Поглощающий нейтроны материал для радионуклидных источников гамма-излучения

 

Сущность изобретения: предложен материал для радионуклидных источников жесткого гамма-излучения следующего состава (мас. %): кобальт - 17 - 67; оксид европия - 30 - 80; молибден - 2,5 - 3,0. Материал обладает повышенной способностью к активации нейтронами. 2 табл.

Изобретение относится к области атомной техники, в частности к поглощающим нейтроны материалам для изготовления сердечников радионуклидных источников жесткого гамма-излучения высокой удельной активности.

Известны материалы для радионуклидных источников гамма- излучения, нашедшие применение в различных областях науки и техники: 55Fe, 57Co, 60Co, 65Zn, 75Sc, 109Cd, 110Ag, 124Sb, 134Cs, 153Gd, 169Yb, 170Tm, 192Jr и т.д. [1] Из описанных в литературе поглощающих нейтроны материалов, используемых для изготовления сердечников радионуклидных источников жесткого гамма-излучения высокой удельной активности, применяемых в облучателях радиационно-технологических установок, наиболее близок к заявляемому материалу радионуклид 60Co, получаемый путем облучения нейтронами металлического природного кобальта, состоящего из нуклида 59Co по реакции 59Co (n, гамма-излучение) 60Co [2] Недостатком природного кобальта как исходного материала для изготовления радионуклидных источников жесткого гамма-излучения, является то, что он имеет малое сечение захвата нейтронов [3] и активируется лишь тепловыми нейтронами. Вследствие этого для получения сердечников большой удельной активности (более 5 ПБк/кг) активацию исходного сырья осуществляют облучением в нейтронных потоках очень высокой интенсивности (до 5·10¹⁹ м^-2 с^-1), например в энергетических атомных реакторах в течение длительного времени, иногда более года [1, 4] При активации в ядерном реакторе, несмотря на малое сечение захвата 59Co, он является паразитным поглощающим материалом и ухудшает характеристики топливоиспользования. В связи с этим стоимость получаемого 60Co, а значит, и источника гамма-излучения на его основе, оказывается достаточно высокой.

Свести к минимуму потери в топливоиспользовании мог бы материал двухцелевого назначения, являющийся одновременно хорошим поглотителем (который можно использовать в качестве поглощающего материала в стержнях управления и защиты ядерного реактора) и источником жесткого гамма-излучения с характеристиками не хуже, чем у источника на основе 60Со.

В качестве изобретения предложен материал для радионуклидных источников жесткого гамма-излучения, содержащий кобальт, который отличается тем, что дополнительно содержит молибден и оксид европия при следующем соотношении компонентов (мас.): кобальт 17 67 оксид европия 30 80 молибден 2,5 3,0 Материал такого состава обладает достаточно большим сечением захвата нейтронов, активированный европий является источником жесткого гамма- излучения, что делает этот материал удовлетворяющим перечисленным выше требованиям.

Возможность применения этого материала обосновывается следующими исследованиями.

Было приготовлено 6 образцов. Состав их представлен в табл. 1.

Каждый образец представлял собой цилиндр диаметром 6,9 мм и длиной 15 - 25 мм. Из образцов каждого состава набирали сердечники длиной около 100 мм. Каждый сердечник поместили в герметичный чехол из нержавеющей стали марки Х18Н10Т и подвергли активированию нейтронами в ядерном реакторе в течение 60 суток при плотности потока нейтронов: тепловых 5·10¹⁸ м^-2 с^-1 надтепловых 3,2·10¹⁷ м^-2 с^-1
быстрых 1,1·10¹⁸ м^-2 с^-1.

Флюенс тепловых нейтронов для каждого сердечника составил около 272·10²⁵ м^-2.

После облучения была измерена активность гамма-излучения каждого из образовавшихся в сердечнике радионуклидов (60Co, 152Eu, 154Eu, 155Eu). Характеристики сердечников приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, и общая и удельная активность гамма-излучения у предлагаемого материала выше, чем у прототипа (образец 1) вследствие наличия в составе материала оксида европия. При увеличении массовой доли оксида европия свыше 80% снижается механическая прочность материала и ухудшаются технологические свойства. При снижении массовой доли оксида европия ниже 30% материал перестает удовлетворять двухцелевому назначению.

Литература
1. Сытин В.П. и др. Радиоактивные источники ионизирующих излучений. М. Энергоатомиздат, 1984, с. 12.

2. Герасимов А.С. и др. Справочник по образованию нуклидов в ядерных реакторах. М. Энергоатомиздат, 1989, с. 280 прототип.

3. Поглощающие материалы для регулирования ядерных реакторов. Под ред. Б.Г.Аратеи и В.В.Чекунова. М. Атомиздат, 1965, с.10.

Проблемы производства и применения изотопов и источников ядерного излучения в народном хозяйстве СССР. Тезисы докладов. Ленинград, 28 30 ноября, 1988, с. 6 83.

Формула изобретения

Поглощающий нейтроны материал для радионуклидных источников гамма-излучения, содержащий кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден и оксид европия при следующем соотношении компонентов, мас.

Кобальт 17 67
Оксид европия 30 80
Молибден 2,5 3,0х

РИСУНКИ

Рисунок 1