данной энергии и удельная активность изотопа с абсолютной погрешностью.
В таблице 3.2.2 приводятся результаты по
обработке неизвестных линий, наблюдаемых в спектре.
Сравним вклад различных типов радиоактивности.
) Активность свежего урана - 53465 гамма-квантов
в секунду на грамм урана (100%);
) Активность регенерированного урана - 311,14
гамма-кванта в секунду на грамм урана (+0,6%);
) Осколочная активность - 31275 гамма-квантов в
секунду на грамм урана (+58,5%);
) Активация урана без деления - 945,15
гамма-квантов в секунду на грамм урана ((+1,8%).
Суммарный вклад всех типов радиоактивности по
сравнению с активностью свежего урана составил 60,9 %. Основной его частью
является активность за счет свежего урана. Так же большой вклад вносят осколки
деления.
5) Не идентифицированные линии - 521,62
гамма-кванта в секунду на грамм урана (1%)
3.3 Обработка спектра урана (содержание
урана-235 89,2 %) с месячной выдержкой
Из-за большего обогащения по U235
данный спектр отличается от предыдущих еще более сильными линиями U235
и более слабыми линиями Pa234m.
Как и в случае со спектром блочка с обогащением 36%, в этом спектре удалось
выявить лишь самую сильную линию Pa234m
- 1001 кэВ.
На рисунках 3.3.1 и 3.3.2 изображены измеренный
спектр и наиболее интересные участки спектра.
Рис. 3.3.1. Спектр 90% урана с месячной
выдержкой
Рис. 3.3.2(а). Участок спектра 130-450 кэВ
Рис. 3.3.2(б). Участок спектра 450-800 кэВ
Рис. 3.2.2(в). Участок спектра 2300-2650 кэВ
В таблице 3.3.1 приводятся полученные результаты
по данному спектру: изотоп, энергия гамма линии, квантовый выход линии,
суммарный выход всех линий данного изотопа, отношение площади линии к площади
линии урана-235 185,7 кэВ относительная эффективность с абсолютной погрешностью
для данной энергии и удельная активность изотопа с абсолютной погрешностью. В
отличие от предыдущих спектров, в спектре 90% урана удалось выявить следы
активации стальной оболочки урана - была идентифицирована линия Co58
811 кэВ.
В таблице 3.3.2 приводятся результаты по
обработке неизвестных линий, наблюдаемых в спектре.
Сравним вклад различных типов радиоактивности.
) Активность свежего урана - 130400
гамма-квантов в секунду на грамм урана (100%);
) Активность регенерированного урана - 246
гамма-кванта в секунду на грамм урана (+0,2%);
) Осколочная активность - 44360 гамма-квантов в
секунду на грамм урана (+34%);
) Активация урана без деления - 805,46
гамма-квантов в секунду на грамм урана (+0,6%).
) Активация стальной оболочки - 28,31
гамма-квант в секунду на грамм урана (+0,02%)
6) Не идентифицированные линии - 501,87
гамма-кванта в секунду на грамм урана (0,4%)
Суммарный вклад всех типов радиоактивности по
сравнению с активностью свежего урана составил 34,82 %. Основной его частью
является активность за счет свежего урана. Так же большой вклад вносят осколки
деления.
3.4 Обработка спектров обедненной окиси урана
(содержание урана-235 0,4 %) и урана с обогащениями 36% и 90% с длительной
(несколько лет) выдержкой
В спектрах с длительной выдержкой после
активации большая часть осколков распалась из-за их небольшого периода
полураспада. В частности в измеренных спектрах из радиоактивных продуктов
деления удалось идентифицировать только Cs137,
период полураспада которого 30,17 лет. На рисунках 3.4.1 (а, б, в) приводятся
измеренные спектры. На них отчетливо видна единственная линия активации урана -
линия Cs137 661,66
кэВ.
Рис. 3.4.1.(а) Спектр обедненной окиси урана
В спектре обедненной окиси урана из-за большого
содержания (99,6%) U238 хорошо
видны наиболее сильные линии Pa234m
- 766 кэВ и 1001 кэВ.
В данных спектрах проявляется значительное
количество линий U235 и Pa234m,
что позволило качественно выполнить требуемую оценку относительной
эффективности регистрации с учетом поглощения. В таблице 3.4.1 представлены
следующие результаты обработки спектра обедненной окиси урана: изотоп, энергия
линии Е (кэВ), интенсивность линии I
(гамма квантов в секунду на грамм урана), площадь пика, относительная
погрешность площади, относительная эффективность (площадь линии деленная на ее
интенсивность) с абсолютной погрешностью, относительная эффективность с
абсолютной погрешностью, сглаженная методом наименьших квадратов.
Вид зависимости относительной эффективности от
энергии для спектра обедненной окиси урана представлен на рисунке 3.4.2.
Рис. 3.4.2. Энергетический ход эффективности по
9-ти изотопам
Также в спектрах блочков с длительной выдержкой
были обнаружены линии Th228.
