RU2082156C1 - Способ обнаружения делящихся материалов - Google Patents
Способ обнаружения делящихся материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082156C1 RU2082156C1 RU94020227A RU94020227A RU2082156C1 RU 2082156 C1 RU2082156 C1 RU 2082156C1 RU 94020227 A RU94020227 A RU 94020227A RU 94020227 A RU94020227 A RU 94020227A RU 2082156 C1 RU2082156 C1 RU 2082156C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fission
- delayed
- neutron flux
- neutron
- delayed neutrons
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: исследуемый объект облучают импульсным потоком нейтронов с последующим измерением временного хода потока запаздывающих нейтронов, испускаемых осколками деления. О содержании делящихся материалов судят по наличию характерной компоненты распада осколков деления с эффективным временем полураспада 23±1 сек. судят о содержании делящихся элементов в данном объекте. При этом облучение производят импульсами длительностью (30-60 сек.) и проводят временной анализ интенсивности запаздывающих нейтронов в интервале времен запаздывания от 10-15 до 70-100 с. Этот способ можно применять для поиска делящихся материалов как рассеянных в окружающей среде, так и находящихся в скрытом виде (в багаже или на складе). 1 ил.
Description
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и других объектов от загрязнений, связанных с осуществлением ядерного топливного цикла, производства и испытания ядерного оружия, а также применения генераторов тока с плутонием-238.
Известны аналоги предлагаемого способа, в которых используются:
отбор проб на местности с последующей радиохимической обработкой и регистрацией α -излучения в лаборатории на спектрометрической аппаратуре [1]
импульсное облучение водных растворов делящихся элементов с измерением потока запаздывающих нейтронов деления [2]
отбор проб ядерного горючего и облучение их на ускорителе с измерением временного хода запаздывающих нейтронов [3]
В качестве прототипа предлагаемого способа следует назвать способ [3] при котором образцы ядерного горючего облучаются на ускорителе Ван-де-Граафа с тритиевой мишенью прерывистым потоком нейтронов с энергией 14 МэВ и измеряется полное число запаздывающих нейтронов, а также измеряется кривая спада запаздывающих нейтронов во времени без выбора интервалов времен облучения и измерения вторичных нейтронов.
отбор проб на местности с последующей радиохимической обработкой и регистрацией α -излучения в лаборатории на спектрометрической аппаратуре [1]
импульсное облучение водных растворов делящихся элементов с измерением потока запаздывающих нейтронов деления [2]
отбор проб ядерного горючего и облучение их на ускорителе с измерением временного хода запаздывающих нейтронов [3]
В качестве прототипа предлагаемого способа следует назвать способ [3] при котором образцы ядерного горючего облучаются на ускорителе Ван-де-Граафа с тритиевой мишенью прерывистым потоком нейтронов с энергией 14 МэВ и измеряется полное число запаздывающих нейтронов, а также измеряется кривая спада запаздывающих нейтронов во времени без выбора интервалов времен облучения и измерения вторичных нейтронов.
Для тех случаев, когда заведомо известно, что облучаемые образцы содержат делящиеся материалы и речь идет об измерении их концентрации и идентификации изотопного состава, этот метод дает решение задачи. Однако он не годится для проведения экспрессного обнаружения возможного содержания делящихся материалов на местности или в пунктах контроля скрытого содержания делящихся материалов ввиду: а) громоздкости необходимого оборудования, б) отсутствия оптимального выбора времен облучения образца и интервала времени последующих измерений вторичных запаздывающих нейтронов, который необходим как для максимального повышения чувствительности метода к малым количествам радиоактивных загрязнений, так и в целях снижения требований к защите персонала соответствующей мобильной аппаратуры.
Сущность данного изобретения состоит в разработке экспрессного метода обнаружения делящихся элементов (урана, плутония, америция и других) путем облучения как соответствующих участков почвы, так и перевозимого через пункты таможенного контроля багажа или размещенных на складе контейнеров импульсным или прерывистым потоком быстрых (с энергией 1 МэВ и более) или тепловых нейтронов и регистрации возникающих за счет вынужденного деления запаздывающих нейтронов нейтронных счетчиками. При этом:
для обнаружения урана-235 или плутония-239 используется процесс деления, вызываемый тепловыми нейтронами, сечения которого, соответственно, составляют 586 и 748 барн [4]
для обнаружения урана-238 или плутония-238 облучение должно проводиться прямым потоком быстрых нейтронов.
