Способ определения изотопного состава актинидов

 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и ядерной энергетике и может быть использовано для измерения изотопного состава актинидов на магнитных масс-спектрометрах , в частности, при определении ядерных констант и при анализе ядерного топлива атомных электростанций и других реакторов о Целью изобретения является повышение чувствительности и стабильности определения изотопного состава актинидов0 Для этого проба в виде окислов актинидов облучается осколками деления Cf - 252 и при этом распыляетсяо Слой Cf - 252 прикрыт тонкой прозрачной для осколков деления металлической пленкой для предотвращения загрязнения деталей ионного источника калифорнием Положительная компонента распыленного вещества ускоряется , фокусируется и вытягивается с помощью ионно-олтической системы в анализатор масс-спектрометра. 1 иЛо, 1 табл о (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U„„I 619357 (51)5 .Н 01 J 49/00, G 01 Т 1/36

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>вил и при этом распыляется. Слой Cf-252 д прикрыт тонкой прозрачной для осколков деления металлической пленкой для предотвращения загрязнения деталей ионного источника калифорнием. Положительная компонента распыпенного СЛ вецества ускоряется, фокусируется и вытягивается с помощью конно-оптичес- ,кой системы в анализатор масс-спектрометра.

Использование пробы в виде ультра- фЬ дисперсного слоя (УДС) при облучении ее такими тяжелыми многозарядными ионами как осколки деления повынает коэффициент распыления по сравнению с тем случаем, если бы эта же проба находилась на подложке не в виде УЦС, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4243750/21 (22) 13. 05. 87 (46) 07.01.91. Бюл. h» 1 (72) И.А. Баранов, Б.Н. Беляев, В.П. Эйсмонт, В.В. Обнорский, С.О.Цепелевич, А.В. Ловцюс и Л.М, Скородумов (53) 621.384(088.8) (56) Баранов И.А. и др. Механизм распыпения материалов тяжельаы многозарядными ионами - осколками деления.НТФ, 1981 т. 51, Р 12, с. 2457.

Jion F. et al. Phys. Rev. 1968, v. 166, Р 4, рр. 968-974. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПНОГО

СОСТАВА АКТИНИДОВ (5/) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и ядерной энергетике и может быть использовано для измерения изотопного состава акИзобретение относится к экспериментальной ядерной физике и ядерной энергетике и может быть использовано для измерения изотопного состава актинидов на магнитных масс-спектрометрах, в частности, при определении ядерных констант и при анализе ядерного топлива атомных электростанций и других реакторов.

Цель изобретения - -повышение чувствительности и стабильности определения изотопного состава актинидов.

На чертеже показана диаграмма, иллюстрируюцая.предлагаемый способ.

Способ реализуют следующим образом.

Проба в виде УДС окислов актинидов облучается осколками деления Cf-252

2 тинидов на магнитных масс-спектрометрах, в частности, при определении ядерно констант и при анализе ядерного топлива атомных электростанций и других реакторов. Целью изобретения является повьппение чувствительности и стабильности определения изотопного состава актинндов. Дпя этого проба в виде окислов актинидов облучается осколками деления Cf — 252 и при этом распыляется. Слой Cf — 252 прикрыт тонкой прозрачной для осколков деления металлической пленкой для предотврацения загрязнения деталей ионного источника калифорнием. Положительная компонента распыленного вецества ускоряется, фокусируется и вытягивается с помоцью ионно-оптической системы в анализатор масс-спектрометра. 1 ил., 1 табл.

16 1.9357 а в обычном крупнозернистом состоянии, на два порядка, т.е. от (3--4) ат/ОД до (100-1000) ат/ОД. Одновременно увеличивается на порядок доля положительной компоненты распыленного веще5 ства, достигая для окислов актинидов. десятков процентов.Так,при распылении осколками деления УДС из ГО2 получен . выход положительных ионов 10%, а при,0 .распылении AmO0 масс-спектрометре ИИ-1201. Пик 2È (238 UO ) получен при распылении ос2 колками деления пробы в виде УДС (шкала справа), а пик 2 о (точки) — при распылении того же слоя осколками в тех же условиях, но после того, как

УДС был прокален при Т = 550 С, и этот слой превратился из УДС в обычный крупнозернистый слой U02 (шкала слева), Выход положительных ионов уменьшается в 400 раз.

