SU743385A1 - Устройство дл разделительного определени содержани бега-излучающих нуклидов в смеси с известным изотопным составом - Google Patents

Description

Данное устройство может быть применено также при радиометрии жидких и твердых тел. Основным недостатком известного устройства  вл етс  низка  избира ,тельна  способность из-за большой статистической погрешности количественного определени  нуклидов в смеси, особенно дл  нуклидов с близким значением максимальной энергии бета-спектров. Так, при количественном определении нуклидов в двухкомпонентной: смеси + 90Y и г с экраном из алюмини  толщиной 0,5 м статистическа  погрешность определител , составленного из коэффициента при неизвестных системы из двух урав нений РЛ Р2%-- 1 Р,%-Р4%- 2 C-f), где Р - чувствительность блока деI тектировани  без поглотител  к 90sr + 90у; Р - чувствительность блока детектировани  с поглотителе к 90s г + 90 у; Р - чувствительность блока де тектировани  с поглотителем к .+ 144рг; N - скорость счета импульсов о смеси дл  блока детектировани  без поглотител ; U - скорость счета импульсов о смеси дл  блока детектиров ни  с поглотителем, q - объёмна  активность нуклид 1 90sr + 9°Y, q - Объемна  активность нуклид 2. 44се + . Погрешность определител , опреде л юща  предел погрешности разделени нуклидов, составила величину сГ +5 при погрешности определени  чувстви тельности + 10%. Другим существенным недостатком известного устройства  вл етс  низка  порогова  чувствительность. Так, при количественном определе нии содержани  нуклидов в двухкомпо нентной смеси 90s г -f Y и + + f- в водном растворе порогова  чувствительность, определ емай лл  времени 1000 с с погрешностью 0 50 составл ет величину Ч(, I-IO Ки/ что существенно выше ередне-годовых допустимых концентраций (СДК) дл  нуклида Sr в водах открытых водоемов ( Ки/л). Низка  порогова  чувствительность известного устройства исключает возможность ег применени  дл  контрол  объектов вн шней среды. Цель изобретени  - повышение изб рательной способности и пороговой чувствительности при раздельном определении .содержани  бета-излучающих нуклидов в смеси с известным изотопным составом в жидких, газообразных и сыпучих средах. Цель достигаетс  тем, что в устройстве , включающем два и более блоков детектировани , закрытых поглощающими экранами, выходы которых соединены с входами измерительного уст ройства, блоки детектировани  выполнены на основе сцинтилл ционных детекторов с развитой поверхностью с чувствительными элементами в форме . световодов полного внутреннего отражени , имеющими различные толщины сцинтилл ционных слоев в соотношении не менее, чем 1:5 и с поглощающими экранами, выполненными из материалов, содержащих элемент с высоким атомным номером и плотностью, преимущественно содержащих свинец, кадмий, цезий. Чувствительные элементы развитой поверхностью объединены в группы, различающиес  между собой по пара 1етру сцинтилл ционного сло  (толщина материала и т.д.) или материалами поглотителей, кажда  из которых оптически соединена со своим фотоприемником . Измерительное устройство содержит канал разделени  сигнала по форме импульса или амплитуде. Использование в качестве поглотителей материалов с высоким атомным номером и плотностью в сочетании с. различными толщинами чувств,тельных слоев дает возможность резкЪ снизить статистическую погрешность определител , составленного из коэффициентов при неизвестных системы уравнени  (1), а использование детектора с развитой поверхностью - погрешность определени  концентраций нуклидов в смеси. Объединение в одном детекторе групп чувствительных элементов,различающихс  по параметру сцинтилл ционного сло  и материалом поглотителей позвол ет увеличить число определ емых нуклидов в смеси без увеличени  погрешности . Так, при использовании только одних поглотителей из Cd толщиной 0,5 мм и световодов с одинаковой толщиной чувствительного сло  (0,5 мм) дл  детектора с чувствительной поверхностью. 1800 см при разделении нуклидов в двухкомпонентной смеси 90sr + C-Y и. + была получена порогова  чувствительность q - 510 Ки/л за врем  1000 с .с погрешностью, не преиышающей сГ + 20%. Аналогичные резуль - таты были получены при использовании поглотителей, содержащих свинец и цезий. Соотношение толиин чувствительных слоев выбираетс  из услови  обеспечени  минимально-возможной относительной статистической погрешности раздельного определени  содержани  радионуклидов в смеси с известным процентным составом. Проведенные экспериментальные и расчетные исследовани  показали, что начина  от соотношени  чувствительны слоев К 1/5 и выше отмечаетс  значительно более резкое увеличение относительной статистической погрешности ((фиг. 3). Очевидно, что с целью обеспечени  минимально возможной относительной статистической погрешности раздельного определени  содержани  радионуклидов в смеси целесообразно выбирать соотношение толщин чувствительных слоев не более чем 1/5. Исследовани  были проведены дл  смеси радионуклидов 90s г + и + , т.е. дл  наиболее неблагопри тного случа  (близкие значени  максимальных энергий бетаспектров ) . Относительна  статистическа  погрешность cf определ лась дл  п ти зна чений величины К (1/2,5; 1/3( 1/4 1/5 и 1/10). В качестве примера можно привести определение относительной статистической погрешности сГ дл  значени  К 1/2,5. 1.Выбираем толщины чувствительны слоев поверхностно-активированных детекторов из поликарбоната 0,02 и 0,05 мм. 2.Определ ем чувствительности д текторов при измерении объемной акт ности водных растворов радионуклидо 90у + 90sr и Об RU + ° Rh где Р 7 - чувствительнос -f детектора с слое 0,02 мгд к нукли ду 90sr+ 90у; 1 -чувствительнос Р,2,7-10 детектора с сло О,О2 мм к нуклид -/06 RU + , 7 ИМП-Л РЗ 1,3-10 - чувствительнос детектора с сло О,О5 мм к нуклид 905г+90у, итп-л Р 4 10-10 гчувствительнос 4-детектора с сло О,О5 мм к нукли -/06RU+ . 3. Вычисл ем относительную средн квадратичную погрешность по формуле V (r()p/зV()nM P-iVi 5р. о,IP. . На фиг. 1 показана конструкци  предлагаемого детектора, на фиг. 2 функциональна  схема устройства/ на фиг. 3 - график дл  определени  соотношени  толашн чувствительных слоев. На фиг. 1 приведена конструкци  етектора с развитой поверхностью с ластинами-световодами полного внутеннего отргокени  из поверхностно-акивированного полистирола с толщиной увствительного сло  .0,5 глм без оглотителей 1 и с поглотител ми 2 поверхностно-активированного полйетилметакрилата с чувствительным лоем из сцинтилл ционного поликарбоната толщиной 0,1 без поглоител  3 и с поглотител ми 4. Пластины разделены друг от друга прокладкаиии из полйметилметакрилата 5, а вс  сборка вклеена в корпус 6. Оптическа  св зь детектора с фотоэлектронными умножител ми 7 осуществл етс  через торцы пластин-световодов. , Кажда  из четырех групп пластин-световодов попарно оптически соединена с одним ФЭУ. Экранировка групп от другого ФЭУ осуществл етс  с помощью непрозрачных полимерных прокладок 8. Таким образом, на каждый ФЭУ поступают сцинтилл ционные вспышки от двух групп пластин-световодов, отличающихс  толщиной сцинтилл ционного сло  и, следовательно, амплитудой вспышки. Функциональна  схема устройства включает два блока- 1 детектировани , линейные усилители 2, схемы 3 разделени  сигнала на амплитуде и регистратор 4. Блоки детектировани  отличаютс  только материалами поглотителей . Устройство позвол ет проводить определение содержани  от 1 до 4 нуклидов в смеси дл  каждого блока детектировани . С использованием одного блока детектировани  были проведены раздельные определени  содержани  нуклидов 905г + 90у ЗТ q5 44се + -144 -)- - в смеси с сумм арной объемной активностью q 41СГ Ки/л за врем  1000 с. Результаты сопоставлени  показали большую избирательную способность и большую пороговую чувствительность предлагаемого устройства. Использование предлагаемого устройства имеет следующие преимущества: значительно увеличиваетс  избирательность (не менее чем в 3 раза); существенно повышаетс  порогова  чувствительность (не менее чем в 10 раз). Применение предлагаемого устройства позволит увеличить экспрессность ,, контрол  объектов внешней среды (что особенно важнй в аварийных ситуаци х) не менее чем в 10 раз. Предлагаемое устройство может также эффективно использоватьс  при проведении технологического контрол   дерно-энергетических установок на ЙЭС.