для обнаружения урана-235 или плутония-239 используется процесс деления, вызываемый тепловыми нейтронами, сечения которого, соответственно, составляют 586 и 748 барн [4]
для обнаружения урана-238 или плутония-238 облучение должно проводиться прямым потоком быстрых нейтронов.
Оба эти метода могут быть реализованы в одной установке.
Основой для оптимального выбора времен облучения и измерения является наличие наиболее удобной для анализа нейтронной активности компоненты осколков деления с полупериодом распада 22,7 сек, на которую приходится 20-30% всех запаздывающих нейтронов [5] а также существование наведенной в окружающей среде нейтронной активности с периодом полураспада 4, 5 сек. обусловленное наличием в ней кислорода [6] Поэтому оптимальным следует считать интервал измерений, начиная от 10-15 и до 7-100 сек после прекращения импульса нейтронов от источника и время облучения в каждом нейтронном импульсе 30-50 сек. Это вытекает из анализа приведенных ниже результатов проведенной нами экспериментальной работы в условиях, близких к условиям полевых измерений. Действительно, интервал времен облучения 30-80 сек. должен быть сравним с периодом распада выделяемой компоненты, чтобы не подвергать персонал установки излишнему действию наведенной генератором нейтронов активности и не потерять при этом заметной части потока запаздывающих нейтронов от выбранной нами характерной компоненты. А для улучшения соотношения между эффектом и фоном интервал времени измерений должен заметно превышать характерный для фонового эффекта от кислорода окружающей среды 4, 5 сек (хотя последний и может несколько снижать наблюдаемый период полураспада компоненты, выбранной в качестве индикатора наличия делящихся материалов).
Чувствительность предлагаемого метода определяется уровнем нейтронного фона nф, который должен измеряться до начала нейтронного облучения. Критерием обнаружения делящихся материалов является превышение над фоном на три и более статистических ошибки измерения 
Нами была проведена экспериментальная проверка метода с раствором, содержащим 19 г естественного урана, с целью определения его чувствительности. Для измерений использовался генератор нейтронов с энергией 14 МэВ при интенсивности 1011 н/сек. Детектором нейтронов служили счетчики тепловых нейтронов (соединенные параллельно 7 счетчиков типа СНМ-20), окруженные полиэтиленом.
Нами была проведена экспериментальная проверка метода с раствором, содержащим 19 г естественного урана, с целью определения его чувствительности. Для измерений использовался генератор нейтронов с энергией 14 МэВ при интенсивности 1011 н/сек. Детектором нейтронов служили счетчики тепловых нейтронов (соединенные параллельно 7 счетчиков типа СНМ-20), окруженные полиэтиленом.
Типичные кривые временного хода потока запаздывающих нейтронов представлены на чертеже. На нем по вертикали отложена (в логарифмическом масштабе) скорость счета регистрируемых запаздывающих нейтронов, по горизонтали время измерений после окончания импульса облучения. На чертеже (а) представлены данные за полное время измерений, на чертеже (б) в увеличенном масштабе начальный участок измерений, где проявляются другие компоненты распада, в том числе связанные с присутствием кислорода в окружающем среде. Обозначения: х скорость счета за вычетом фона, с ошибками, о скорость счета за вычетом фона и основной компоненты деления урана.
Естественный фон в наших условиях обычно составлял 1-3 импульса в минуту. Такой уровень фона позволяет установить присутствие не менее 0,1 г урана-235 или плутония-239 на расстоянии порядка 30 см за 1 минуту. В пересчете на общую массу подвергаемого облучению участка грунта это приводит к оценке обнаруживаемых удельных концентраций урана-235 или плутония-239 на уровне порядка 10-6 г/г. За счет небольшого усовершенствования аппаратуры (увеличение числа нейтронных счетчиков и использование счетчиков с эффективностью регистрации близкой к 1), а также увеличения общей длительности облучения и измерений до 10 минут чувствительность метода можно довести до 10-8 г/г, что соответствует концентрации делящегося элемента в водном растворе 0,01 мг/литр.
Литература
1. Лебедев А.И. и др. Атомная энергия т. 4.72, N 6, с. 593-599, 1992.
1. Лебедев А.И. и др. Атомная энергия т. 4.72, N 6, с. 593-599, 1992.
2. Фролов В.В. Ядерно-физические методы контроля делящихся веществ. М. Атомиздат, с. 62-63. 1976.
3. Косолапов М.Г. Хабахпашев А.Г. Центр Э.М. Авторское свидетельство N 439740 от 31.05.61.
4. Бекурин, Виртц К. Нейтронная физика, Атомиздат. с. 430, 1968.
