Гамма-спектрометрический анализ спектров различных учетных единиц урана
Специфика анализа спектров для разного обогащения урана. Сущность фоновых линий в спектре, определение интенсивности неизвестных линий с учетом эффективности регистрации. Спектр активации осколочных изотопов. Урановая зависимость эффективности от энергии.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 16.07.2015 |
Размер файла | 238,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Атомные электростанции, в настоящее время, являются одними из основных поставщиков электроэнергии для промышленности и бытового потребления. Принцип работы атомной электростанции очень прост - это обычное преобразование тепловой энергии в электрическую. Только топливо в них - ядерное. Топливом для атомных электростанций служат вещества, способные, при определенном начальном стимулировании, совершать цепную реакцию расщепления ядер элементов. В настоящее время основными являются плутоний и уран.
Используемое топливо в реакторе состоит из природного урана, очищенного от примесей и продуктов распада, и обогащенного по урану-235. С течением времени происходит частичное восстановление короткоживущих продуктов распада в УЕ старше года. В следствие этого активность урана увеличивается.
Наблюдение за уровнем радиоактивности урана является необходимым для безопасного обращения с ним, поскольку этот уровень не должен превышать требуемых значений. Радиоактивность урана может иметь несколько источников разного происхождения. Для контроля уровня радиоактивности урана используют неразрушающие методы. Этот метод измеряет излучение, испускаемое ЯМ. Такие измерения являются неразрушающими в том смысле, что они не изменяют ни физическое, ни химическое состояние ЯМ. НРА устраняет необходимость пробоотбора, снижает облучение оператора и выполняется намного быстрее, чем химический анализ. Измерения НРА применяются на всех предприятиях топливного цикла для учета материалов, управления технологическим процессом, контроля критичности и мониторинга периметра.
Методики НРА разделяются на пассивные и активные в зависимости от того, измеряется ли собственное излучение ядерного материала или излучение, возникающее под воздействием внешнего источника. В нашем случае используется пассивная методика НРА. Мы производим анализ гамма собственного излучения ЯМ, который сводится к идентификации излучающих изотопов и измерению соотношения интенсивностей излучения их гамма квантов, имеющих разные энергии.
Целью данной работы является гамма спектрометрический анализ спектров различных учетных единиц урана. По имеющимся спектрам производится выявление всех составляющих радиоактивности урана и их вклад в суммарную интенсивность. Далее можно проводить прогноз изменения интенсивности излучения УЕ урана со временем, исходя из учета разницы в периодах полураспада излучающих изотопов.
1. Германиевая спектрометрия гамма-излучения УЕ урана
Четыре составляющие радиоактивности урана
1.1 При анализе радиоактивности урановых изделий выясняется, что активность урана не является такой, какой она была заявлена в паспортах. Первоначальная активность урана, определяемая излучением трёх изотопов свежего урана - U238, U235 и U234 - является основной её составляющей.
К ней добавляется активность первых звеньев цепочки их распада. Солидный возраст (десятки лет) используемого урана приводит к тому, что, несмотря на очистку от продуктов естественного распада, имевшую место при его выделении из руды, они появляются снова. Уран, используемый в практике большинства ядерных предприятий, выделен из руды достаточно давно, и начальные участки цепочек распада U235, U238 восстанавливаются
U235>Th231>Pa231
U238>Th234>Pa234m>U234
1.2 Практика добавления регенерированного урана (получившая распространение в нашей стране уже более двадцати лет), привела к заметному повышению его активности. При формировании исходного ЯМ к свежему (рудному) урану добавлялось некоторое количество «несгоревшего» урана, выделенного химическим путём из отработавших ТВЭЛов энергетических установок. Регенерированный уран содержит новые изотопы U232 и U236. Наличие регенерированной добавки повышает удельную активность урана. Доля регенерированной добавки в паспортах ЯМ не приводится.
Долгоживущий уран-236 в гамма спектрах практически не виден из-за малости добавки. Однако уран-232 с его периодом полураспада 1.9 г привёл за собой всё своё семейство. Равновесие здесь устанавливается позже, чем для изотопов U235 и U238, но тоже обычно уже установилось. Поскольку из всех дочерних элементов этого семейства торий-228 имеет наибольший период полураспада, то соотношение активностей изотопов этой цепочки становится постоянным после насыщения активности тория-228 через 10 лет после выделения из облучённого урана. Так как гамма излучение урана-232 слабо, его присутствие лучше всего обнаружить по линиям тория- 228, который находится в равновесии с материнским ядром и дает цепочку:
U232>Th228(1.9y) >...........
1.3 При проведении критических экспериментов с ураном, реализуемых в исследовательских центрах - таких как, например, ГНЦ РФ ФЭИ, - некоторая часть его ядер делится, что проявляется в появлении радиоактивных продуктов деления - таких, как цезий-137. Это - активация урана. Она предполагается небольшой, и уран продолжает считаться необлучённым. спектр уран энергия обогащение
На самом деле количество проявляющихся осколочных изотопов и их радиоактивность определяется как графиком использования УЕ в критических экспериментах (интенсивностью набора общего флюенса), так и длительностью выдержки после активации, которая зачастую гораздо меньше, чем для облученного урана. Истории использования каждой УЕ урана в критических экспериментах, выполнявшихся десятки лет, не сохраняются. По этой причине спектры УЕ урана критических стендов, измеренные для УЕ одного изготовления, могут быть непредсказуемо различны.
