RU2445646C2 - Working medium for thermoluminescent nuetron detector - Google Patents
Working medium for thermoluminescent nuetron detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445646C2 RU2445646C2 RU2008124063/28A RU2008124063A RU2445646C2 RU 2445646 C2 RU2445646 C2 RU 2445646C2 RU 2008124063/28 A RU2008124063/28 A RU 2008124063/28A RU 2008124063 A RU2008124063 A RU 2008124063A RU 2445646 C2 RU2445646 C2 RU 2445646C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoluminescent
- naf
- tsl
- lif
- working substance
- Prior art date
Links
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области дозиметрии нейтронного излучения и может быть пригодно для стационарного контроля плотности потока и флюенсов нейтронов в активной зоне ядерных реакторов, для периодического контроля доз нейтронного облучения реакторных конструкционных материалов для решения задач радиационного материаловедения, связанных с контролем доз внутриреакторного облучения испытуемых изделий и материалов, пригодно для использования в качестве детекторов сопровождения изделий и материалов медицинского назначения, подлежащих стерилизации в ядерном реакторе, в качестве датчиков для стационарных и аварийных систем контроля ядерных реакторов атомных электростанций, для высокотемпературных измерений флюенса нейтронов стационарных, транспортных и импульсных ядерных реакторов, а также для высокотемпературных измерений флюенсов нейтронов в сверхглубоких скважинах.The invention relates to the field of neutron radiation dosimetry and may be suitable for stationary monitoring of neutron flux density and fluences in the core of nuclear reactors, for periodic monitoring of neutron doses of reactor structural materials for solving radiation science problems associated with dose control of in-reactor radiation of tested products and materials suitable for use as detectors for tracking medical products and materials, subject to sterilization in a nuclear reactor, as sensors for stationary and emergency control systems for nuclear reactors of nuclear power plants, for high-temperature measurements of the neutron fluence of stationary, transport and pulsed nuclear reactors, as well as for high-temperature measurements of neutron fluences in superdeep boreholes.
Известно рабочее вещество для термолюминесцентного детектора рентгеновского излучения и электронов на основе кристаллов LiF:U,Cu, LiF:U,Sr, NaF:U,Sr и способ его получения [А.И.Слесарев, А.А.Жамангулов, М.М.Кидибаев, В.С.Кортов, Б.В.Шульгин / Термостимулированная экзоэлектронная эмиссия кристаллов фторидов лития и натрия, активированных ураном // Письма в ЖТФ, 2000, том 20, вып.9, с.60-62]. В этих кристаллах, имеющих составы LiF:U,Cu, LiF:U,Sr, NaF:U,Sr и выращенных из расплава по способу Киропулоса, после облучения электронами или рентгеновским излучением, наряду с термостимулированной экзоэлектронной эмиссией (ТСЭЭ), наблюдалась при примерно одних и тех же температурах и термостимулированная люминесценция (ТСЛ) с наиболее высокотемпературными пиками при 610К (337°С) и 714К (441°С) для LiF:U,Cu; при 699К (426°С) и 737К (464°С) для LiF:U,Sr. Для NaF:U,Sr наиболее высокотемпературный пик обнаружен при 702К (429°С). Однако для известных рабочих веществ для термолюминесцентной дозиметрии с составами LiF:U,Cu, LiF:U,Sr, NaF:U,Sr сведения об их возможных термолюминесцентных свойствах после нейтронного облучения отсутствуют. Кроме того, обнаруженные пики ТСЛ для известных рабочих веществ для термолюминесцентных детекторов расположены при недостаточно высоких температурах не выше 464°С, так что известные рабочие вещества не пригодны для высокотемпературной (с требуемыми пиками ТСЛ при температуре более >500°С) дозиметрии флюенсов нейтронов ядерного реактора.Known working substance for a thermoluminescent detector of x-rays and electrons based on crystals of LiF: U, Cu, LiF: U, Sr, NaF: U, Sr and the method of its production [A.I.Slesarev, A.A. Zhamangulov, M.M. .Kidibaev, V.S. Kortov, B.V. Shulgin / Thermostimulated exoelectronic emission of lithium and sodium fluoride crystals activated by uranium // Letters in ZhTF, 2000, volume 20, issue 9, p.60-62]. In these crystals having the compositions LiF: U, Cu, LiF: U, Sr, NaF: U, Sr and grown from a melt according to the Kyropoulos method, after irradiation with electrons or x-rays, along with thermally stimulated exoelectronic emission (TSEE), was observed at approximately the same temperatures and thermally stimulated luminescence (TSL) with the highest temperature peaks at 610K (337 ° C) and 714K (441 ° C) for LiF: U, Cu; at 699K (426 ° C) and 737K (464 ° C) for LiF: U, Sr. For NaF: U, Sr, the highest temperature peak was detected at 702K (429 ° С). However, for known working substances for thermoluminescent dosimetry with the compositions LiF: U, Cu, LiF: U, Sr, NaF: U, Sr, there is no information on their possible thermoluminescent properties after neutron irradiation. In addition, the detected TSL peaks for known working substances for thermoluminescent detectors are located at insufficiently high temperatures of no higher than 464 ° C, so the known working substances are not suitable for high-temperature (with the required TSL peaks at temperatures> 500 ° C) dosimetry of nuclear neutron fluences the reactor.