На чертеже приведен также пик 1а (235 02) (шкала слева) при распылении

УДС осколками деления. Повышение процента распыленного вещества в положи-. тельно заряженном состоянии, в свою очередь, повьппает эффективность использования пробы, уменьшает загрязнение и память" в ионном источнике. .Высокий коэффициент распыления (100 40

1000) атомов/осколков деления и большой выход положительных ионов дают возможность использовать небольшие потоки осколков деления 10 -10 оск/с

4 в зависимости от способа регистрации ионов в масс-спектрометре, т.е. использовать не ускорители тяжелых многозарядных ионов, а изотопный источник осколков деления ядер — слой

Cf-252. Это упрощает устройство ион50 ного источника и повышает стабильность измерений. Последнее достигается фиксированной геометрией и неизменностью потока осколков деления на пробу. При этом проба в процессе распыления остается холодной и практически не разрушается.

П р и м "е р. УДС 002 цредс гавляет собой пятно диаметром 7 мм и готовится путем термораспыпения UO " (или г

У О@) в вакууме на холодную (Т «100 С) подложку (в виде тонкой пленки А12ОЗ при расстоянии между испарителем и подложкой не менее 7 см.(можио их приготовить и при меньших расстояйиях, но с принудительным охлаждением подлоласи) и содержит 0,5-1мкг.

Таким образом, проба с пленкой-подложкой прозрачна для осколков деления, вылетающих из тонкого слоя

Cf-252 диаметром 7 мм и количеством

Cf-252 0 5 мкг (1 мкг Cf-252 испускает 1,3 10 оск/с) на металличес6 кой подложке. Слой Cf-252 прикрывается прозрачной для осколков деления пленкой из Ni (200 мкг/cM2). Осколки деления из источника проходят последовательно защитную никелевую пленку, пленку-подложку из Al О 9 и распыляют УДС UO2, нанесенный с внешней стороны пленки, расстояние между слоем С-252 и пробой 0,2 см,.а поток осколков на УДС UO2 составляет 5 "

@10 см с . Положительные ионы

-2 пробы вытягиваются в масс-спектрометр через ионно-оптическую систему.

Приготовляют ряд проб в виде УДС, содержащих окислы U-235 и U-238 с различным известным изотопным составом. Результаты измерений изотопного состава проб, проведенных на магнитном масс-спектрометре NH-1201, представлены в таблице. Там же приведены паспортные значения изотопного состава, сравнение с которыми показывает, что расхождение не превышает

0,5%, 1

Формула изобретения

Способ определения изотопного состава актинидов, включающий нанесение пробы на подложку, облучение пробы заряженными частицами и масс-спектрометрический анализ ионов, эмиттируе-. мых из пробы, о т л и ч .а ю шийся тем, что, с целью повьппения чувствительности и стабильности определения изотопного состава, анализируемое вещество наносят в виде окиси на подложку в виде ультрадисперсного слоя и облучают тяжелыми многозарядных ионами - осколками деления, 1619357

Проба

Счетность ионов

Паспортные значения иготовление змерение зотопных тношений

I е

238ио г.

1ог изотопных отношений

0,0204 0,0204

Топливо

РБМК на пленке из

Alã09

Иог на пленке из Al Oa

Термораспыпение 1010+30 49300+200 в вакууме из цо

Термораспыпение в вакууме

V 0<

8,42

17600+ 2090+50

+100

8,476

32Ю

280

20Ю

7600

720,во

770 770 150

7Ю Нокер канада

Составитель В. Кащеев

Редактор А. Козориз Техред П.Сердюкова, Корректор И. Муска

Заказ 52 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðîä, ул. Гагарина, 101