1.4 УЕ урана, использовавшиеся в критических экспериментах, заключены в стальные оболочки. Активация стальных оболочек урановых УЕ, происходившая при этом, является ещё одним каналом появления радиоактивности. Обычно рассматривают (ПАНДА) возможность появления лишь нескольких линий активации стали.
Проверяется ПШПВ. Их значения от линии к линии имеют статистический разброс в обе стороны. ПШПВ сильных линий определяется точнее - точек больше и статистика каждой сказывается меньше. В среднем ПШПВ с энергией заметно (в два - три раза) увеличивается, в чём и состоит ухудшение разрешения детектора. Аномальное - отличающееся от указанного плавного - увеличение ПШПВ говорит о наличии вклада ещё одной - двух линий сверх интересующей. Данные, получаемые из таких линий, проверяются на согласие с результатами по соседним линиям и при заметном отличии отбрасываются.
После этого проверяется соответствие площадей и квантовых выходов для близких линий. Справочные данные по квантовым выходам наблюдаемых линий идентифицированных изотопов используются для контроля соотношения площадей соответствующих пиков. Принимаем, что справочные выходы известны много точнее, чем наши измеренные площади и потому их погрешность не учитываем. Погрешность отношения площадей равна квадратному корню из суммы квадратов относительных погрешностей площадей. Проверка состоит в контроле того, что отношение площадей в пределах погрешности совпадает с отношением квантовых выходов. Энергетические линии изотопов с их квантовыми выходами приведены в ПРИЛОЖЕНИЯХ 1,2.
Затем производится грубая оценка дополнительной активности, вносимой изотопами, отсутствующими в паспортах - по силе спектральных линий. Используются ближайшие по энергии, надёжно выявленные линии изотопов с известным по паспорту содержанием. Обычно это линии изотопов урана-235 (при 185 кэВ или 205 кэВ) или протактиния при 1001 кэВ.
Необходимо рассчитать абсолютные интенсивности урана для линии 185 кэВ и протактиния для линии 1001 кэВ. Расчет производится следующим образом:
где: Ia - абсолютная интенсивность;
I - интенсивность, г/г·с;
Ks - суммарный квантовый выход всех линий урана;
E - обогащение;
K - квантовый выход сильной линии.
Находится (с погрешностью) отношение площадей линии выявленного изотопа и известной линии, затем учитываются их квантовые выходы и получаем приблизительную долю активности нового изотопа относительно известного изотопа (заявленного по паспорту).
Такая грубая оценка проводится для всех выявленных изотопов, не заявленных в паспорте. Для достаточно отстоящих линий такие результаты неточны вследствие игнорирования изменения эффективности регистрации гамма квантов с их энергией. Нужно вводить соответствующую поправку.
Необходимо провести оценку этого изменения по измеренным площадям известных линий и внести поправку на него.
Следующий этап анализа спектра - количественная оценка дополнительной активности.
Для идеального детектора, эффективность которого с энергией не меняется, отношение площади пика к его квантовому выходу постоянно. Возможен лишь статистический разброс в обе стороны. Поэтому наблюдаемый достаточно плавный ход указанного отношения с энергией линии содержит информацию об искомом изменении эффективности.
Задача формулируется так. Подобрать непрерывную зависимость отношения наилучшим образом описывающую имеющиеся значения для известных линий.
При этом для оценки изменения эффективности используются:
- Линии одного изотопа - уран-235 или протактиний-234m
- Объединение линий урана-235 и протактиния-234м на основе известного их соотношения (по обогащению урана).
- Использование линий изотопа с неизвестным содержанием (торий-228 или осколки лантан-140, изотопы йода и др). Хотя содержание осколка или регенерированной добавки неизвестно (подлежит определению), квантовые выходы линий идентифицированного изотопа известны. Поэтому можно строить такие «регенерированные» и «осколочные» версии изменения эффективности.
Используется метод наименьших квадратов, реализованный в программе ДЕМИНГ.
Вводятся энергии известных линий, их приведенные площади и погрешности площадей. Выбирается теоретическая форма, дающая наилучшее качество описания. Она и принимается в качестве оценки. Её значения используются для поправки полученных ранее приближённых значений вклада дополнительной активности. Поправочный коэффициент (в грубой оценке он был равен единице) определяется отношением значений принятой эффективности при энергиях линии выявленного и известного изотопов.
Гамма спектрометрия УЕ урана дает возможность разделять и независимо измерять все четыре составляющих его радиоактивности. Разделение составляющих радиоактивности реализуется путем идентификации изотопной принадлежности линий измеренных спектров, а определение их соотношения основывается на привлечении данных о выводах идентифицированных линий изотопов и учете энергетической зависимости эффективности их регистрации. Точность получаемых результатов определяется такими факторами, как статистическая достоверность значения площади пика, степень корректности учета самопоглощения излучения в УЕ и его поглощения между УЕ и детектором, учет энергетической зависимости эффективности детектора.