Известны рабочие вещества для термолюминесцентной дозиметрии электронного излучения на основе кристаллов NaF, а именно NaF:U, NaF:Sr, NaF:Cu, NaF:Pb, NaF:U, NaF:U,Ti и NaF:U,Cr [M.M.Kidibaev, B.K.Dzholdoshov, T.S.Koroleva, A.I.Slesarev, B.V.Shulgin, V.Yu.Ivanov, A.N.Tcherepanov, Ch.Pedrini, K.Lebbou / TSEE (and TSL) of NaU-U,Me compounds after electron beam irradiation // Проблемы спектроскопии и спектрометрии: межвуз. сб. науч. тр. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. Вып.23. С.187-192]. Однако для всех вышеперечисленных известных рабочих веществ термолюминесцентных детекторов электронного излучения пики ТСЛ расположены при температурах, недостаточно высоких для обеспечения высокотемпературных измерений доз излучения. Например, для NaF-U наблюдается 11 пиков ТСЛ, но самый высокотемпературный зафиксирован при 736К (463°С). Однако о возможности их применения для дозиметрии нейтронов в известном источнике не упоминается, поскольку сведений о чувствительности этих составов к нейтронам не имеется.Known working substances for thermoluminescent dosimetry of electron radiation based on NaF crystals, namely NaF: U, NaF: Sr, NaF: Cu, NaF: Pb, NaF: U, NaF: U, Ti and NaF: U, Cr [MMKidibaev, BK Dzholdoshov, TSKoroleva, AISlesarev, BVShulgin, V.Yu. Ivanov, ANTcherepanov, Ch. Pedrini, K.Lebbou / TSEE (and TSL) of NaU-U, Me compounds after electron beam irradiation // Problems of spectroscopy and spectrometry: interuniversity. Sat scientific tr Ekaterinburg: USTU-UPI, 2005. Issue 23. S.187-192]. However, for all of the known working substances of thermoluminescent electron radiation detectors listed above, TSL peaks are located at temperatures not high enough to provide high-temperature radiation dose measurements. For example, 11 TSL peaks are observed for NaF-U, but the highest temperature is recorded at 736K (463 ° C). However, the possibility of their use for neutron dosimetry is not mentioned in a known source, since there is no information on the sensitivity of these compounds to neutrons.
Известны спектры поглощения и спектры импульсной катодолюминесценции составов LiF, LiF:Sc, LiF:U, NaF, NaF:Eu, NaF:Sr, NaF:Yb, NaF:0,01%U, NaF:0.1%U, NaF:U,Ti, облученных нейтронами с реактора с флюенсом 1016 см-2 [B.V.Shulgin, V.Yu.Ivanov, A.N.Tcherepanov, V.L.Petrov, A.V.Anipko, F.G.Neshov, M.M.Kidibaev, T.S.Koroleva, V.I.Solomonov, O.A.Kaigorodova / Neutron, ion and electron induced defects in activated LiF and NaF srugle crystals // phys.stat.sol. (c) vol.4, №3, 1126-1129 (2007)]. Однако в известном источнике нет даже упоминания о термолюминесцентных свойствах этих составов после облучения их нейтронами и о возможности использования этих составов в качестве рабочих веществ для термолюминесцентных детекторов.The absorption spectra and pulsed cathodoluminescence spectra of the compositions LiF, LiF: Sc, LiF: U, NaF, NaF: Eu, NaF: Sr, NaF: Yb, NaF: 0.01% U, NaF: 0.1% U, NaF: U, are known. Ti irradiated by neutrons from a reactor with a fluence of 10 16 cm -2 [BVShulgin, V.Yu. Ivanov, ANTcherepanov, VLPetrov, AVAnipko, FGNeshov, MMKidibaev, TSKoroleva, VISolomonov, OAKaigorodova / Neutron, ion and electron induced in srugle crystals // phys.stat.sol. (c) vol. 4, No. 3, 1126-1129 (2007)]. However, the well-known source does not even mention the thermoluminescent properties of these compounds after irradiation with neutrons and the possibility of using these compounds as working substances for thermoluminescent detectors.