5. Таблицы физических величин. Справочник под ред. Кикоина И.К. М. Атомиздат. 1976.
6. Menlove H.O. Augustson W.N. Henry S.N. Nucl.Sci and Eng. V. 40, N1, p. 136-138, 1979.
Claims (1)
- Способ обнаружения делящихся материалов, заключающийся в облучении объекта исследования импульсным потоком нейтронов, регистрации вторичных запаздывающих нейтронов после прекращения импульса нейтронов и проведении временного анализа интенсивности запаздывающих нейтронов, отличающийся тем, что осуществляют облучение объекта импульсным потоком нейтронов от источника с длительностью импульса 30 60 с, проводят временной анализ интенсивности запаздывающих нейтронов в интервале времен запаздывания от 10 15 до 70 -100 с с вычитанием фона и по наличию компоненты запаздывающих нейтронов со временем полураспада (23 ± 1) c судят о наличии и содержании делящихся элементом в данном объекте.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94020227A RU2082156C1 (ru) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | Способ обнаружения делящихся материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94020227A RU2082156C1 (ru) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | Способ обнаружения делящихся материалов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94020227A RU94020227A (ru) | 1996-04-10 |
| RU2082156C1 true RU2082156C1 (ru) | 1997-06-20 |
Family
ID=20156630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94020227A RU2082156C1 (ru) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | Способ обнаружения делящихся материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2082156C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8232530B2 (en) | 2007-03-05 | 2012-07-31 | Icx Technologies Gmbh | Solid state neutron detector |
-
1994
- 1994-06-01 RU RU94020227A patent/RU2082156C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Фролов В.В. Ядерно-физические методы контроля делящихся веществ. - М.: Атомиздат, 1976, c.62 и 63. 2. Авторское свидетельство СССР N 439740, кл. G 01 N 23/00, 1974. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8232530B2 (en) | 2007-03-05 | 2012-07-31 | Icx Technologies Gmbh | Solid state neutron detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94020227A (ru) | 1996-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Apollonio et al. | Search for neutrino oscillations on a long base-line at the CHOOZ nuclear power station | |
| US4483816A (en) | Apparatus and method for quantitative assay of generic transuranic wastes from nuclear reactors | |
| US4497768A (en) | Apparatus and method for quantitatively evaluating total fissile and total fertile nuclide content in samples | |
| CN111638540B (zh) | 放射性惰性气体的测量装置、方法、设备及存储介质 | |
| Walton et al. | Measurements of UF6 cylinders with portable instruments | |
| US20050135536A1 (en) | Process and device for analysis of radioactive objects | |
| Krinninger et al. | Pulsed neutron method for non-destructive and simultaneous determination of the 235U and 239Pu contents of irradiated and non-irradiated reactor fuel elements | |
| Caldwell et al. | Apparatus and method for quantitative assay of generic transuranic wastes from nuclear reactors | |
| RU2082156C1 (ru) | Способ обнаружения делящихся материалов | |
| US4510117A (en) | Apparatus for in situ determination of burnup, cooling time and fissile content of an irradiated nuclear fuel assembly in a fuel storage pond | |
| Delarue et al. | Localization of nuclear materials in large concrete radioactive waste packages using photofission delayed gamma rays | |
| Anspaugh | In situ methods for quantifying specific radionuclides | |
| Saleh et al. | Determination of uranium concentration in urine of workers in an Iraqi phosphate mine and fertilizer plants | |
| Shin et al. | Fast-neutron multiplicity counter for the detection of diversion scenarios | |
| Boulyga et al. | Nuclear track radiography of “hot” aerosol particles | |
| Park et al. | Experimental comparison of uranium enrichment measurement methods | |
| Batyaev et al. | Active Neutron Monitoring of Nuclear Fuel Cycle Fissile Materials | |
| Nikolaev | Solid-state track detectors in radiometry, isotope analysis, and radiography | |
| GB973322A (en) | Method of and equipment for the non-destructive testing of steel products | |
| Rahon | Areg Danagoulian | |
| Mumba et al. | Uranium and thorium analyses by delayed fission neutron counting technique using a small neutron generator | |
| Ragan et al. | Nondestructive assay of subassemblies of various spent or fresh fuels by active neutron interrogation | |
| Bondarenko et al. | Determination of fluorine by deuteron activation | |
| Inn et al. | Radioactivity standards for environmental monitoring. II | |
| Kerr et al. | The determination of boron in sedimentary rocks by neutron irradiation and prompt γ-ray spectrometry |