2. Анализ спектров для разного обогащения урана
2.1 Спектр УЕ природного урана
Первый спектр, выбранный для анализа - это спектр учетной единицы (УЕ) природного урана. Содержание урана-238 составляет 99,3%. Измерения выполнены на ОЧГ-гамма- спектрометре, энергетическая шкала которого прокалибрована по эталонным гамма-источникам. Ниже приведена таблица 1.1. с данными первичной обработки спектра с помощью программы Джинни. Там приводятся данные об энергиях линий, площадях пиков, ПШПВ, подложке, погрешностях площадей. Однако, нас интересуют только 4 столбца в этих данных. Это: энергия линий, площадь пика, ПШПВ и погрешность.
Таблица 1.1
Пик |
Энергия |
Площадь |
Подложка |
I имп/с |
% |
||
12 |
120,71 |
2750 |
2750 |
0,27 |
34,3 |
||
13 |
131,29 |
5276 |
5276 |
0,53 |
15,5 |
||
14 |
143,85 |
83580 |
83580 |
8,4 |
1,5 |
||
15 |
163,38 |
51282 |
51282 |
5,1 |
2,1 |
||
16 |
185,79 |
702860 |
702860 |
70 |
0,2 |
||
17 |
195 |
7399 |
7399 |
0,74 |
11,9 |
||
18 |
202,25 |
15782 |
15782 |
1,6 |
5,5 |
||
19 |
205,39 |
71745 |
71745 |
7,2 |
1,1 |
||
20 |
227,08 |
7967 |
7967 |
0,8 |
10,4 |
||
21 |
258,32 |
42329 |
42329 |
4,2 |
2,3 |
||
22 |
294,08 |
3484 |
3484 |
0,35 |
20,5 |
||
23 |
352,07 |
3761 |
3761 |
0,38 |
16,7 |
||
24 |
369,07 |
2110 |
2110 |
0,21 |
28,7 |
||
25 |
427,81 |
1887 |
1887 |
0,19 |
28,2 |
||
26 |
450,81 |
1313 |
1313 |
0,13 |
39,2 |
||
27 |
458,94 |
1985 |
1985 |
0,2 |
28,8 |
||
28 |
468,41 |
1917 |
1917 |
0,19 |
29,3 |
||
29 |
475,94 |
2246 |
2246 |
0,22 |
24,7 |
||
30 |
511,41 |
10847 |
10847 |
1,1 |
6 |
||
31 |
544,03 |
2466 |
2466 |
0,25 |
18 |
||
32 |
565,11 |
1510 |
1510 |
0,15 |
20,7 |
||
33 |
569,45 |
16538 |
16538 |
1,7 |
3 |
||
34 |
609,67 |
2692 |
2692 |
0,27 |
16 |
||
35 |
654,34 |
1996 |
1996 |
0,2 |
17,5 |
||
36 |
661,78 |
57240 |
57240 |
5,7 |
1,1 |
||
37 |
691,55 |
7051 |
7051 |
0,71 |
6,6 |
||
38 |
699,22 |
2362 |
2362 |
0,24 |
12,4 |
||
39 |
702,17 |
3148 |
3148 |
0,31 |
9,4 |
||
40 |
706,11 |
3973 |
3973 |
0,4 |
9,5 |
||
41 |
733,51 |
6485 |
6485 |
0,65 |
6,4 |
||
42 |
740,12 |
7457 |
7457 |
0,75 |
6 |
||
43 |
743 |
61308 |
61308 |
6,1 |
0,8 |
||
44 |
755,02 |
457 |
457 |
0,046 |
60,6 |
||
45 |
766,55 |
208387 |
208387 |
21 |
0,4 |
||
46 |
781,88 |
5294 |
5294 |
0,53 |
8,5 |
||
47 |
786,46 |
34938 |
34938 |
3,5 |
1,2 |
||
48 |
796,37 |
4860 |
4860 |
0,49 |
8,6 |
||
49 |
806,09 |
4726 |
4726 |
0,47 |
8,3 |
||
50 |
819,43 |
2852 |
2852 |
0,29 |
10,2 |
||
51 |
825,17 |
4402 |
4402 |
0,44 |
7,3 |
||
52 |
831,55 |
5748 |
5748 |
0,57 |
6 |
||
53 |
844,17 |
731 |
731 |
0,073 |
31,9 |
||
54 |
851,74 |
3826 |
3826 |
0,38 |
7,6 |
||
55 |
876,12 |
2566 |
2566 |
0,26 |
10,2 |
||
56 |
880,65 |
12451 |
12451 |
1,2 |
2,3 |
||
57 |
883,43 |
12934 |
12934 |
1,3 |
2,4 |
||
58 |
887,54 |
4114 |
4114 |
0,41 |
6,4 |
||
59 |
898,91 |
3300 |
3300 |
0,33 |
8 |
||
60 |
911,39 |
1128 |
1128 |
0,11 |
18 |
||
61 |
921,93 |
6801 |
6801 |
0,68 |
3,5 |
||
62 |
926,19 |
19795 |
19795 |
2 |
1,6 |
||
63 |
946,35 |
18954 |
18954 |
1,9 |
1,9 |
||
64 |
965,38 |
623 |
623 |
0,062 |
29,5 |
||
65 |
980,68 |
2569 |
2569 |
0,26 |
8,6 |
||
66 |
984,33 |
1540 |