Известно рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов на основе 6LiF (с обогащением по изотопу 6Li) - это термолюминесцентный детектор TLD-700 [Horowitz Y.S et. al. Limitation of the paired LiF TLD 600, 700 technique for the estimation of gamma ray dose in mixed n-γ radiation fields: the effect of thermal neutrons. - Nucl. Instr. and Methods, 1970. V.160, p.317-320]. Однако известный детектор TLD-700 предназначен для регистрации только тепловых нейтронов (ядерная реакция 6Li(n, α)3H). Он является почти идеальным детектором тепловых нейтронов для задач персональной дозиметрии. Однако он не применяется для внутриреакторной дозиметрии, поскольку в спектре нейтронов деления доминируют быстрые нейтроны. Известные рабочие вещества TLD-600, TLD-700 непригодны для высокотемпературной (с требуемыми пиками ТСЛ при температуре >500°С) дозиметрии нейтронов, поскольку их рабочие пики ТСЛ расположены при Т<350°С.A working substance is known for a 6 LiF-based thermoluminescent neutron detector (with 6 Li isotope enrichment) —this is a TLD-700 thermoluminescent detector [Horowitz YS et. al. Limitation of the paired LiF TLD 600, 700 technique for the assessment of gamma ray dose in mixed n-γ radiation fields: the effect of thermal neutrons. - Nucl. Instr. and Methods, 1970. V.160, p.317-320]. However, the well-known TLD-700 detector is designed to detect only thermal neutrons (nuclear reaction 6 Li (n, α) 3 H). It is an almost ideal thermal neutron detector for personal dosimetry. However, it is not used for on-line dosimetry, since fast neutrons dominate in the fission neutron spectrum. Known working substances TLD-600, TLD-700 are not suitable for high-temperature (with the required TSL peaks at a temperature> 500 ° C) neutron dosimetry, since their working TSL peaks are located at T <350 ° C.
Известны рабочие вещества для термолюминесцентных детекторов тепловых нейтронов на основе фторидных и оксидных систем [И.X.Шавер, В.Г.Кронгауз / Термолюминесцентный метод дозиметрии нейтронов // Люминесцентные приемники и преобразователи ионизирующего излучения. Новосибирск. Наука. Сибирское отделение. 1985. С.61-72; Oberhofer M., Jaspert J./ Radiation Dosimeter. - G.B. Patent №1180246, 1970. MPK G01T - 1/100]. Это составы на основе LiF, 6LiF, 7LiF, Li2B4O7-Mn, LiF-Mg,Ti, CuSO4-Tm, CaF2-Mn, CaF2-Dy, CaF2 природный, ВеО, Mg2SiO4-Tb, Аl2О3, стекла, Na4P2O7-Dy и LiF-LiH no G.B.Patent. Однако для известных рабочих веществ для термолюминесцентных детекторов (ТЛД) нейтронов пики ТСЛ обнаружены при невысоких температурах - ниже 350°С. Это удобно для персональной дозиметрии, однако такие детекторы непригодны для высокотемпературных измерений флюенсов нейтронов. Они непригодны для использования в качестве ТЛД детекторов с длительным (годы) сроком хранения дозиметрической информации при повышенных температурах (аварийный режим) хранения детекторов. Они непригодны для измерения флюенсов нейтронов в сверхглубоких скважинах при рабочих температурах в скважинах от 400°С и выше.Known working substances for thermoluminescent thermal neutron detectors based on fluoride and oxide systems [I.X. Shaver, V. G. Krongauz / Thermoluminescent method of neutron dosimetry // Luminescent receivers and converters of ionizing radiation. Novosibirsk The science. Siberian branch. 1985. S. 61-72; Oberhofer M., Jaspert J. / Radiation Dosimeter. - GB Patent No. 1180246, 1970. MPK G01T - 1/100]. These are compositions based on LiF, 6 LiF, 7 LiF, Li 2 B 4 O 7 -Mn, LiF-Mg, Ti, CuSO 4 -Tm, CaF 2 -Mn, CaF 2 -Dy, CaF 2 natural, BeO, Mg 2 SiO 4 -Tb, Al 2 O 3 , glass, Na 4 P 2 O 7 -Dy and LiF-LiH no GBPatent. However, for known working substances for thermoluminescent neutron detectors (TLDs), TSL peaks were detected at low temperatures — below 350 ° C. This is convenient for personal dosimetry, but such detectors are unsuitable for high-temperature measurements of neutron fluences. They are unsuitable for use as TLD detectors with a long (years) shelf life of dosimetric information at elevated temperatures (emergency mode) of storage of detectors. They are unsuitable for measuring neutron fluences in superdeep wells at operating temperatures in the wells of 400 ° C and above.
