УДК 543.429.9
Влияние защитного покрытия источника излучения на точность альфа-спектрометрических измерений
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Научный руководитель – ассистент ФЭУ ФТИ ТПУ
На сегодняшний день атомная энергетика в Российской Федерации является одним из приоритетных направлений развития. Как известно, ядерные реакции, положенные в основу данного вида энергетики, служат источниками большого количества тепловой энергии, которая в дальнейшем преобразуется в электрическую. Ядерные материалы, представляющие собой делящиеся вещества, необходимо постоянно контролировать, поскольку их кража может привести к созданию оружия массового уничтожения или другому несанкционированному их использованию. Для предотвращения подобных случаев в нашей стране создана Государственная система учета и контроля ядерных материалов, а также радиоактивных веществ. В рамках данной системы должен быть обеспечен контроль обращения с ядерными материалами и обеспечена их сохранность, своевременно выявлены и предотвращены потери и хищения материалов [1]. Кроме того, одним их основных направлений учета и контроля является качественное и количественное определение состава ядерных материалов и радиоактивных веществ. Возможным методом определения состава вещества является альфа-спектрометрический анализ.
Данный метод позволяет определять в пробах почти все основные альфа-излучатели, что, безусловно, является немаловажным преимуществом данного анализа перед другими. С его помощью можно также обнаружить содержащиеся в малых количествах нуклиды Pu236, Pu238, Cm244, Cm242 [2]. Однако имеются изотопы, например Pu239 и Pu240, альфа-пики которых трудноразличимы. К недостаткам альфа-спектрометрического анализа можно отнести сложность пробоподготовки образцов, относительно низкую разрешающую способность и сложность обработки полученных спектров. Для определения характеристик ядерных материалов метод может являться как основным, там и подтверждающим.
Все эти факторы оказывают негативное влияние на получаемые альфа-спектры. Поэтому целесообразно проводить исследования, которые позволят точнее определить влияние перечисленных факторов на точность спектрометрических измерений, а именно на изменение полной ширины пика на полувысоте (ПШПВ), смещение центроиды в зависимости от условий эксперимента для данной установки.
Безусловно, без надлежащего проведения этапов пробоотбора и пробоподготовки, которые являются наиболее сложными стадиями анализа, не удастся получить необходимых результатов. Однако для качественно проведенного альфа-спектрометрического анализа немаловажную роль играет используемый детектор. К основным критериям качества регистрации детектора относят его чувствительность, разрешение, уровень шума. В случае использования детектора в альфа-спектрометрии он должен обладать высокой чувствительностью, высоким разрешением, иметь низкие уровни шума и тонкое входное окно. Перечисленными показателями обладают поверхностно-барьерные детекторы.
Важной причиной применения защитных покрытий в открытых радионуклидных источниках является соблюдение и поддержание радиационной безопасности. В рамках этого покрытия будут являться своеобразной «мерой защиты» людей от исходящего ионизирующего излучения источника. Для сохранения здоровья персонала от вредного воздействия излучения от ядерных материалов и радиоактивных веществ должны быть соблюдены нормы радиационной безопасности, законодательно установленные в НРБ – 99/2009.
Основной целью данной работы является исследование влияния защитных покрытий открытых радионуклидных источников излучения на точность альфа-спектрометрических измерений.
В качестве детектора ионизирующего излучения в экспериментах использовался пассивный ионно-имплантированный планарный кремниевый детектор (PIPS-детектор), который поставляется в составе спектрометрического комплекса Alpha Analyst (производство фирмы Canberra).
Принцип действия детектора основан на полном поглощении энергии частиц, в результате которого образующиеся заряды преобразуются в электрические импульсы с амплитудой, пропорциональной поглощённой энергии частиц. Далее импульсы обрабатываются, исходя из полученного спектра проводится анализ пробы.
При выполнении данного исследования были проведены несколько серий экспериментов, в которых в качестве защитного покрытия использовались полиэтиленовые пленки различной толщины. Были получены зависимости энергии от плотности пленки, оценены полученные значения ПШПВ для каждой серии, изучены смещения центроид.
Список литературы
Постановление Правительства Российской Федерации от 6 мая 2008 г. N 352 «Об утверждении Положения о системе государственного учета и контроля ядерных материалов». Бушуев измерения ядерных материалов: Учебное пособие. М.: МИФИ, 2007. – 276 с.