Способ дозиметрии ионизирующего излучения

 

Изобретение относится к технике измерений ионизирующих излучений, более конкретно к способам дозиметрии. Целью изобретения является повышение плоскости измерения поглощенной дозы. Цель достигается тем, что после предварительного облучения полиэтиленового образца эталонным ионизирующим излучением и его деформирования в образец вводят сенсибилизатор радиационного сшивания в количестве 0,2 - 15 мас.%, помещая образец в сенсибилизатор или его раствор, после чего облучают образец измеряемым ионизирующим излучением, нагревают до температуры выше температуры плавления полиэтилена и измеряют его размеры, по относительному изменению которых судят о поглощенной дозе излучения. Изобретение позволяет повысить точность измерений в диапазоне дозы до 1 Мрад и расширить диапазон в области малых доз - до 0,025 Мрад. 4 табл.

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПЛИИН (51)5 Г 01 Т 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCKOMV СВИДВТИГЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4304690/? 5 (22) 14. 09.87 (46) 07. 07.91 . Бюл. Р 25 (71) Институт механики металлополимерных систем АИ БССР и Филиал Научноисследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова (72) В.П.Селькин, Ь.Н.Ацериха, Ю.И.Плескачевский, Г.З,Гочалиев, Б.И.Рубин, В.В.Гмирнов, В,З.Гофште) н и E.h. Дубова (53) 621 ° 386.82((288.8) (56) Финкель Э.Э. и Брагинский P.H.

Нагревостойкие провода и кабели с радиационно-модифицированной изоляцией. — И.: Энергия. 1975, с. 179-. 180.

Авторское свидетельство СССР

Р 500704, кл . Г 01 Т 1/203, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Р 1200694 . кл. Г 01 Т 1/02. 1984 . (54) СПОС01 ДОЗИИЕТРИИ ИОНИЗИРЯОЩЕГО

И ЗЛ ЧВ ИИЯ

Изобретение относится к области измерения параметров ядерных излучений и рентгеновских лучей, в частности к измерению поглощенной дозы ионизирующего излучения, и может быть использовано в радиационно-химической и ядерной технологии, например при радиационном модивицировании полимерных материалов.

Целью изобретения является повьш ение точности измерений в области малых доз и повышение чувствительности способа.

„SU,„, 1 172 А1

2 (57) Изобретение относится к технике измерений иониэирщощих излучений, более конкретно к способам дозиметрии.

Целью изобретения является повышение плоскости измерения поглошенной позы, Цель лостигяетгя тем, что после поедва ительногo облучения полиэтиленового образца эталонным иониэирующим излучением и его деформирования в образец вводят сенсибилизатор радиационного сшивания в количестве 0,2-15 мас._#_. помещая образец в сенсибилиэатор или его раствор, после чего облучают образец измеряемым иониэирующнм излучением„ нагревают до температуры выаге температуры плавления полиэтилена I и измеряют его размеры, по относительному изменению которых судят о поглощенной дозе излучения. Изобретение позволяет повысить точность измерений в диапазоне дозы до 1 Ирад и расширить диапазон в. области малых доэ— до 0,025 Ирад. 4 табл.

Сущность способа заключается в следующем.

Сшитый предварительным облучением и деформированный образец из полиэти- лена обладает ориентированной пространственной молекулярной сеткой, которая обусловливает появление у него

"памяти" формы.

При облучении образца измеряемым ионизирующим излучением вследствие продолжения процессов сшивания в об-.: .разце образуется "вторичная" неориентированная (недеформированная) мо1661702 лекулярная сетка. Соотношение упругих свойств, зависящих от плотности поперечных связей сеток, ориентированной (первичной) и неориентированной (вторичн6й) сеток и определяет величину до зиметрич ес ког о параметра данного способа, т. е ° конечный размер образца.