Наиболее близким к заявляемому является рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов на основе кристаллов NaF:U [Б.В.Шульгин, И.И.Мильман, А.В.Кружалов, А.Н.Черепанов, Ю.Ю.Упорова, М.М.Кидибаев, Т.С.Королева / О термолюминесценции кристаллов NaF:U, облученных реакторными нейтронами // Проблемы спектроскопии и спектрометрии: межвуз. сб. науч. тр. Екатеринбург. УГТУ-УПИ. 2008. Вып.24. С.161-164]. Исследуемые в этой работе кристаллы NaF:U были получены методом Киропулоса в платиновом тигле на воздухе, содержание урана составляло 0,01 мол.%, примесь урана вводилась в шихту в виде нитрида урана UO2(NO3)2. Однако известное рабочее вещество для термолюминесцентной дозиметрии нейтронов имеет недостаточно высокотемпературный пик ТСЛ, который для кристаллов NaF:U зафиксирован при ~350-375°С, то есть кристаллы NaF:U непригодны для высокотемпературной (с требуемыми пиками ТСЛ при температурах >500°С) дозиметрии нейтронов. Кроме того, недостатком известного рабочего вещества для термолюминесцентного детектора нейтронов на основе кристаллов NaF:U является низкая интенсивность его рабочего пика ТСЛ и, соответственно, пониженная чувствительность к нейтронам.Closest to the claimed is a working substance for a thermoluminescent neutron detector based on NaF: U crystals [B.V. Shulgin, I.I. Milman, A.V. Kruzhalov, A.N. Cherepanov, Yu.Yu. Uporova, M. M. Kidibaev, T. S. Koroleva / On the thermoluminescence of NaF: U crystals irradiated by reactor neutrons // Problems of spectroscopy and spectrometry: interuniversity. Sat scientific tr Yekaterinburg. USTU-UPI. 2008. Issue 24. S.161-164]. The NaF: U crystals studied in this work were obtained by the Kyropoulos method in a platinum crucible in air, the uranium content was 0.01 mol%, and an admixture of uranium was introduced into the charge in the form of uranium nitride UO 2 (NO 3 ) 2 . However, the known working substance for thermoluminescent dosimetry of neutrons does not have a sufficiently high temperature TSL peak, which is fixed for NaF: U crystals at ~ 350-375 ° C, that is, NaF: U crystals are unsuitable for high temperature (with the required TSL peaks at temperatures> 500 ° C) dosimetry of neutrons. In addition, a disadvantage of the known working substance for a thermoluminescent neutron detector based on NaF: U crystals is the low intensity of its working peak TSL and, consequently, reduced sensitivity to neutrons.
Задачей изобретения является разработка рабочего вещества для термолюминесцентного детектора нейтронов с повышенной чувствительностью, устойчивого к высоким флюенсам нейтронов, пригодного для эксплуатации в активной зоне ядерного реактора в качестве дозиметра нейтронов, а также пригодного для длительного (в течение нескольких лет) хранения дозиметрической информации, то есть обладающего более интенсивным более высокотемпературным рабочим пиком ТСЛ, и как следствие, более высокой чувствительностью к нейтронам, нежели известное рабочее вещество.The objective of the invention is to develop a working substance for a thermoluminescent neutron detector with increased sensitivity, resistant to high neutron fluences, suitable for use in the core of a nuclear reactor as a neutron dosimeter, and also suitable for long-term (for several years) storage of dosimetric information, i.e. possessing a more intense higher-temperature working peak of TSL, and as a result, higher sensitivity to neutrons than the well-known slave Others stuff.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов, содержащие ингредиенты: NaF, UO2(NO3)2, дополнительно содержит фторид лития, фторид скандия и фторид меди при следующем соотношении ингредиентов (мол%): LiF 99,887-99,988, NaF 0,0005-0,002, UO2(NO3)2 0,006-0,01, ScF3 0,005-0,1, CuF2 0,0005-0,001.The problem is solved due to the fact that the proposed working substance for a thermoluminescent neutron detector, containing the ingredients: NaF, UO 2 (NO 3 ) 2 , additionally contains lithium fluoride, scandium fluoride and copper fluoride in the following ratio of ingredients (mol%): LiF 99.887 -99.988, NaF 0.0005-0.002, UO 2 (NO 3 ) 2 0.006-0.01, ScF 3 0.005-0.1, CuF 2 0.0005-0.001.
