Электрохимический способ определения поглощенной дозы и мощности дозы ионизирующего излучения и устройство для его осуществления

 

1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ И МОЩНОСТИ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ. И УСТРОЙСТВО для.ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ путем измерения концентрации дозиметрического вещества, циркулирующего в замкнутом контуре, отличающиеся тем, что, с целью упрощения процесса определения и обеспзчения его непрерывности, овлучаемый раствор после определения концентрации переводят в исходное состояние вовлечением продуктов радиолиэа в обратимые сопряженные электрохимические реакции, а измерение концентрации и определение мощности дозы ведут по токам окисления или восстановления дозиметрического вещества _на с.елективном индикаторном элект- 'роде.ОЭ сою ^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEQlYEiËÈН.Я0„„533271

ЭШ G 01 T 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Т р, (21) 2060725/ 25 (25) 2066107/25 (22) 18.09.74 (46) 07.07.83. Бюл. Р 25 (72) Г.З. Гочалиев и С.И. Борчсова (53) 539 ° 12.04.08(088 ° 81 (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ И МОЩ НОСТИ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ, И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ путем измерения концентрации дозиметрического вещества, циркулирующего в замкнутом контуре, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью упрощения процесса определения и обеспзчения его непрерывности, облучаемый раствор после определения концентрации переводят в исходное состояние вовлечением продуктов радиолиза в обратимые сопряженные электрохимические реакции, а измерение концентрации и определение мощности дозы ведут по токам окисления или восста.новления дозиметрического вещества на селективном индикаторном электроде.

Устройстно для осуществления способа по п. 1, состоящее иэ цир куляционного контура, о т л и ч а ищ е е с я тем, что укаэанный контур выполнен электрохимическнм и состоит иэ микронасоса, облучаемой части, узла электрохимической регенерации дозиметрического раствора и аналитического узла с селектинным индикаторным электродом.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что селективный индикаторный электрод, изготовленный например., иэ золота, серебра, ртути, амальгамы металлов, графита, соединен с электродом-регенератором через измерительное устройство.

4. Уотройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что узел элек ; рохимической регенерации представляет собой участок контура, заполняемый электродом-регенератором с развитой поверхностью и выполнен, например, в виде многослойной сетки, набора капилляров, пластинок, Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электродрегенератор изготонлен иэ материалов, на поверхности которых протекают электромимические процессы окисления w восстановления продуктов рациолиза дозиметрического раствора, например, из платины, палладин или из любого другого материала, покрытого этими металлами.

Изобретение относиТся к области доэиметрии ионизирующего излучения-. химической дозиметрии.

Известен способ, позволяющий осу-. ществлять непрерывный дозиметрический контроль, заключающийся в .том, что, обеспечивая циркуляцию дозиметрического раствора глюкозы по замкнутому контуру, через поле излучения, уменьшают время облучения данной порции раствора, что позволяет

t0 проводить процесс измерения прн малых скоростях убыли дозиметрического вещества. Устройство, реализующее известный способ„ снабжено циркулирующим эамкнутьм контуром глюкозы и при наличии поляриметра, автоматически фиксирующего изменение концентрации глюкозы, позволяет проводить непрерывное измерение поглощенной дозы. 20

Иэнестному способу свойственна продолжительность непрерывного измерения, ограниченная количеством дозиметрического вещества в контуре, что вызывает необходимость подпитки контура свежим раствором. Подпитка вынуждает иметь большие объемы концентрированных растворов для дозиметрии, что приводит к уменьшению точности, а также создает заметные трудности для непрерывного контроля

ЗО больших мощностей дозы излучения, кроме того, так как в циркуляционном контуре идет постоянное накопление продуктов раднолиза, прямое измерение и контроль мощности дозы становятся через определенное время невозможными. Следует отметить также, что применение оптических методов неизбежно связано со значительным удалением аналитического узла в 40.контуре от места облучения раствора.

Это увеличивает погрешность измере ния иэ-эа разбавления облученной порции раствора в длинных коммуникаци,онных линиях н повышает инерционность регистрации. Кроме того, оптические методы довольно сложны в отношении приборного оформления с дистанционнык измерением.

Целью изобретения является упрощение процесса определения мощности дозы ионизирующего излучения н обеспечения его непрерывности.

Цель достигается тем, что облученный раствор после определения концентрации переводят .н исходное состояние вовлечением продуктов радиолиэа в обратимые сопряженные электрохимическне реакции, а измерение концентрации и определение мощности дозы ведут по токам оксиления или восстанонления дозиметрического вещества на индикаторном электроде.

Предлагаемый способ пригоден в тех случаях, когда исходное и радиолизованное состояние компонент раствора составляют обратимую окислительно-восстановительную пару, как например, Fe+2/Fe+3, Се+Э/Ce, NOI /NO

U /CU Н /Н,O2/H20 2 и,цр ° Легко

2 3 заметить, что этому требованию удов-летворяет большинство наиболее употребительных дозиметрических раство ров.