Введение в образец после его пред- 10 варительного облучения сенсибилиза(:тора радиационного сшивания приводят ,к тому, что в присутствии сенсибили затора при облучении образца измеряемым ионизирующим излучением его 15

"вторичная" неориентированная сетка . сшивается более интенсивно (т. е. при

; одних и тех же дозах измеряемого из лучения плотность поперечных связей

"вторичной" сетки в образце с сенси- 20 (. билизатором будет выше, чем в образ; це без сенсибилизатора), В то же время сенсибилизатор не оказывает влия-,, ния на плотность поперечных связей

,"-первичной" сетки и на ее упругие 25 свойства.

Таким образом, введение сенсибили: затора радиационного сшивания В обра- зец после его предварительного облучения ионизирующим излучением позволя-30 ет изменять чувствительность способа, усиливая дозиметрический отклик, за счет более интенсивного образования

"вторичной" (неориентированной) сетки, при неизменной "первичной" (ориенти| . рованной) в процессе облучения образ ца измеряемым ионизирующим излучени" ем. Вследствие этого изменение дозимет рического параметра фиксируется при меньших дозах, причем в области малых 4 доз (до 1 Мрад) за счет усиления дозиметрического отклика при сохранении абсолютной величины разброса показаний повышается точность измерения поглощенной дозы.

Способ осуществляют следующим образом.

Полиэтиленовый образец предвари тельно облучают эталонным ионизирующим излучением до заданной величины поглощенной дозы (5-100 Мрад), . затем его нагревают до 110-300 С и в высокоэластическом состоянии деформируют на растяжение, сжатие или из.гиб после чего образец в,цеформироУ

55 ванном состоянии охлаждают до температуры ниже температуры плавления кристаллической фазы полиэтилена, фиксируя степень деформации. Сенсибилизатор радиационного сшивания вводят в полимер по известным методикам. Обра1 зец помещают в раствор, содержащий сенсибилизатор радиационного сшивания или непосредственно в сенсибилизатор (если он жидкий) . Образец выдерживают в растворе до его равновесного набухания или до увеличения

его веса на заданную величину, т.е. вводят определенное количество сенсибилизатора.

Ксли,сенсибилизатор не является высоколетучим соединением и выдержи*вает воздействие высоких температур при деформировании (110 С и более), его введение можно осуществлять после предварительного облучения ионизирующим излучением до операции деформирования или непосредственно в процессе деформирования.

После введения сенсибилизатора образец удаляют из раствора и высушивают до полного удаления растворителя, т.е. до стабилизации веса образца (высушивание можно осуществлять как при комнатной, так и при повышенной температуре), Затем облучают образец измеряемым ионизирующим излучением. При облучении гамма-излучением для поддержания постоянной концентрации сенсибилизатора в процессе облучения возможно проводить облучение образца непосредственно в растворе сенсибилизатора или в самом сенсибилизаторе, т.е, удалять образец из сенсибилизатора или его раствора только после облучения. После облучения образец извлекают из поля измеряемого ионизирующего излучения и нагревают до температуры выше температуры плавления кристаллической фазы полиэтилена. Происходит термическая усадка образца, степень которой зависит от величины поглощенной дозы измеряемого излучения. Затем измеряют конечный размер образца и по тарировочной таблице или графику определяют поглощенную дозу измеряемого ионизирующего излучения.

Пример 1. Образцы получают методом экструзии в виде пленки толщиной 300 мкм, Материал - полиэтилен низкой плотности марки 10003-02, температура плавления кристаллической фазы 105 С. Пленку предварительно облучают на ускорителе электронов

"Электрон-111" до поглощенной дозы

20,0 Мрад. Затем пленку разрезают на

1661702 полоски шириной 7 мм и деАормируют при 170 20 С на специальном устройстве (продольная вытяжка до степени деАормнрования 1707., т.е. кратность вытяжки 2,7) . После этого полоску охлаждают и разрезают на отрезки длиной 250 мм, которые используют в качестве образцов, после чего помещают . образцы в сенсибилизатор (о-дихлорбензол) и .выдерживают в нем при комнатной температуре (20<5 С) в течение

2 ч, т.е. до достижения равновесной степени набухания (около 15 мас.7).

