Способ определения содержания стронция-90 в жидкостях

Авторы патента:

Тарасенков Валентин Григорьевич (RU)

G01T1/178 - для измерения удельной активности при наличии других радиоактивных веществ, например естественной радиоактивности в воздухе или в жидкости, такой, как дождевая вода

Владельцы патента RU 2397511:

Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение предназначено для мониторинга в реальном времени содержания стронция-90 в жидкостях с чувствительностью не хуже 1 Бк/литр, что найдет применение на объектах атомной промышленности - АЭС, хранилищах отработанного ядерного топлива, местах захоронения радиоактивных отходов. Технический результат - определение в реальном времени содержания стронция-90 в жидкостях с чувствительностью не хуже 1 Бк/литр. Для этого одновременно и независимо измеряют бета-излучение иттрия-90 и фоновые события от электронов комптоновского рассеяния гамма-квантов в исследуемом объеме жидкости сцинтилляционным методом, определяют скорость счета бета-излучения иттрия-90 как разницу указанных измерений, затем определяют количество иттрия-90 и пересчитывают количества иттрия-90 на количество стронция-90. 2 ил.

Изобретение предназначено для мониторинга в реальном времени содержания стронция-90 в жидкостях с чувствительностью не хуже 1 Бк/литр, что найдет применение на объектах государственного значения, таких как объекты атомной промышленности, включая АЭС, хранилища отработанного ядерного топлива, места захоронения радиоактивных отходов, предприятия атомной промышленности и машиностроения. Кроме того, заинтересованность в подобной разработке имеется у экологических служб городов, особенно в техногенно опасных регионах.

Используемые в настоящее время методы определения содержания стронция-90 в жидкостях без предварительной подготовки образцов (выпаривание, химическое обогащение) обеспечивают чувствительность не лучше 15 Бк/л. Выпускаемый серийно бета-спектрометр СЕБ-01-150 (АКП г.Киев) имеет чувствительность 15 Бк/л за время измерений 10000 сек, вес более 200 кг.

Определение содержания стронция-90, основанное на методах ионной хроматографии (J.Cobb, P.Warwick at al., Determination of strontium-90 in milk samles using a controlled precipitation clean-up step prior to ion-chromatography. Science of the Total Environment, 173-174 (1995) 179-186) или масс-спектроскопии, требует наличия дорогих стационарных лабораторных установок и предварительной подготовки образцов.

Использование черенковского излучения для регистрации бета-распадных электронов также требует либо приготовления образцов (D.D. Rao, S.T. Mehendarge at al., Application of Cherenkov radiation counting for determination of Sr-90 in environmental samples. Journal of Environmental Radioactivity, 48 (2000) 49-57) или принятия дополнительных мер по защите детектора от внешнего гамма-излучения и постоянного контроля в широком диапозоне оптической прозрачности исследуемого объема жидкости (A. Chernyaev, I. Gaponov, A. Kazennov, Direct methods for radionuclides measurement in water environmental. Journal of Environmental Radioactivity, 72 (2004) 187-194).

Известны также способы определения содержания стронция-90 в жидкостях и других природных объектах по дочернему элементу иттрию-90 (патенты РФ №1823652, 2139534, 2166775), в которых предусмотрены приготовление композиций, содержащих стронций и иттрий, различными химическими способами, измерение скорости счета и активности иттрия-90 и пересчет активности иттрия на активность стронция-90. Все эти способы технологически сложны и вследствие этого требуют значительного времени определения активности стронция-90, имеют низкую достоверность.

За прототип выбран способ определения содержания стронция-90 в природных и промышленных объектах, включающий приготовление раствора стронция-90, введение в него композиции, способной извлекать иттрий-90, приготовление счетного препарата, измерение скорости счета бета-излучения иттрия-90, определение количества иттрия-90 и пересчет количества иттрия-90 на количество стронция-90 (патент РФ №2166775, опубл. 10.05.2001). Недостатком этого способа, также как и указанных выше, является его длительность, низкая достоверность.

Техническим результатом изобретения является определение в реальном времени содержания стронция-90 в жидкостях с чувствительностью не хуже 1 Бк/литр.

Для достижения указанного результата предложен способ определения содержания стронция-90 в жидкостях, заключающийся в измерении скорости счета бета-излучения иттрия-90, определении количества иттрия-90 и пересчете количества иттрия-90 на количество стронция-90, при этом одновременно и независимо измеряют бета-излучение иттрия-90 и фоновые события от электронов комптоновского рассеяния гамма-квантов в исследуемом объеме жидкости сцинтилляционным методом и определяют по разнице счета количество стронция-90.