1540 |
0,15 |
11,7 |
||
67 |
995,18 |
3329 |
3329 |
0,33 |
7,2 |
||
68 |
1001,25 |
457585 |
457585 |
46 |
0,2 |
||
69 |
1029,19 |
361 |
361 |
0,036 |
35,7 |
||
70 |
1042,23 |
280 |
280 |
0,028 |
50,9 |
||
71 |
1063,13 |
3541 |
3541 |
0,35 |
6,6 |
||
72 |
1083,46 |
637 |
637 |
0,064 |
25,7 |
||
73 |
1120,91 |
842 |
842 |
0,084 |
16,9 |
||
74 |
1125,34 |
2464 |
2464 |
0,25 |
7,7 |
||
75 |
1173,15 |
316 |
316 |
0,032 |
37,8 |
||
76 |
1193,95 |
6777 |
6777 |
0,68 |
2,9 |
||
77 |
1220,17 |
593 |
593 |
0,059 |
23,4 |
||
78 |
1237,61 |
2083 |
2083 |
0,21 |
7,6 |
||
79 |
1292,96 |
340 |
340 |
0,034 |
33,3 |
||
80 |
1332,37 |
326 |
326 |
0,033 |
35,8 |
||
81 |
1353,47 |
969 |
969 |
0,097 |
15,3 |
||
82 |
1393,36 |
1700 |
1700 |
0,17 |
9,7 |
||
83 |
1414,26 |
986 |
986 |
0,099 |
12 |
||
84 |
1434,54 |
4147 |
4147 |
0,41 |
3,8 |
||
85 |
1452,7 |
505 |
505 |
0,05 |
22,6 |
||
86 |
1460,99 |
4765 |
4765 |
0,48 |
3,3 |
||
87 |
1510,46 |
5394 |
5394 |
0,54 |
3,2 |
||
88 |
1527,39 |
904 |
904 |
0,09 |
12,9 |
||
89 |
1548,68 |
582 |
582 |
0,058 |
18 |
||
90 |
1554,16 |
3294 |
3294 |
0,33 |
3,8 |
||
91 |
1571,16 |
421 |
421 |
0,042 |
24,1 |
||
92 |
1593,11 |
2723 |
2723 |
0,27 |
5 |
||
93 |
1668,77 |
586 |
586 |
0,059 |
16,6 |
||
94 |
1694,08 |
521 |
521 |
0,052 |
17,8 |
||
95 |
1738,05 |
7551 |
7551 |
0,76 |
1,7 |
||
96 |
1760,5 |
510 |
510 |
0,051 |
14,4 |
||
97 |
1765,77 |
3018 |
3018 |
0,3 |
3,3 |
||
98 |
1809,4 |
1274 |
1274 |
0,13 |
6,1 |
||
99 |
1820,05 |
334 |
334 |
0,033 |
20,5 |
||
100 |
1831,79 |
6050 |
6050 |
0,6 |
1,9 |
||
101 |
1868,04 |
2680 |
2680 |
0,27 |
3,6 |
||
102 |
1875,41 |
2577 |
2577 |
0,26 |
3,4 |
||
103 |
1893,7 |
789 |
789 |
0,079 |
11 |
||
104 |
1911,52 |
1979 |
1979 |
0,2 |
4,6 |
||
105 |
1926,28 |
220 |
220 |
0,022 |
26 |
||
106 |
1937,29 |
859 |
859 |
0,086 |
7,7 |
||
107 |
2103,99 |
852 |
852 |
0,085 |
9 |
||
108 |
2204,54 |
280 |
280 |
0,028 |
19,4 |
||
109 |
2614,83 |
5521 |
5521 |
0,55 |
1,5 |
Первым делом производим идентификацию энергетических линий. Определяем изотопы, которые проявились в видимых линиях. Далее отбрасываем линии, площади которых известны с погрешностью больше 50%. В данном спектре эти линии были отброшены ранее.
Переходим к рассмотрению столбца ПШПВ. В данном спектре аномального увеличения ПШПВ не наблюдается. Поэтому ни одна линия не была устранена.
Производим проверку энергий линий. То есть определяем какой энергетической линии какой изотоп соответствует.
Сначала в данном спектре были выявлены все фоновые линии, они приведены в таблице 1.2. Эти линии были устранены из дальнейшего анализа.
Таблица 1.2
Фоновые линии в спектре
Энергия, кэВ |
Изотоп |
|
294.08 |
Pb-214 |
|
352.07 |
Pb-214 |
|
609.67 |
Bi-214 |
|
755.02 |
Bi-214 |
|
844.17 |
Cosmic Fe-56 |
|
911.39 |
Ac-228 |
|
1063.13 |
Cosmic Pb-207 |
|
1120.91 |
Bi-214 |
|
1460.99 |
K-40 |
|
1765.77 |
Bi-214 |
Из анализа были исключены такие лини как: 1593.11 кэВ и 2103.99 и 2204.54 кэВ. Данные линии являются линиями процесса образования пары электрон-позитрон квантами с энергией 2614 кэВ и не несут новой информации по сравнению с фотопиком при этой энергии.
