Определение удельной эффективной активности естественных

радионуклидов (ЕРН)

1. Целью работы: является измерение активности γ-излучающих нуклидов (¹³⁷Cs, ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰К) в объектах окружающей среды с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра «Прогресс-гамма» с программным обеспечением «ПРОГРЕСС».

2. Приборы и принадлежности: Гамма-спектрометр «Прогресс-гамма», комбинированный контрольный источник (¹³⁷Cs + ⁴⁰К), объект исследования (счетный образец).

3. Описание экспериментальной установки (устройство и принцип работы):

Гамма-спектрометр представляет собой стационарную установку со сцинтилляционным блоком детектирования, ПЭВМ с программным обеспечением «ПРОГРЕСС» для управления всеми режимами работы на всех этапах выполнения измерений и обработки результатов.

Гамма-спектрометр содержит: сцинтилляционный блок детектирования (БДЭГ 4-5) на основе кристалла йодистого натрия NaI(TI) различных размеров. Блок питания и усиления импульсов, плату аналого-цифрового преобразователя (АЦП), свинцовый экран для защиты блока детектирования от фонового излучения.

Для проведения калибровки гамма-спектрометра по энергии и контроля за сохранностью параметров в его состав включается комбинированный контрольный источник (¹³⁷Cs + ⁴⁰К), выполненный в геометрии «сосуд Маринелли – 1 литр».

Принцип действия гамма-спектрометра заключается в получении аппаратного спектра импульсов от детектора, регистрирующего излучение счетного образца, экспонируемого в фиксированных условиях измерений. Активность радионуклида в исследуемой пробе определяется путем обработки полученной спектрограммы на ЭВМ с помощью специального пакета программ «ПРОГРЕСС». Пакет программ «ПРОГРЕСС» позволяет управлять работой гамма-спектрометра, анализировать спектрограмму и идентифицировать радионуклиды, определять активность соответствующих нуклидов в пробе, рассчитывать неопределенность измерения активности.

Диапазон измерений удельной активности (для геометрии «сосуд Маринелли – 1 литр» в стандартной защите):

¹³⁷Cs (3 ¸ 10000) Бк/кг,

²²⁶Ra (3 ¸ 10000) Бк/кг,

²³²Th (6 ¸ 10000) Бк/кг,

⁴⁰К (40 ¸ 10000) Бк/кг.

4. Последовательность измерений:

1. Включить питание гамма-спектрометра (компьютер, блок питания детектора) и прогреть гамма-спектрометр в течении 30 мин.

2. Запустить программу «ПРОГРЕСС» и войти в режим просмотра аппаратурного спектра гамма-спектрометра.

3. Установить на блок детектирования контрольный источник (¹³⁷Cs + ⁴⁰К) и запустить измерение в режиме энергетической калибровки (время экспозиции 150 с) в соответствии с руководством пользования программного обеспечения «ПРОГРЕСС». На экране появится изменяющийся в процессе набора спектр, типичная форма которого приведена на рисунке 1.

3.1. В процессе измерения в режиме энергетической калибровки программа выводит на экран определенные по спектру калибровочного источника позиции (номера каналов, n₁ и n₂), соответствующие пикам полного поглощения (ППП) в аппаратурных спектрах радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁴⁰К (662 и 1461 кэВ), а также контрольную скорость счета импульсов в энергетическом интервале от 600 до 720 кэВ.

Рисунок 1. Аппаратный спектр источника (¹³⁷Cs + ⁴⁰К),

измеренный на гамма-спектрометре.

4. Убрать контрольный источник и запустить набор спектра в режиме измерения фона (время экспозиции 3600 с). В процессе измерения программа выводит на экран значения скорости счета в контрольных интервалах для измеренного спектра фона и для предыдущего измерения.

4.1. Если скорость счета хотя бы в одном из контрольных интервалов отличается от измеренного ранее значения более чем на величину, соответствующую введенному в программу критерию, программа выдает предупреждение об изменении фонового спектра. В том случае, если спектры совпадают, спектрометр считается готовым к работе.

5. Установить на блок детектирования счетный образец (пробу) с известной массой в геометрии «сосуд Маринелли – 1 литр» и запустить набор спектра (время экспозиции 1800 с) в режиме измерения активности радионуклидов в соответствии с руководством пользования программного обеспечения «ПРОГРЕСС». На экране появится изменяющийся в процессе набора спектр и результаты измерений удельной активности ЕРН, с соответствующими им значениями статистической составляющей абсолютной неопределенности измерений, рассчитанные для доверительного интервала Р =0,95.

6. По окончании обработки спектра и рассчитанных значений удельной активности гамма-излучающих радионуклидов в счетном образце, закрыть программу «ПРОГРЕСС», выключить питание блока детектора, выключить компьютер.

5. Задания для самостоятельной работы:

5.1. Получите у преподавателя счетный образец (пробу).

5.2. Выполните последовательность действий, указанных в п. 4.

5.3. Полученные результаты измерений удельной активности гамма-излучающих радионуклидов занесите в таблицу.

Наименование показателя, ед. измерения	Результат измерений
Удельная Активность ^137Cs, Бк/кг Удельная Активность^226Ra, Бк/кг Удельная Активность^232Th, Бк/кг Удельная Активность^40K, Бк/кг

5.4. Рассчитайте эффективную удельную активность (А_эфф, Бк/кг) по формуле:

А_эфф = A_Ra + 1,3A_Th + 0,09A_K

где A_Ra - удельная активность ²²⁶Ra, A_Th - удельная активность ²³²Th, A_K - удельная активность⁴⁰K.

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры основных радиоизотопов, обуславливающих радиоактивность минерального сырья и строительных материалов. Краткая ядерно-физическая характеристика урана.

2. Приведите примеры основных радиоизотопов, обуславливающих радиоактивность минерального сырья и строительных материалов. Краткая ядерно-физическая характеристика радия.

3. Приведите примеры основных радиоизотопов, обуславливающих радиоактивность минерального сырья и строительных материалов. Краткая ядерно-физическая характеристика тория.

4. Приведите примеры основных радиоизотопов, обуславливающих радиоактивность минерального сырья и строительных материалов. Краткая ядерно-физическая характеристика калия.

5. Приведите примеры основных радиоизотопов, обуславливающих радиоактивность минерального сырья и строительных материалов. Краткая ядерно-физическая характеристика цезия.

6. Приведите ряд радиоактивности по степени снижения концентрации ЕРН в изверженных породах минерального сырья.

7.Приведите предельно допустимые нормы удельной активности ЕРН в строительных материалах, используемых во всех вновь строящихся жилых и общественных зданиях и сооружениях

8. Характеристика 1-го класса строительных материалов и изделий по удельной эффективной активности естественных радионуклидов.

9. Характеристика 2-го класса строительных материалов и изделий по удельной эффективной активности естественных радионуклидов.

10. Характеристика 3-го класса строительных материалов и изделий по удельной эффективной активности естественных радионуклидов.

Дата добавления: 2015-07-07