Содержание сенсибилизатора в образце определяют гравиметрически, Затем образцы облучают непосредственно в о-дихлорбензоле измеряемым ионизирующнм излучением (гамма-излучение на установке PXN-гамма-20), после чего извлекают их из о-дихлорбензола, нагревают до 170/10 С в течение 1 мин .и измеряют штангенциркулем конечную длину. По конечным линейным размерам образцов для каждого примера осуществления способа строят тарировочную -. зависимость их относительной длины

1/1 (где 1 - длина образца, облучен-. ного измеряемым ионизируюшим излучением после термоусадки; 1 - длина необлученного измеряемым ионизиру-. ющнм излучением образца после термоусадки) от поглощенной дозы измеряемого ионизирующего излучения.. Поглощенную дозу параллельно контролируют с помощью Аерросульфатной дозиметри-. ческой системы.

Для сравнения параллельно облучают образцы без введения сенсибилизатора.

Тарировочная зависимость отношения

1/1о от поглощенной дозы излучения при введении о-дихлорбензола дана в табл. 1 °

Пример 2. Образцы получают,. облучают эталонным излучением и деАормируют, как в примере 1. Затем образцы помещают в сенсибилизатор (этиленгликольдиметакрилат) и выдерживают в нем при комнатной температуре до достижения равновесной степени набу хания (2 ч). После этого образцы извлекают из сенсибилизатора, причем количество введенного сенсибилизатора (2 мас._#_) определяют гравиметрически, . затем совместно с контрольными образцамн (без сенсибилизатора) облучают измеряемым ионизирующим излучением (иэлучение ускоренных электронов на ускорителе ЭЛВ-1). После облучения образец нагревают до 170+10 С в течение 1 мин, измеряют штангенциркулем их конечную длину и строят тарировочную зависимость.

Тарировочная зависимость отношения

1/1„ от поглощенной дозы излучения при введении этиленгликольдиметакрилата дана в табл. 2, Пример 3. Образцы получают и деАормируют как в примере 1. Доза облучения предварительным (эталонным) ионизирующим излучением составляет

5,3 Ирад. Сенсибилизатор — триаллицианурат. Образцы помещают в раствор триаллилцианурата в толуоле и выдерживают до равновесной степени набухания (2 ч), после чего образцы извлекают и высушивают до постоянной масси, при этом введенное количество

20 сенсибилизатора составляет в зависимости от температуры (?0-60 С) и коно центрации раствора (2-40 мас.Л триаллилцианурата) О, 1-.3 мас. Х (0,1 мас... при 20ОС и 2.",-ной кон25 центрации раствора, 0,2 мас.Х при

20 С и 5Я-ной:концентрации раствора и 3 мас.Х при 60ОС и 40,-ной концентрации раствора), затем совместно с контрольными образцами (без сенсиби30 лизатора) облучают в вакууме (10 Ла) измеряемым ионизирующим излучением (гамма-излучение на установке РХИгамма-20).

После облучения образцы нагревают до 170+10 С в течение 1 мин, измеряют штангенциркулем их рабочую длину

-и строят тарировочную зависимость.

Тарировочная зависимость отношения

1/1 поглощенной дозы излучения при введении триаллилцианурата дана в табл.3.

Оптимальное количество вводимого в образцы сенсибилизатора (0,215 мас.Х) обусловлено невозможностью введения в готовий образец (полиэти45 леновая пленка) большего количества сенсибилизатора. Так, при равновесI ном набухании полиэтилена в о-дихлорбензоле максимально вводимое количес .—

50 во последнего составляет до 15 мас. а максимальное количество введения полиАункциональных мономеров в готовый образец иэ раствора не превышает нескольких мас.Х. Для определения минимального количества сенсибилизатора, обеспечивающего положительный эффект, проводят сравнение известного способа с предлагаемым при введении в образцы, изготовленные согласно приме1661702

Поглощенная доза измеряемого излучения, Ирад

Образцы с введенным о-дихлорбенэолом.