Итак, таблица известных линий выглядит следующим образом:
Таблица 1.3
Все известные лини в спектре
Изотоп |
Энергия, кэВ |
Площадь, S |
Погрешность площади, % |
|
U235 |
143,85 |
83580 |
1,5 |
|
U235 |
163,38 |
51282 |
2,1 |
|
U235 |
185,79 |
702860 |
0,2 |
|
U235 |
195 |
7399 |
11,9 |
|
U235 |
202,25 |
15782 |
5,5 |
|
U235 |
205,39 |
71745 |
1,1 |
|
Pa234m |
450,81 |
1313 |
39,2 |
|
Pa234m |
468,41 |
1917 |
29,3 |
|
Pa234m |
475,94 |
2246 |
24,7 |
|
Pa234m |
544,03 |
2466 |
18 |
|
Pa234m |
691,55 |
7051 |
6,6 |
|
Pa234m |
706,11 |
3973 |
9,5 |
|
Pa234m |
740,12 |
7457 |
6 |
|
Pa234m |
743 |
61308 |
0,8 |
|
Pa234m |
766,55 |
208387 |
0,4 |
|
Pa234m |
781,88 |
5294 |
8,5 |
|
Pa234m |
786,46 |
34938 |
1,2 |
|
Pa234m |
806,09 |
4726 |
8,3 |
|
Pa234m |
851,74 |
3826 |
7,6 |
|
Pa234 |
880,65 |
12451 |
2,3 |
|
Pa234m |
887,54 |
4114 |
6,4 |
|
Pa234m |
921,93 |
6801 |
3,5 |
|
Pa234m |
946,35 |
18954 |
1,9 |
|
Pa234m |
1001,25 |
457585 |
0,2 |
|
Pa234m |
1125,34 |
2464 |
7,7 |
|
Pa234m |
1193,95 |
6777 |
2,9 |
|
Pa234m |
1237,61 |
2083 |
7,6 |
|
Pa234m |
1414,26 |
986 |
12 |
|
Pa234m |
1434,54 |
4147 |
3,8 |
|
Pa234m |
1510,46 |
5394 |
3,2 |
|
Pa234m |
1527,39 |
904 |
12,9 |
|
Pa234m |
1554,16 |
3294 |
3,8 |
|
Pa234m |
1593,11 |
2723 |
5 |
|
Pa234m |
1738,05 |
7551 |
1,7 |
|
Pa234m |
1760,5 |
510 |
14,4 |
|
Pa234m |
1765,77 |
3018 |
3,3 |
|
Pa234m |
1809,4 |
1274 |
6,1 |
|
Pa234m |
1820,05 |
334 |
20,5 |
|
Pa234m |
1831,79 |
6050 |
1,9 |
|
Pa234m |
1868,04 |
2680 |
3,6 |
|
Pa234m |
1875,41 |
2577 |
3,4 |
|
Pa234m |
1893,7 |
789 |
11 |
|
Pa234m |
1911,52 |
1979 |
4,6 |
|
Pa234m |
1937,29 |
859 |
7,7 |
В нашем спектре присутствуют 44 известные линии. Шесть из них принадлежат урану, а 38 линий принадлежат протактинию.
Таблица 1.4
Все неизвестные лини спектра
Энергия, кэВ |
Изотоп |
Площадь, S |
Погрешность площади, % |
|
131.29 |
Th-228 |
5276 |
15.5 |
|
661.78 |
Cs-137 |
57240 |
1.1 |
|
2614.83 |
Th-228 |
5521 |
1.5 |
Неизвестных линий оказалось 3. Из них 2 линий принадлежат торию-228 и одна линия цезию.
Рассчитываем грубую оценку интенсивности неизвестных линий. Все неизвестные линии привязывали к линии протактиния 1001 кэВ.
Находим отношение площадей линии выявленного изотопа и известной линии, затем учитываем их квантовые выходы и получаем приблизительную долю интенсивности нового изотопа относительно известного изотопа:
где: S - площадь изотопа;
I - искомая интенсивность;
So - площадь линии, с которой сравниваем;
Io - интенсивность линии, с которой сравниваем;
K - квантовый выход искомой линии.
Таблица 1.5
Грубая оценка интенсивности неизвестных линий
Энергия, кэВ |
Изотоп |
Площадь |
Отношение площадей |
Аппаратурная оценка, г/г·с |
Абсолютная погрешность |
|
131.29 |
Th-228 |
5276 |
11.5·10-3 |
42.5 |
2.7 |
|
661.78 |
Cs-137 |
57240 |
125.1·10-3 |
738 |
87 |
|
2614.83 |
Th-228 |
5521 |
12·10-3 |
190 |
23 |
Для сведения воедино оценок интенсивности изотопа по разным его линиям, необходимо применить метод неравноточных измерений. Поскольку у нас имеется несколько линий тория-228.