Суть изобретения заключается в том, что предлагаемое рабочее вещество на основе NaF:U дополнительно содержит ингредиенты LiF, ScF3, CuF2, при определенном соотношении которых предлагаемое рабочее вещество имеет высокоинтенсивный высокотемпературный рабочий пик ТСЛ при 520-525°С, интенсивность которого превышает интенсивность пика ТСЛ известного рабочего вещества на основе NaF:U в десятки раз.The essence of the invention lies in the fact that the proposed working substance based on NaF: U additionally contains the ingredients LiF, ScF 3 , CuF 2 , at a certain ratio of which the proposed working substance has a high-intensity high-temperature working peak TSL at 520-525 ° C, the intensity of which exceeds the intensity peak TSL known working substance based on NaF: U tens of times.
Пример 1. Рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов, имеющее состав (мол.%): LiF 99,887, NaF 0,002, UO2(NO3)2 0,01, ScF3 0,1, CuF2 0,001.Example 1. A working substance for a thermoluminescent neutron detector having a composition (mol.%): LiF 99.887, NaF 0.002, UO 2 (NO 3 ) 2 0.01, ScF 3 0.1, CuF 2 0.001.
Для получения рабочего вещества смесь исходных ингредиентов тщательно перемешивают, расплавляют в платиновом тигле и из нее выращивают рабочее вещество в виде монокристалла методом Киропулоса на воздухе.To obtain a working substance, the mixture of the starting ingredients is thoroughly mixed, melted in a platinum crucible, and the working substance is grown from it in the form of a single crystal by the Kyropoulos method in air.
Выращенный монокристалл раскалывают на пластинки-таблетки. Полученное рабочее вещество для термолюминесцентного детектора применяют в виде пластинок-таблеток (диаметр 5 мм, толщина 1 мм). При облучении рабочего вещества быстрыми нейтронами спектра деления (нейтронами активной зоны ядерного реактора) до флюенса 1016 см-2 в нем запасается светосумма. После хранения рабочего вещества в течение двух лет при его нагревании (при скорости нагрева 1,99°С/с) была высвечена запасенная при облучении нейтронами светосумма в виде термостимулированной люминесценции с рабочим пиком ТСЛ при температуре 520-525°С, фиг.1. В кривых термовысвечивания наблюдается также слабый пик ТСЛ при 170°С, однако его интенсивность не превышает 5% от интенсивности основного рабочего пика ТСЛ. Для предлагаемого рабочего вещества для термолюминесцентного детектора нейтронов интенсивность основного пика ТСЛ при 520-525°С превышает интенсивность пика ТСЛ для прототипа в десятки раз.The grown single crystal is split into tablet tablets. The obtained working substance for the thermoluminescent detector is used in the form of tablet plates (diameter 5 mm, thickness 1 mm). When the working substance is irradiated with fast neutrons of the fission spectrum (neutrons in the core of a nuclear reactor) to a fluence of 10 16 cm -2 , the light sum is stored in it. After storage of the working substance for two years when it was heated (at a heating rate of 1.99 ° C / s), the light sum stored during neutron irradiation in the form of thermally stimulated luminescence with a working peak of TSL at a temperature of 520-525 ° C was highlighted, Fig. 1. In the thermal emission curves, a weak TSL peak is also observed at 170 ° С; however, its intensity does not exceed 5% of the intensity of the main working peak of TSL. For the proposed working substance for a thermoluminescent neutron detector, the intensity of the main TSL peak at 520-525 ° C exceeds the intensity of the TSL peak for the prototype tens of times.
Пример 2. Рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов, имеющее состав (мол.%): LiF 99,988, NaF 0,0005, UO2(NO3)2 0,006, ScF3 0,005, CuF2 0,0005.Example 2. A working substance for a thermoluminescent neutron detector having a composition (mol.%): LiF 99.988, NaF 0.0005, UO 2 (NO 3 ) 2 0.006, ScF 3 0.005, CuF 2 0.0005.
Для получения рабочего вещества смесь исходных ингредиентов тщательно перемешивают, расплавляют в платиновом тигле и из нее выращивают рабочее вещество в виде монокристалла методом Киропулоса на воздухе.To obtain a working substance, the mixture of the starting ingredients is thoroughly mixed, melted in a platinum crucible, and the working substance is grown from it in the form of a single crystal by the Kyropoulos method in air.