В основу изобретения положен принцип регистрации бета-распадных электронов радионуклида иттрия-90, концентрация которого находится в равновесии с концентрацией стронция-90. При одновременной и независимой регистрации бета-излучения иттрия-90 и фоновых событий непосредственно в контролируемом объеме жидкости повышается достоверность измерений. При этом измерения проводят непосредственно в исследуемом объеме жидкости. Измерения проводят равномерно по исследуемому объему жидкости.

На фиг.1 схематично показано расположение детектирующих элементов для проведения измерений, где 1 - стержень из сцинтиллирующего полистирола, 2 - защитный экран из полистирола. На фиг.2 показано выполнение детектора, который должен в минимально достаточном исполнении состоять из двух сборок бета-стержней и двух сборок гамма-стержней.

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве детектирующих сцинтилляционных элементов для измерения излучения предложены стержни 1 из сцинтиллирующего полистирола. Предложен следующий вариант реализации способа измерения.

Стержни делятся на две равные по числу группы (см. фиг.1). Стержни каждой группы одинаково и равномерно заполняют объем детектора. Геометрические размеры стержней и расстояние между ними рассчитывается в каждом конкретном случае. Если теперь стержни 1 какой-либо группы поместить в защитные экраны 2 из чистого полистирола с толщиной, достаточной для поглощения бета-электронов, то эта группа (назовем ее гамма-детектором) станет не чувствительной к бета-излучению из исследованной жидкости. Оставшаяся часть (бета-детектор) регистрирует и гамма- и бета-излучение. Чувствительность обоих детекторов к гамма-излучению будет одинаковой, так как сечения взаимодействия гамма-квантов в воде и полистироле в интересующем нас диапазоне энергий практически одинаковые, а длина поглощения гамма-квантов в детекторе более чем на порядок превышает постоянную решетки «а». По разнице измерений двух групп стержней мы определяем эффект, связанный с бета-излучением иттрия. Детектирующие элементы 1 подсоединены через ФЭУ к блоку индикации данных (не показаны), обработка измерений и пересчет содержания стронция-90 проводится по любой известной методике.

Расчеты показали, что для определения количества стронция-90 в воде за время измерения 1000 секунд с чувствительностью 1 Бк/л достаточно четырех групп стержней 1 по 35 штук в каждой группе (две группы стержней без защитного экрана 2 и две группы стержней с защитными экранами 2, например, как показано на фиг.2), их общий занимаемый объем составит ~40 л.

Таким образом, предлагаемый способ позволит с высокой точностью и без предварительного изготовления образцов проводить измерения содержания стронция-90 в жидкостях в режиме реального времени, что обеспечит его мониторинг на АЭС, других промышленных и природных объектах, где необходим экспресс-анализ радиоактивной обстановки.

Способ определения содержания стронция-90 в жидкостях, заключающийся в измерении скорости счета бета-излучения иттрия-90, определении количества иттрия-90 и пересчете количества иттрия-90 на количество стронция-90, отличающийся тем, что одновременно и независимо измеряют бета-излучение иттрия-90 и фоновые события от комптоновского рассеяния гамма квантов в исследуемом объеме жидкости спинтилляционным методом и определяют по разнице счета количество стронция-90.

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений и может быть использовано в геохимии, в геофизике, в сейсмологии при краткосрочном прогнозировании землетрясений, в радиоэкологии при инженерно-экологических изысканиях.

Монитор радиоактивности окружающей среды // 2267140

Изобретение относится к атмосферному монитору, предназначенному для контролирования присутствия радиоактивных материалов в воздухе. .

Способ измерения коэффициента эманирования радона-222 в почвогрунтах // 2239207

Способ определения скорости конвекции почвенных газов // 2239206

Устройство для определения концентрации радиоактивных веществ // 2217777

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для непрерывного определения концентрации радиоактивных веществ в жидких и газообразных средах.

Способ определения стронция-90 в твердых образцах // 2184382

Способ измерения -активности среды и твердый сцинтилляционный детектор для его осуществления // 2059264

Способ обнаружения и измерения концентрации радона в среде и устройство для его осуществления // 2035722

Способ определения активности стронция-90 в природных объектах // 1823652

Изобретение относится к измерению ядерных излучений, а именно, определению загрязненности природных объектов стронцием-90 (90Sr). .