Итак, рассчитаем суммарную интенсивность для всех линий тория. Для расчета используем следующие формулы:
где: Xcp - среднее значение интенсивности;
Хi - текущее значение интенсивности по конкретной линии;
xi - абсолютная погрешность интенсивности;
?xср - объединенный результат погрешности.
Общая интенсивность по торию составляет (96.8 ± 9.5) г/г·с, а интенсивность по цезию составляет (738 ± 87) г/г·с
Суммируем интенсивности линии урана 205 кэВ и линии протактиния 1001 кэВ. Находим отношение интенсивности тория к суммарной интенсивности основных линий в процентах.
В итоге получилось, что вклад регенерированной добавки составил - (0.13 ± 0.1)%, а по цезию соответственно (2.56 ± 0.3). Общая дополнительная интенсивность (2.69 ± 0.4)%.
Вклад регенерированной добавки небольшой. Определим теперь количественную оценку дополнительной активности.
Используется метод наименьших квадратов, реализованный в программе Deming.
Вводятся энергии известных линий, их приведенные площади и погрешности площадей. Для того, чтобы построить зависимость эффективности регистрации от энергии необходимо найти отношения площадей известных линий к их интенсивностям, а также абсолютные погрешности. В таблице 1.6 указаны данные, необходимые для ввода в программу Deming.
Таблица 1.6
Эффективность регистрации для известных линий
Изотоп |
Энергия, кэВ |
S/I |
Абсолютная погрешность, % |
|
U235 |
143,85 |
7.96 |
0.12 |
|
U235 |
163,38 |
10.68 |
0.22 |
|
U235 |
185,79 |
13.015 |
0.0273 |
|
U235 |
195 |
12.54 |
1.44 |
|
U235 |
202,25 |
15.62 |
0.8 |
|
U235 |
205,39 |
15.26 |
0.15 |
|
Pa234m |
450,81 |
525 |
210 |
|
Pa234m |
468,41 |
799.75 |
239 |
|
Pa234m |
475,94 |
1070.2 |
259 |
|
Pa234m |
544,03 |
1541 |
277.4 |
|
Pa234m |
691,55 |
1601 |
105.6 |
|
Pa234m |
706,11 |
2649 |
251.6 |
|
Pa234m |
740,12 |
981.18 |
58.9 |
|
Pa234m |
743 |
1075.71 |
8.6 |
|
Pa234m |
766,55 |
1011.58 |
7.28 |
|
Pa234m |
781,88 |
867.8 |
73.8 |
|
Pa234m |
786,46 |
1012.69 |
12.1 |
|
Pa234m |
806,09 |
1432 |
118.8 |
|
Pa234m |
851,74 |
910.95 |
69.2 |
|
Pa234m |
887,54 |
761.85 |
48.7 |
|
Pa234m |
921,93 |
919 |
32.1 |
|
Pa234m |
946,35 |
473 |
90.2 |
|
Pa234m |
1001,25 |
762.64 |
1.52 |
|
Pa234m |
1125,34 |
849 |
65.3 |
|
Pa234m |
1193,95 |
736 |
21.3 |
|
Pa234m |
1237,61 |
496 |
37.7 |
|
Pa234m |
1414,26 |
543 |
65.1 |
|
Pa234m |
1434,54 |
10.1 |
0.38 |
|
Pa234m |
1510,46 |
666.3 |
21.3 |
|
Pa234m |
1554,16 |
61 |
2.31 |
|
Pa234m |
1738,05 |
629 |
10.7 |
|
Pa234m |
1760,5 |
728 |
104.8 |
|
Pa234m |
1765,77 |
437 |
14.4 |
|
Pa234m |
1809,4 |
670 |
40.9 |
|
Pa234m |
1820,05 |
835 |
167 |
|
Pa234m |
1831,79 |
550 |
10.4 |
|
Pa234m |
1868,04 |
515 |
18.5 |
|
Pa234m |
1875,41 |
444 |
15.1 |
|
Pa234m |
1893,7 |
789 |
86.8 |
|
Pa234m |
1911,52 |
560 |
25.7 |
|
Pa234m |
1937,29 |
537 |
41.3 |
После внесения данных в программу, мы наблюдаем некий разброс точек. Производим сглаживание и получаем зависимость эффективности по энергии.
Урановая зависимость эффективности от энергии
Протактиниевая зависимость эффективности от энергии
Уран-протактиниевая зависимость эффективности от энергии
С помощью функции Interpolation определяем значения эффективности регистрации для всех неизвестных линий, а также для известных. Неизвестные линии будем привязывать к линиям протактиния 766 кэВ и 1001 кэВ. Находим поправочный коэффициент (в грубой оценке он был равен единице). Он определяется отношением значений принятой зависимости при энергиях линии выявленного и известного изотопов.
В таблице 1.7. показаны все найденные эффективности, а также приведены поправочные коэффициенты.
Таблица 1.7
Энергия, кэВ |
Изотоп |
Эффективность |
Абсолютная погрешность |
Поправочный коэффициент |
|
131.29 |
Th-228 |
36,9 |
3.5 |
4.1 |
|
661.78 |
Cs-137 |
0,67 |
0.02 |
0.97 |
|
2614.83 |
Th-228 |
0,16 |
0.01 |
0.51 |
Теперь вносим поправку на найденные коэффициенты в грубую оценку и находим интенсивности неизвестных линий.