Образцы без сенсибилизатора

1,0

1,01

1,03

1,06

1,09

1,15

1,28

1,0

1,0

1,01

1,03

1,06

1,11

1,22

0,1

0,25

0 5

2

Та бли ца 2

Образцы без сенси били затора

Поглощенная доза измеряемого излучения, Мрад

Образцы с введенным эти ленгликольдиметакрилатом

0,1

0 5

2

1,0

1,01

1,06 р

1,18

1,34

1,0

1,0

1,03

1,07

1р12

1,24 ру 3, различного количества триаллилцианурата {наиболее эффективный сенсибилизатор радиационного сшивания).

Точность способа характеризуют по по5

Грешности воспроизведейия в серии из

10 измерений, определяемой по распределению Стьюдента при доверительной вероятности 0,99.

3а минимальную дозу измеряемого ионизирующего излучения принимают поглощенную дозу излучения, прн кото рой показания всех образцов в серии отличаются от показаний образцов, не облученных измеряемым излучением.

Таким образом, предлагаемый спо(,„. соб обладает высокой точностью изме рения поглощенной дозы.в диапазоне до 1 Ирах, имеет расинренныр н область елых доа (до 0,025 Ирах) диапазон измерения поглощенной дозы ионизиру,ющего излучения, а также имеет возмож,ность введения сенсибилизаторов в го,! товые детекторы ионизирующего излуче-. 25 иия, изготовленного согласно известному способу, и использование их в более широком диапазоне доз.

Сравнительные результаты определения поглощенной дозы ионизирующего излучения по известному и предлагаемому способам даны в табл. 4.

Формула и зобр ет ения

Способ дозиметрии ионизирующего излучения, включающий предварительное облучение полиэтиленового .образца ионизирующим излучением, деформирование, облучение измеряемым ионизирующим излучением, нагрев до температуры выше температуры плавления полиэтилена и измерение его размеров, по изменению которых судят о поглощенной дозе излучения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности способа и повышения точности измерений в области малых доз, в образец после его предварительного облучения вводят сенсибилизатор радиационного сшивания в количестве

0,2-15 мас. .

I а блица 1

1 661702

Та бли ца 3

Поглощенная доза ионизирующего излучения, Мрад

Образцы с введенным триаллилциануратом (3 мас.Ж) Образцы без сенсибилизатора

1,0

1,01

1, 03.

1,07

1,13

1,27

1,41

1,0

1,0

1,0

1,02

1,05

1,11

1,17

0,025

0,05

0,1

0,2

0,5

Та блица 4

Характеристика

Показатели для способа известного контроль предлагаемого

3 4 контроль

20 20 5 3 20

170 170 170 170

5,3

170

5,3

170

0,2

0,025 0,1 0,1 О,1 0,25

0,1 0,1

Hp и м е ч а н и е. "+" — присутствие сенсибилизатора.

"-" — отсутствие сенсибилизаторл °

Составитель Б. Рахманов

Редактор С. Пекарь Техред Л.Сердюкова КоРРектоР С. Щекмар

Заказ 2122 Тирак 314 Нодпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.узгород, ул. Гагарина, 101

Поглощенная доза предварительного.облучения, Мрад 5,3

Степень деформирования,7 170

Сенсибилизатор: о-дихлорбензол этиленгликольдиметакрилат триаллилциа кур ат +

Содержание сенсибилизатора, мас.Х 0,1

Минимально измеряемая поглощенная доза излучения, Мрад

Погрешность воспроизведения при величине поглощенной дозы около 0,5 Мрад,X +10,1 7,8 ++2,9 +5,7 М,2 39,6 10,4