Geum.ru

Аналитический активационный комплекс на основе портативного нейтронного генератора для анализа примесей в металлах

Вид материалаДокументы

Содержание


Аналитический активационный комплекс на основе портативного нейтронного генератора для анализа примесей в металлах
Источник нейтронов
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Литература



1. Боголюбов Е.П., Титов И.А., Хасаев Т.О. и др. Разработка и производство нейтронных трубок, генераторов нейтронов и аппаратуры ИНК на их основе во ВНИИА.//Тезисы докладов конференции. Современная ядерная геофизика при поисках, разведке и разработке нефтегазовых месторождений. - Бугульма 18-20 мая 2001, с. 12-14.

2. Боголюбов Е.П., Горбатюк О.В., Громов Е.В. и др. Аппаратурно-методические комплексы импульсного нейтронного каротажа (АМК ИНК) нового поколения: результаты, проблемы, перспективы.//Тезисы докладов конференции. Современная ядерная геофизика при поисках, разведке и разработке нефтегазовых месторождений. - Бугульма 18-20 мая 2001, с. 15.

3. Боголюбов Е.П., Титов И.А., Хасаев Т.О. и др. Разработка и производство нейтронных трубок, генераторов нейтронов и аппаратуры ИНК ВНИИА.//Тезисы докладов симпозиума. Новые технологии в геофизике. - Уфа 22-24 мая 2001, с. 126-127.


УДК 539.1.074.8


АНАЛИТИЧЕСКИЙ АКТИВАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ПОРТАТИВНОГО НЕЙТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ АНАЛИЗА ПРИМЕСЕЙ В МЕТАЛЛАХ


В.Д. Александров, В.Т. Бобылев, Е.П. Боголюбов, к.ф.-м.н. Л.А. Корытко,

Ю.Г. Полканов, В.И. Рыжков


Во ВНИИА начата разработка технологии нейтронно-активационного анализа (НАА) содержания кислорода и других примесей в титане и сплавах на его основе, выпускаемых Верхне-Салдинским металлургическим производственным объединением. В данной статье обоснован выбор в качестве источника быстрых нейтронов для этой технологии одного из импульсных нейтронных генераторов, созданных во ВНИИА, а также рассмотрены варианты мониторирования потока нейтронов такого источника. Сделан вывод, что для обеспечения высокой производительности анализа на один-два элемента целесообразно регистрировать -излучение наведенной в образце активности с помощью сцинтилляционного детектора на основе кристалла NaI(Tl) большого объема с колодцем. Для анализа -спектра может быть применен отечественный программно управляемый спектрометр SBS-60, устанавливаемый в компьютер. Этот спектрометр позволяет использовать и детектор высокого энергетического разрешения на основе особо чистого германия при необходимости выполнения многоэлементного анализа одного образца.

Введение



Уже несколько десятилетий во многих странах, в том числе и в России, нейтронно-активационный анализ (НАА) успешно применяется как в научных исследованиях, так и для аналитического обеспечения промышленного и сельскохозяйственного производств. Этот ядерно-физический метод анализа основан на облучении вещества потоком нейтронов и последующем измерении спектра -излучения радионуклидов, являющихся продуктами различных реакций нейтронов с ядрами элементов в анализируемом образце. По характерным пикам в спектре -излучения активированного образца идентифицируют присутствующие в образце элементы, а по величине этих пиков определяют содержание интересующих элементов. Благодаря большому разнообразию нейтронных ядерных реакций, которые могут быть положены в основу конкретных методик НАА, набор возможных анализируемых элементов достаточно широк, а продолжительность анализа обычно составляет от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

Высокая проникающая способность нейтронов и -квантов обусловливает неразрушающий характер нейтронно-активационного анализа. Этот метод не требует трудоемкой пробоподготовки и позволяет многократно проанализировать один и тот же образец вещества в твердой или жидкой фазе, что обеспечивает возможность повышения точности результата, а при использовании так называемого циклического режима – и повышение чувствительности анализа.

Помимо этого, нейтронно-активационный метод позволяет анализировать образцы массой до нескольких десятков граммов, что значительно превышает величину навески в других методах, обеспечивая тем самым высокую представительность анализа.

Инструментальный вариант многоэлементного НАА (ИНАА), при котором для селективного измерения активности интересующих радионуклидов используется не радиохимическое их разделение, а только аппаратные средства и специальные программы обработки зарегистрированных -спектров, позволяет полностью автоматизировать процесс анализа. Режимы облучения образцов нейтронами и измерения инициированного -излучения, методы обработки зарегистрированных аппаратурных спектров и вычисления содержания элементов могут быть заданы программно с помощью компьютера, управляющего всем ходом анализа. Это обеспечивает высокую производительность метода, что особенно важно при выполнении массовых поточных анализов с целью контроля технологических процессов и качества продукции 1- 4.


Источник нейтронов


В качестве источника нейтронов наибольшее применение в системах ИНАА находит нейтронный генератор, генерирующий по (d-T)-реакции быстрые нейтроны с энергией около 14 МэВ [5]. На нейтронах с такой энергией происходит большинство пороговых ядерных реакций, подходящих для экспрессных методик анализа. В частности, широко применяемое нейтронно-активационное определение содержания кислорода основано на реакции 16O (n,p)16N, порог которой равен приблизительно 10,2 МэВ.

Один из типов такого генератора быстрых нейтронов – малогабаритный импульсный генератор на отпаянной трубке – в наибольшей степени соответствует тем требованиям, которые предъявляются к проектируемой нейтронно-активационной установке производственного назначения [6]. Важнейшими из них являются обеспечение потока нейтронов на уровне, не ниже 5109 нейтр./с, возможность работы под управлением компьютера и максимальная радиационная безопасность. Конструкция генератора позволяет проводить оперативную замену блоков нейтронных трубок, что обеспечивает достаточный ресурс для выполнения больших объемов анализов.