Поправленные результаты выглядят следующим образом:
Таблица 1.8
Интенсивности неизвестных линий с учетом эффективности регистрации
Энергия, кэВ |
Изотоп |
Поправленная оценка, г/г·с |
Абсолютная погрешность |
|
131.29 |
Th-228 |
10.3 |
1.8 |
|
661.78 |
Cs-137 |
760 |
96 |
|
2614.83 |
Th-228 |
372 |
15.3 |
И так, общая интенсивность по торию составляет (195.5 ± 19.8) г/г·с для поправленного значения. Интенсивность по цезию составляет (760 ± 96) г/г·с соответственно.
В итоге получилось, что вклад регенерированной добавки составил (0.2 ± 0.014)%, а вклад цезиевой составляющей - (2.83 ± 1.3)%. Общая дополнительная интенсивность составляет (3.03 ± 1.31)% от общей интенсивности. Результат получился с большой погрешностью.
Грубая оценка |
Поправленная оценка |
|
2.69 ± 0.4 |
3.03 ± 1.31 |
2.2 Спектр регенерированного урана
Рассматриваем спектр двуокиси урана с обогащением 90%.
В таблице 2.1 приводятся данные об энергиях линий, площадях пиков, ПШПВ, подложке, центре пика, ширине пиков и погрешностях площадей. Однако, нас интересуют только 4 столбца в этих данных. Это: энергия линий, площадь пика, ПШПВ и погрешность.
Таблица 2.1
Пик |
Энергия |
Площадь |
Кв. вых. |
% |
|
27 |
120,67 |
127687 |
0,233 |
0,7 |
|
28 |
124,6 |
5930 |
0,0665 |
14,6 |
|
29 |
133,69 |
1890 |
0,0294 |
18,2 |
|
30 |
135,45 |
14033 |
0,091 |
4 |
|
31 |
140,55 |
136463 |
0,21 |
0,6 |
|
32 |
143,57 |
2219130 |
10,5 |
0,1 |
|
33 |
150,66 |
10963 |
0,076 |
6,9 |
|
34 |
163,17 |
885413 |
4,8 |
0,1 |
|
35 |
175,01 |
14974 |
0,022 |
5,2 |
|
36 |
182,42 |
147067 |
0,42 |
0,6 |
|
37 |
185,54 |
15475493 |
54 |
0 |
|
38 |
194,67 |
120209 |
0,59 |
0,6 |
|
39 |
199,62 |
32761 |
0,031 |
1,4 |
|
40 |
201,95 |
315919 |
1,01 |
0,2 |
|
41 |
205,15 |
1466371 |
4,7 |
0,1 |
|
42 |
215,11 |
8920 |
0,027 |
3,4 |
|
43 |
217,8 |
12005 |
0,047 |
2,5 |
|
44 |
221,24 |
35579 |
0,11 |
0,9 |
|
45 |
228,51 |
1558 |
0,007 |
18,2 |
|
46 |
233,32 |
8526 |
0,03 |
3,2 |
|
48 |
238,53 |
359814 |
44,8 |
0,2 |
|
49 |
240,85 |
20073 |
0,0014 |
2,8 |
|
50 |
246,77 |
11867 |
0,08 |
3,2 |
|
51 |
274,89 |
5969 |
0,03 |
6 |
|
52 |
277,24 |
15501 |
2,24 |
2,4 |
|
53 |
279,92 |
7361 |
? |
8,2 |
|
54 |
283,79 |
26643 |
0,006 |
1,3 |
|
55 |
287,87 |
1408 |
0,358 |
8,5 |
|
56 |
291,39 |
10478 |
0,03 |
4,3 |
|
57 |
296,13 |
5764 |
? |
6,4 |
|
58 |
299,97 |
17210 |
2,9 |
1,5 |
|
59 |
328,82 |
3356 |
20 |
11 |
|
60 |
346,19 |
8522 |
0,07 |
4,2 |
|
61 |
370,48 |
8266 |
3,4 |
4,5 |
|
62 |
387,54 |
3440 |
0,008 |
12 |
|
63 |
390,56 |
1407 |
11,7 |
||
64 |
453,12 |
1469 |
0,0013 |
18,8 |
|
65 |
510,85 |
61675 |
7,66 |
0,7 |
|
66 |
583,18 |
92422 |
28,7 |
0,4 |
|
67 |
727,37 |
... |
Подобные документы
Изучение спектров пропускания резонансных нейтронов проб урана различного обогащения. Устройство и работа времяпролетного спектрометра на основе ускорителя электронов. Анализ содержания изотопов по площадям резонансных провалов в измеренных спектрах.
дипломная работа [710,4 K], добавлен 23.02.2015Изучение спектров пропускания резонансных нейтронов проб урана различного обогащения. Устройство и принцип работы времяпролетного спектрометра на основе ускорителя электронов. Контроль изотопного состава урана путем нейтронного спектрального анализа.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 16.07.2015Явление кругового дихроизма. Методы анализа спектров кругового дихроизма белков. Инфракрасные спектры поглощения белков. Поглощение белков в ИК-области. Методы анализа ИК-спектров белков. Работа с пакетом программ STRUC по анализу ИК-спектров белков.