Это следы регенерированного урана. В таблицах 3.4.2, 3.4.3 и 3.4.4 приводятся
полученные результаты спектрам обедненной окиси урана, 36% урана и 90% урана
соответственно: изотоп, энергия гамма линии, квантовый выход линии, суммарный
выход всех линий данного изотопа, отношение площади линии к площади линии
урана-235 185,7 кэВ относительная эффективность с абсолютной погрешностью для
данной энергии и удельная активность изотопа с абсолютной погрешностью.
Сравним вклад различных типов радиоактивности.
) Активность свежего урана - 726 гамма-квантов в
секунду на грамм урана (100%);
) Активность регенерированного урана - 2,7
гамма-кванта в секунду на грамм урана (+0,4%);
) Осколочная активность - 14,43 гамма-квантов в
секунду на грамм урана (+2%);
В спектрах 36% и 90 % урана были выявлены линии Co60
- 1173,2 кэВ и 1332,5 кэВ. Это следы активации стальных оболочек урана.
Сравним вклад различных типов радиоактивности.
) Активность свежего урана - 53804 гамма-квантов
в секунду на грамм урана (100%);
) Активность регенерированного урана - 68,15
гамма-кванта в секунду на грамм урана (+0,13%);
) Осколочная активность - 454 гамма-кванта в
секунду на грамм урана (+0,84%);
Сравним вклад различных типов радиоактивности.
) Активность свежего урана - 130380
гамма-квантов в секунду на грамм урана (100%);
) Активность регенерированного урана - 95,76
гамма-кванта в секунду на грамм урана (+0,07%);
) Осколочная активность - 924,31 гамма-кванта в
секунду на грамм урана (+0,71%);
В таблице 3.1 приведены интенсивности наиболее
сильных осколочных линий относительно линии U235
186 кэВ в спектрах исследуемых блочков урана и увеличение активности, вызванное
этими осколками. В 3-х первых столбцах приведены данные для блочков с
длительной выдержкой, за ними данные для блочков с месячной выдержкой.
В таблице 3.2 собраны результаты по оценке
относительной эффективности полученные для разных спектров при одних и тех же
энергиях. Во всех случаях использована привязка к точке 186 кэв.
.5 Измерение обогащения блочков урана
В ходе работы проверялась возможность измерения
обогащения активированных блочков урана. Измерения проводились на Na-I
детекторе. В таблице 3.5.1 приведены результаты по измерению обогащения в
зависимости от времени выдержки для 36% и 90% блочков урана. Параллельно с
активированными блочками измерения обогащения проводились и у стандартов. В
последней строке приведены средние значения обогащений стандартов.
1. В результате анализа спектров гамма
излучения, измеренных для блочков урана БФС с различным содержанием U235
с месячной выдержкой после участия в экспериментах были получены данные об
изотопном составе спектров. Для каждого спектра была проведена оценка вкладов
различных типов радиоактивности.
. Было установлено, что наибольший вклад в
активность урановых блочков с месячной выдержкой вносят осколки деления.
Наиболее «сильными» из них являются следующие изотопы: Nb95,
Zr95, Ce141,
La140, Ru103.
. Среди трех блочков с разным процентным
содержанием U235 (0,4%, 36%,
90%) наибольшее увеличение активности наблюдалось у обедненной окиси урана
(содержание U235 - 0,4%).
. В результате анализа спектров гамма излучения
блочков урана с длительной выдержкой после использования в экспериментах на
кри
Похожие работы на - Изучение радиоактивности блочков урана, участвовавших в экспериментах на критических стендах, с помощью спектрометрии гамма-излучения Дипломная (ВКР). Химия.
Книги Для Сочинения Егэ
Сочинение Что Такое Доверие По Тексту Куклина
Эссе По Обществознанию 2022 Шаблон
Доклад: Веселая война
Реферат: Культура производства, быта, физическая, духовная культуры
Сочинение по теме Творчество М.Зощенко в контексте русской литературы
Реабилитация Онкологических Больных Реферат
Реферат по теме Местные налоги и сборы
Реферат: Беседа трех Святителей
Моя Будущая Профессия Судья Сочинение
Курсовая работа по теме Забруднення атмосфери. Знищення озонового шару
Реферат: История развития музыкальных вкусов молодежи 60-70г.. Скачать бесплатно и без регистрации
Острая Печеночная Недостаточность Реферат
Курсовая работа по теме Организация дорожного движения на перекрестке
Реферат: Украинская национально-демократическая революция
Реферат На Тему Происхождение Топонимов Тульской Области. Город Ясногорск И Дубна
Итоговая Контрольная Работа По Английскому 4 Класс
Сочинение Гениями Не Рождаются 6 Класс
Отчет по практике по теме Ремонт устройств электрической централизации управления стрелками на железной дороге
Реферат: Географическая карта — особый источник информации
Похожие работы на - Мережне адміністрування
Похожие работы на - Диссидентское движение в СССР в 1960-1980-е гг.
Реферат: Проектування засобів обчислювальної техніки в САПР PCAD 2009 схема дешифратора сигналів