Выращенный монокристалл раскалывают на пластинки-таблетки. Полученное рабочее вещество для термолюминесцентного детектора применяют в виде кристаллических пластинок-таблеток (диаметр 5 мм, толщина 1 мм). При облучении рабочего вещества быстрыми нейтронами спектра деления (нейтронами активной зоны ядерного реактора) до флюенса 2·1016 см-2 в нем запасается светосумма. После хранения рабочего вещества в течение двух лет при его нагревании была высвечена запасенная при облучении нейтронами светосумма в виде термостимулированной люминесценции с основным пиком ТСЛ при температуре 520-525°С. Вид кривых ТСЛ соответствует виду кривых ТСЛ, приведенных в Примере 1, фиг.1. Скорость нагрева рабочего вещества в Примере 2 и далее такая же, как и в Примере 1: 1,99°С/с. Наблюдается также слабый пик ТСЛ при 170°С, однако его интенсивность не превышает 5% от интенсивности основного рабочего пика ТСЛ. Для предлагаемого рабочего вещества для термолюминесцентного детектора нейтронов интенсивность основного пика ТСЛ при 520-525°С превышает интенсивность пика ТСЛ для прототипа в десятки раз.The grown single crystal is split into tablet tablets. The obtained working substance for a thermoluminescent detector is used in the form of crystalline plate-tablets (diameter 5 mm, thickness 1 mm). When the working substance is irradiated with fast neutrons in the fission spectrum (neutrons in the core of a nuclear reactor) to a fluence of 2 · 10 16 cm -2 , the light sum is stored in it. After storage of the working substance for two years, when it was heated, the light sum stored in neutron irradiation was displayed in the form of thermally stimulated luminescence with the main TSL peak at a temperature of 520-525 ° C. The type of TSL curves corresponds to the type of TSL curves shown in Example 1, Fig. 1. The heating rate of the working substance in Example 2 and further is the same as in Example 1: 1.99 ° C / s. A weak TSL peak is also observed at 170 ° С; however, its intensity does not exceed 5% of the intensity of the main working TSL peak. For the proposed working substance for a thermoluminescent neutron detector, the intensity of the main TSL peak at 520-525 ° C exceeds the intensity of the TSL peak for the prototype tens of times.
Пример 3. Рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов, имеющее состав (мол%): LiF 99,948, NaF 0,001, UO2(NO3)2 0,01, ScF3 0,04, CuF2 0,001.Example 3. A working substance for a thermoluminescent neutron detector having a composition (mol%): LiF 99.948, NaF 0.001, UO 2 (NO 3 ) 2 0.01, ScF 3 0.04, CuF 2 0.001.
Для получения рабочего вещества смесь исходных ингредиентов тщательно перемешивают, расплавляют в платиновом тигле и из нее выращивают рабочее вещество в виде монокристалла методом Киропулоса на воздухе.To obtain a working substance, the mixture of the starting ingredients is thoroughly mixed, melted in a platinum crucible, and the working substance is grown from it in the form of a single crystal by the Kyropoulos method in air.
Выращенный монокристалл раскалывают на пластинки-таблетки. Полученное рабочее вещество для термолюминесцентного детектора применяют в виде кристаллических пластинок-таблеток (диаметр 5 мм, толщина 1 мм). При облучении рабочего вещества быстрыми нейтронами спектра деления (нейтронами активной зоны ядерного реактора) до флюенса 8·1016 см-2 в нем запасается светосумма. После хранения рабочего вещества в течение двух лет при его нагревании была высвечена запасенная при облучении нейтронами светосумма в виде термостимулированной люминесценции с основным рабочим пиком ТСЛ при температуре 520-525°С. Вид кривых ТСЛ для этого состава соответствует виду кривых ТСЛ, приведенных в Примере 1, фиг.1. Для предлагаемого рабочего вещества для термолюминесцентного детектора нейтронов интенсивность основного рабочего пика ТСЛ при 520-525°С превышает интенсивность пика ТСЛ для прототипа в десятки раз.The grown single crystal is split into tablet tablets. The obtained working substance for a thermoluminescent detector is used in the form of crystalline plate-tablets (diameter 5 mm, thickness 1 mm). When the working substance is irradiated with fast neutrons in the fission spectrum (neutrons in the active zone of a nuclear reactor) to a fluence of 8 · 10 16 cm -2 , the light sum is stored in it. After storage of the working substance for two years, when it was heated, the light sum stored in neutron irradiation was displayed in the form of thermally stimulated luminescence with the main working peak of TSL at a temperature of 520-525 ° C. The type of TSL curves for this composition corresponds to the type of TSL curves shown in Example 1, figure 1. For the proposed working substance for a thermoluminescent neutron detector, the intensity of the main working peak TSL at 520-525 ° C exceeds the intensity of the peak TSL for the prototype tens of times.