методичка [141,1 K], добавлен 13.12.2010Особенности разработки модуля, который предназначен для накопления мессбауэровских спектров, а также для снятия амплитудных спектров. Анализ основных требований к системам накопления. Решение вопроса объединения свойств многоканальности и многомерности.
дипломная работа [590,7 K], добавлен 21.10.2010Исследование спектров поглощения электромагнитного излучения молекулами различных веществ. Основные законы светопоглощения. Изучение методов молекулярного анализа: колориметрии, фотоколориметрии и спектрофотомерии. Колориметрическое определение нитрита.
курсовая работа [476,8 K], добавлен 01.06.2015Уран - элемент атомной энергетики и сырье для получения энергетического элемента - плутония. Развитие исследований урана подобно порождаемой им цепной реакции. Важный шаги в изучении урана. Минералы и руды урана, их различие по составу, происхождению.
реферат [40,1 K], добавлен 20.01.2010Подготовка монохроматора к работе. Градуировка монохроматора. Наблюдение сплошного спектра излучения и спектров поглощения. Измерение длины волны излучения лазера. Исследование неизвестного спектра.
лабораторная работа [191,0 K], добавлен 13.03.2007Спектральный анализ, его достоинства и применение. Распределение энергии в спектре. Анализ общей структуры спектра атома гелия на основе принципа Паули. Определение собственных значений энергии системы из двух электронов, движущихся в поле атомного ядра.
контрольная работа [39,9 K], добавлен 30.07.2011Гамма-каротаж интегральный и гамма-каротаж спектрометрический. Радиоактивность осадочных горных пород. Плотность потока излучения кусочно-однородного пространства. Показания скважинного прибора в однородной среде. Суммарная концентрация радионуклидов.
презентация [737,0 K], добавлен 28.10.2013Энергетический спектр как распределение частиц ионизирующего излучения по энергии. Классификация и типы спектров излучений: дискретные (линейчатые) и непрерывные. Определение истинного энергетического спектра Ф(Е) по измеренному распределению импульсов.
лабораторная работа [47,0 K], добавлен 01.11.2015Особенности механизма излучения. Электролюминесценция, катодолюминесценция, хемилюминесценция и фотолюминесценция. Распределение энергии в спектре. Спектральная плотность интенсивности излучения. Количественный анализ состава вещества по его спектру.
контрольная работа [22,3 K], добавлен 11.07.2012Определение удельного выгорания топлива ядерного реактора. Содержание изотопов урана в природном и обогащенном его вариантах. Анализ эволюции изотопов плутония во время кампании, изменение весового соотношения продуктов деления к концу кампании.
курсовая работа [678,8 K], добавлен 11.03.2013Исследование спектров многоэлектронных атомов. График радиального распределения в атоме натрия. Специфическое обменное взаимодействие в многоэлектронных атомах. Задача на нахождение энергии активации. Применение уравнения Аррениуса в атомной физике.
контрольная работа [22,0 K], добавлен 13.12.2009Временные диаграммы периодических сигналов прямоугольной формы. Зависимость ширины спектра периодической последовательности прямоугольных импульсов от их длительности. Теорема Котельникова, использование для получения ИКМ-сигнала. Электрические фильтры.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 23.08.2013Общие сведения о почве и ее радиоактивности. Требования к месту и методам отбора проб. Инструментальный гамма-спектрометрический метод радионуклидного анализа объекта внешней среды. Характеристика гамма-спектрометра сцинтилляционного "Прогресс-гамма".
курсовая работа [263,0 K], добавлен 17.04.2016Расчет скорости удельного выгорания. Содержание изотопов урана в природном и обогащенном топливе. Изменение активности для 10 временных точек в абсолютных единицах. Характеристики радионуклидов цепочки. Определение содержания стабильного радионуклида.
курсовая работа [234,6 K], добавлен 22.06.2015Зависимость стационарной концентрации триплетных молекул акцептора энергии от мощности возбуждения. Зависимость интенсивности СФ от мощности возбуждения. Зависимостью интенсивности обычной фосфоресценции от интенсивности возбуждения.
реферат [33,1 K], добавлен 16.03.2007Характеристика и свойства теплового, люминесцентного и электро- и катодолюминесцентного излучений. Метод исследования химического состава различных веществ по их линейчатым спектрам испускания или поглощения (спектральный анализ). Основные виды спектров.
презентация [10,4 M], добавлен 21.05.2014Разработка плана контактной сети и воздушных линий станции, в пределах которой находится тяговая подстанция. Определение максимально допустимых длин пролетов с учетом ограничений. Расчет длины контактной сети, питающих и отсасывающих фидеров.
курсовая работа [116,0 K], добавлен 19.11.2010Расчет энергии иона. Количественная интерпретация данных о рассеянии быстрых ионов. Метод спектроскопии обратно рассеянных ионов низких энергий. Форма энергетических спектров двухкомпонентных материалов. Спектр кремния с анатомами на поверхности.
контрольная работа [86,3 K], добавлен 14.11.2011