Claims (2)

1. Устройство дл  раздельного опр делени  содержани  бета-излучак цих нуклидов в смеси с известным изотопным составом в жидких, газообразных и сыпучих средах, включающее два и более блоков детектиродани , закрыты поглощающими экранами, и. измерительно устройство, вход которого соединен с выходом каждого блока детектировани , отлич ающее с   тем, что, с целью повышени  избирательной способности и пороговой чувствительности , блоки детектировани  выполнены на основе, сцинтилл ционных детекторов с развитой поверхностью с чувствительными элементами в, форме световодов полного внутреннего отражени , имеющими различные толщины сцинтилл ционных. слоев в соотношении не менее чем 1:5 с поглощающими экранами , выполненными из материалов, содержащих элемент с высоким атомным

номером и плотностью, преимущественно содержащих свинец, кадмий, цезий.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что чувствительные элементы объединены в группы , различающиес  между собой по параметру сцинтилл ционного сло , например по толщине материала, или материалами поглотителей, кажда  из которых оптически соединена с соответствующим фотоприемником, а измерительное устройство содержит канал разделени  сигнала по форме импульtca или амплитуде.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Гольбек Г. Р. и др. Доклады, представленные СССР на Международную конференцию по мирному использованию атомной энергии. М., 1955, с. 411-412.

2.Баранов В. Ф. и Др. Вопросы 0 дозиметрии и защиты от излучений.

Госатоглиздат, М., 1963, с 31-35 (прототип).

J1IL I

Vw /5 / /j /г.5

Фиг-}