Пример 4. Рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов, имеющее состав (мол%): NaF 99,948, LiF 0,001, UO2(NO3)2 0,01, ScF3 0,04, CuF2 0,001.Example 4. A working substance for a thermoluminescent neutron detector having a composition (mol%): NaF 99.948, LiF 0.001, UO 2 (NO 3 ) 2 0.01, ScF 3 0.04, CuF 2 0.001.
Для получения рабочего вещества смесь исходных ингредиентов тщательно перемешивают, расплавляют в платиновом тигле и из нее выращивают рабочее вещество в виде монокристалла методом Киропулоса на воздухе.To obtain a working substance, the mixture of the starting ingredients is thoroughly mixed, melted in a platinum crucible, and the working substance is grown from it in the form of a single crystal by the Kyropoulos method in air.
Выращенный монокристалл раскалывают на пластинки-таблетки. Полученное рабочее вещество для термолюминесцентного детектора применяют в виде кристаллических пластинок-таблеток (диаметр 5 мм, толщина 1 мм). При облучении рабочего вещества быстрыми нейтронами спектра деления (нейтронами активной зоны ядерного реактора) до флюенса 1016 см-2 в них запасается светосумма. После хранения рабочего вещества в течение двух лет при его нагревании была высвечена запасенная при облучении нейтронами светосумма в виде термостимулированной люминесценции с основным рабочим пиком ТСЛ при температуре 450-520°С, однако его интенсивность была очень низкой, на уровне интенсивности пиков ТСЛ прототипа.The grown single crystal is split into tablet tablets. The obtained working substance for a thermoluminescent detector is used in the form of crystalline plate-tablets (diameter 5 mm, thickness 1 mm). When the working substance is irradiated with fast neutrons of the fission spectrum (neutrons in the core of a nuclear reactor) to a fluence of 10 16 cm -2 , the light sum is stored in them. After storage of the working substance for two years, when it was heated, the light sum stored in the form of thermostimulated luminescence with the main working peak of TSL at a temperature of 450-520 ° C was highlighted during neutron irradiation, but its intensity was very low, at the level of the TSL peaks of the prototype.
Предлагаемое рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов обладает высокотемпературным рабочим пиком ТСЛ при температуре 520-525°С. Оно устойчиво к флюенсам нейтронов до 1016-1017 см-2 и выше, имеет малый фединг и, соответственно, способно хранить дозиметрическую информацию в течение нескольких лет (проверено для 3 лет). Предлагаемое рабочее вещество обладает весьма интенсивным высокотемпературным пиком ТСЛ, превышающим интенсивность рабочего пика ТСЛ для прототипа в десятки раз, и, соответственно, обладает повышенной чувствительностью к флюенсам нейтронов. Предлагаемое рабочее вещество для термолюминесцентного детектора нейтронов пригодно для использования в дозиметрических целях в активной зоне ядерного реактора, пригодно для эксплуатации при высоких температурах в горячих камерах, хранилищах и складах отработанного ядерного топлива. Оно пригодно также для работы в сверхглубоких скважинах с высокими рабочими температурами.The proposed working substance for a thermoluminescent neutron detector has a high-temperature working peak TSL at a temperature of 520-525 ° C. It is resistant to neutron fluences up to 10 16 -10 17 cm -2 and higher, has small fading and, accordingly, is capable of storing dosimetric information for several years (tested for 3 years). The proposed working substance has a very intense high-temperature peak TSL, exceeding the intensity of the working peak TSL for the prototype tens of times, and, accordingly, has a high sensitivity to neutron fluences. The proposed working substance for a thermoluminescent neutron detector is suitable for dosimetric use in the active zone of a nuclear reactor, suitable for operation at high temperatures in hot chambers, storages and storage facilities for spent nuclear fuel. It is also suitable for use in ultra-deep wells with high operating temperatures.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008124063/28A RU2445646C2 (en) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | Working medium for thermoluminescent nuetron detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008124063/28A RU2445646C2 (en) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | Working medium for thermoluminescent nuetron detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008124063A RU2008124063A (en) | 2009-12-20 |
| RU2445646C2 true RU2445646C2 (en) | 2012-03-20 |
Family
ID=41625438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008124063/28A RU2445646C2 (en) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | Working medium for thermoluminescent nuetron detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2445646C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531044C1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Working medium for optically stimulated luminescence detector |