Устройстно для реализации способа представлено ыа чертеже.

Оно состоит иэ микронасоса 1, облучаемой части 2, узла электрохимической регенерации дозиметрического раствора 3 и аналитического узла с селективным индикаторным электродом 4.

533271

Облучаемая часть контура выполнена или в виде тонкостенного капилляра или плоской кюветы с тонким окошКом из радиационностойких материалов (стекло, слабакорродирующий в данной среде металл). Так как от дротя" женности облучаемой части зависит изменение концентрации дозиметри-. ческого раствора на. ныходе из нее, 1 то длина этого участка при данной мощности дозы определяется исходя из чувствительности метода определения концентрации. Толщина стенки узла и раствора в нем подбираются исходя,,главным образом, из пробега.

Суммарная толщина стенки и раствора .не должна превышать величину пробега для данного излучения.

Узел электрохимической регенерации, представляющий собой участок контура, в котором находится электрод с развитой поверхностью из платины или палладня в виде многослойной сетки или набора капилляров, заполняющих сечение контура, Для надежной работы при длительной эксплуатации поверхности электродов покрывали тонким слоем платины или палладия по известным рецептам.

Основным требованием к узлу регенерации является полнота рекомбина ции продуктов радиолиза, которая определяется геометрическими параметрами самого узла и скоростью движения жидкости в контуре. Расход жидкости V н контуре жестко связан с мощностью дозы Р следующим образом:

Gp ч

100 N hC где / — рбъем облучаемой части контура; йС - максимально допустимое из менение концентрации дозиметрического раствора в контуре, остальные обозначения общеприняты. Определяя таким образом необходимое значение .

V, геометрические параметры узла регенерации оцениваются исходя из следующего экспериментально установленного нами ориентировочного соотношения: при расходе жидкости 1 мл/с .отношение поверхности электрода к занимаемому объему должно составлять не менее 500 см-". Такое соотношение обесгечиваеr достаточно полную рекомбинацию продуктон радиолиза.

Узел электрохимического определения изменения концентрации дозиметрического раствора, представляющий собой участок контура, куда поме" щается индикаторный электрод. При подходящем значении потенциала инди" каторного электрода на нем могут ид-. ти окисление или восстанонление продуктов радиолиза. По измеренным при этом токам иэ калибровочной кривой зависимости тока от концентрации onределяют.изменение концентрации дозиметрического раствора. Иатериал индикаторного электрода выбирают так, что на нем шел только один иэ возможных элек трохимических процессов г окисление или восстановление продуктов радиолиза. В качестве таких се1лективных электродов применяли прокаленные прн 700-800. С золото, серебро амальгамные электроды. Поверхность индикаторного электрода выбирается минимальной, позволяющей проводить измерения с помощью стандартной аппаратуры.

Потенциал индикаторного электро15 да может быть задан с помощью извест-. ных потенциостатических устройств.

Однако наличие н системе электродарегенератора, у которого истинная поверхность в десятки тысяч раз боль" ше поверхности индикаторного электро" да, позволяет без сложных и дорогостоящих потенциостатов. Большая разница в величинах поверхности этих электродов позволяет использовать электрод-регенератор одновременно и как неполяризуемый вспомогательный электрод в цепи индикаторного электрода. Простое замыкание этих электродов друг на друга через микроамперметр приводит к тому, что на.индикаторном электроде устанавливаетсй потенциал, при котором возможно окисление или восстановление продуктов радиолиза. м

35 КонтУр снабжен набором толстостенных капилляров разного сечения для регулирования расхода жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Раствор дозиметрического вещества. циркулирует по замкнутому контуру при помощи микронасоса с магнитным

„ приводом. Лопасти насоса приводятся в движение с. помощью электромагнита от обычной лабора †орн магнитной мешалки. типа ММ-3M ° После облучения раствор сначала поступает в аналитический узел, где определяют изменение концентрации дозиметрического вещества.

50 Так как при постоянной скорости патока продолжительность облучения данной порции раствора постоянна и благодаря тому, что в системе не происходит накопления продуктов ра55 диолиза, концентрация вещества, выбранного в. качестве дозиметрического на выходе из облучаемой части контура определяется только мощностью о дозы излучения. Эта связь имеет .щ следующий простой нид: .э

С =pe 25 . 10 Pg где G — радиационно-химический выход молекул/100 эв);

Р - мощность дозы (рад/с);

533271

Редактор О. Юркова

Техред M. Кузьма

Корректор И. Ватрушкина

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6364/1

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

М я — ч и сло As or аДРо 1

C - продолжительность облучения (с) 1

Ч - скорость потока жидкости в контуре; V - объем облучаемой части контура. Определяя заранее коэффициент пропорциональности оСмежду током и .концентрацией, получим следующую формулу для определения мощности дозы по измеряемьм токам Э

P = 9,64 10 — 3 =pg 4

ЯСМ

Затем раствор поступает в узел регенерации, где восстанавливается до исходного состояния и снова поступает в зону облучения.