Способ определения объемной активности аэрозолей @ - излучающих радионуклидов // 1477104

Способ измерения эффективного коэффициента диффузии радона и торона в грунте // 2470327

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, а именно к измерению эффективного коэффициента диффузии радона и торона в грунте

Способ измерения скорости адвекции почвенных газов // 2470328

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, а именно к определению скорости адвекции почвенных газов

Способ измерения активности пробы водного раствора по 60со и система для его осуществления // 2561707

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для оценки и контроля радиационно-экологической обстановки на АЭС и радиохимических производствах в ходе переработки радиоактивных отходов, а также в районах ядерных аварий на суше и на море. В заявленном способе измерения активности пробы водного раствора кубового остатка по Co60 после завершения каждой стадии переработки кубового остатка перед поступлением на следующую стадию предусмотрена проверка остаточного содержания 60Co и, пока оно не установлено, следующая стадия не начинается. Техническим результатом является возможность определения радиоактивности по 60Co при условии его низкого содержания в растворе в процессе химической обработки раствора и его фильтрации, повышение эффективности и скорости измерения, а также ускорение переработки кубового остатка. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ детектирования с помощью электрохимически-ассистируемого детектора альфа-частиц, предназначенный для ядерных измерений в жидкой среде // 2573609

Изобретение относится к способу детектирования in situ альфа-частиц, содержащихся в жидкой среде, с использованием системы, включающей противоэлектрод (7) и детектор (1) альфа-частиц, содержащий подложку, полученную из материала собственного полупроводника, который расположен в качестве слоя между двумя электрическими контактами, где контакт, предназначенный для контактирования с жидкой средой, выполнен из алмаза, легированного бором. За счет формирования особого электролита (8) и за счет протекания тока между противоэлектродом (7) и алмазным контактом, легированным бором, находящимся в контакте с жидкой средой, находящиеся в жидкой среде актиниды или полоний можно сконцентрировать на легированном бором алмазном контакте и тем самым можно снизить предел обнаружения источников альфа-излучения. 8 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Установка радиометрическая многопараметрическая // 2604966

Изобретение относится к области измерительной техники в атомной энергетике. Установка радиометрическая многопараметрическая содержит измерительную систему, состоящую из трех независимых измерительных каналов контроля объемной радиоактивности инертных газов, аэрозолей и йода, каждый из которых содержит соответствующее устройство детектирования, содержащее по крайней мере один блок детектирования, и устройство накопления и обработки результатов замеров, а также содержит пробоотборный тракт, включающий две независимые линии подвода воздуха, при этом она снабжена устройством автоматической поддержки расхода воздуха, включающим единое прокачивающее устройство в виде насоса постоянного разрежения, размещенного на выходном трубопроводе выведения воздуха, причем каждая независимая линия подвода воздуха снабжена электрически управляемым клапаном и устройством измерения скорости потока воздуха, связанными с устройством накопления и обработки результатов замеров, содержащим блок аналого-цифрового преобразования и микропроцессор для статистической обработки результатов замеров, при этом каждое устройство накопления и обработки результатов замеров связано с устройством управления и отображения результатов замеров. Технический результат - повышение надежности работы радиометрической установки. 1 ил.

Способ определения коэффициента преобразования по току блоков детектирования с проточными камерами при радиометрическом контроле радиоактивной газовой смеси в технологических выбросах ядерно-энергетических установок // 2620330

Изобретение относится к области радиационного контроля газообразных выбросов и технологических проб предприятий атомной промышленности и используется для определения объемной активности радиоактивных газовых смесей. Сущность изобретения заключается в способе определения коэффициента преобразования по току применяемых для радиационного контроля радиоактивных газовых смесей блоков детектирования с проточными камерами с использованием гамма-спектрометрического метода с криогенным вымораживанием инертных радиоактивных газов и жидкосцинтилляционного метода с барботированием трития и углерода-14. Технический результат - повышение достоверности результатов измерений объемной активности радиоактивных газовых смесей радиометрическим методом с использованием блоков детектирования с проточными камерами. 2 ил., 1 табл.

Погружной детектор альфа-частиц на основе алмазного чувствительного элемента с трехмерным массивом электродов // 2639587

Изобретение относится к области измерения альфа-радиоактивности в жидкой и газообразной средах. Погружной детектор альфа-частиц на основе алмазного чувствительного элемента в виде пластины, отличающийся тем, что контакты, создающие электрическое поле в объеме алмазного чувствительного элемента, выполнены в виде трехмерного массива заглубленных графитовых электродов, при этом трехмерный массив заглубленных графитовых электродов формируется в алмазной пластине со стороны грани, обращенной внутрь детектора, и алмазный чувствительный элемент в виде пластины запрессовывается в герметичный корпус детектора таким образом, чтобы противоположная электродам грань пластины была обращена к исследуемой среде. Технический результат – повышение чувствительности детектора, расширение диапазона регистрируемых частиц, упрощение конструкции. 2 ил.