| RU2668942C1 (en) * | 2017-07-17 | 2018-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Thermoluminophore |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3600579A (en) * | 1968-01-18 | 1971-08-17 | Commissariat Energie Atomique | Thermal luminescent material for ionizing radiation dosimetry |
| SU1403809A1 (en) * | 1986-04-21 | 1995-03-27 | Иркутский государственный университет им.А.А.Жданова | Working substance for thermal luminescent dosimeter |
| RU2303276C1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-07-20 | ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Method for thermo-chemical processing of working substance for thermo-luminescent detector based on beryllium oxide crystals |
-
2008
- 2008-06-11 RU RU2008124063/28A patent/RU2445646C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3600579A (en) * | 1968-01-18 | 1971-08-17 | Commissariat Energie Atomique | Thermal luminescent material for ionizing radiation dosimetry |
| SU1403809A1 (en) * | 1986-04-21 | 1995-03-27 | Иркутский государственный университет им.А.А.Жданова | Working substance for thermal luminescent dosimeter |
| RU2303276C1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-07-20 | ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Method for thermo-chemical processing of working substance for thermo-luminescent detector based on beryllium oxide crystals |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШУЛЬГИН Б.В., МИЛЬМАН И.И., КРУЖАЛОВ А.В., ЧЕРЕПАНОВ А.Н., УПОРОВА Ю.Ю., КИДИБАЕВ М.М., КОРОЛЕВА Т.С. О ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КРИСТАЛЛОВ NaF:U, ОБЛУЧЕННЫХ РЕАКТОРНЫМИ НЕЙТРОНАМИ. ПРОБЛЕМЫ СПЕКТРОСКОПИИ И СПЕКТРОМЕТРИИ: МЕЖВУЗ. СБ. НАУЧ. ТР. - ЕКАТЕРИНБУРГ: УГТУ-УПИ, 2008, ВЫП.24, С.3, 161-165. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531044C1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Working medium for optically stimulated luminescence detector |
| RU2668942C1 (en) * | 2017-07-17 | 2018-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Thermoluminophore |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008124063A (en) | 2009-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Duragkar et al. | Versatility of thermoluminescence materials and radiation dosimetry–A review | |
| Tiwari et al. | Thermoluminescence studies on Cu-doped Li2B4O7 single crystals | |
| US20070170396A1 (en) | Photostimulable glass ceramic | |
| Hashim et al. | Thermoluminescence dosimetry properties and kinetic parameters of lithium potassium borate glass co-doped with titanium and magnesium oxides | |
| Adzic et al. | Radiation hardness qualification of PbWO4 scintillation crystals for the CMS Electromagnetic Calorimeter | |
| Puppalwar et al. | Luminescence characteristics of Li2NaBF6: Cu phosphor | |
| Hu et al. | Proton-induced radiation damage in BaF 2, LYSO, and PWO crystal scintillators | |
| US8563949B2 (en) | Fluoroperovskite radiation dosimeters and storage phosphors | |
| Ozdemir et al. | Thermoluminescence properties of Li2B4O7: Cu, B phosphor synthesized using solution combustion technique | |
| Kortov et al. | Advantages and challenges of high-dose thermoluminescent detectors | |
| Alajerami et al. | Thermoluminescence responses of photon-and electron-irradiated lithium potassium borate co-doped with Cu+ Mg or Ti+ Mg | |
| Saidu et al. | Effect of co-doping of sodium on the thermoluminescence dosimetry properties of copper-doped zinc lithium borate glass system | |
| RU2445646C2 (en) | Working medium for thermoluminescent nuetron detector | |
| Oza et al. | Luminescence study of Dy or Ce activated LiCaBO3 phosphor for γ‐ray and C5+ ion beam irradiation | |
| Alajerami et al. | Dosimetric characteristics of a LKB: Cu, Mg solid thermoluminescence detector | |
| RU2357273C1 (en) | Method of obtaining working substance for thermoluminescent neutron detector | |
| Nattudurai et al. | Thermoluminescence characteristics of biological tissue equivalent single crystal: europium doped lithium tetraborate for dosimetry applications | |
| Coeck et al. | Thermoluminescent characteristics of LiKYF5: Pr3+ and KYF4: Tm3+ crystals for applications in neutron and gamma dosimetry | |
| Solodovnikov et al. | Single crystal Ce doped scintillator material with garnet structure sensitive to gamma ray and neutron radiation | |
| EP2679652A1 (en) | Scintillator for neutron detection, and neutron radiation detector | |
| Sas-Bieniarz et al. | Study of radioluminescence in LiMgPO4 doped with Tb, B and Tm | |
| US20210261861A1 (en) | Doped beo compounds for optically stimulated luminescence (osl) and thermoluminescence (tl) radiation dosimetry | |
| JP5161141B2 (en) | Fluorescent glass dosimeter glass and fluorescent glass dosimeter sensitive to thermal neutrons | |
| Palan et al. | Borate Phosphors for Radiation Dosimetery | |
| Ali et al. | Dosimetric study of Ce-doped bismuth-lithium-gadolinium borate glasses under gamma rays irradiations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120612 |