Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

Диссертационная работа:

Силаев Максим Евгеньевич. Методологические особенности использования импульсных самогасящихся реакторов для проведения нейтронно-активационного анализа благородных металлов и делящихся изотопов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.03 Томск, 2006 142 с. РГБ ОД, 61:06-5/3578

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ОСОБЕННОСТИ ИМПУЛЬСНЫХ РЕАКТОРОВ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ
ВЫПОЛНЕНИЯ НАА 8

  1. ИСТОЧНИКИ НЕЙТРОНОВ ДЛЯ НАЛ 8

  2. Особенности использования импульсных самогасящихся.реакторов для НАА 10

  1. Классификация импульсных реакторов 10

  2. Требования к реакторному источнику облучения 14

  3. Критерии выбора реакторных установок для НАА 15

1.2.4ИРСД, пригодные для выполнения НАА 16

1.2.5 Критерии эффективности использования ИРСД для НАА 24

1.3 Предельные параметры облучения 25

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИРСД ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
НАА БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ДЕЛЯЩИХСЯ ИЗОТОПОВ 29

  1. Определение нейтронно-физических параметров облучения 29

  2. Особенности подготовки и облучения проб и индикаторов нейтронного потока в ИРСД 35

  3. Анализ проб после облучения 39

2.3.1 Классификация методов анализа 39

2.3.2Определение активности облученного материала 46

2.3.3 Полуэмпирический метод калибровки_гамма-спектрометричсского тракта по эффективности 53

2.3.40ценка пределов обнаружения элементов в пробах 59

2.3.5Особенности определения содержания благородных металлов 64

2.4 Особенности определения содержания делящихся изотопов 69

ЗРАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЫЮЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННЫХ

МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ 76

  1. Обоснование выбора источника облучения 76

  2. Ограничения в использовании материалов в ИРСД '.....77

  3. Нейтронно-физические параметры источника облучения 81

  4. Оптимизация процессов подготовки и облучения проб 86

3.4.1 Процесс подготовки проб 86

3.4.2Облучательные устройства 90

3.4.3 Режим облучения 94

3.5 Оптимизация процесса измерений 95

  1. Оптимизация измерения активности проб, содержащих золото 95

  2. Расчетно-эксперименталыюе обоснование полуэмпирического метода калибровки 97

  1. Оценка эффективности использования ИРСД для анализа благородных металлов 111

  2. Оценка возможности выполнения анализа содержания

делящихся материалов с помощью ИРСД 1 13

3.7.1 Определение содержания урана по продуктам деления 113

3.7.2Определение плутония в присутствии урана и тория 114

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
ИРСД ДЛЯ НАА 118

  1. Технологическая схема выполнения анализов 118

  2. Определение золота в геологических пробах 121

  3. Прикладной многоэлемептный НАА 125

  1. Экологические исследования на территории СИП 125

  2. Изучение состава и свойств HFCMS детектора 126

  3. Изучение возможности миграции радионуклидов из твердой геологической породы в водную среду 129

ВЫВОДЫ 131

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 133

ПРИЛОЖЕНИЕ 142

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

НАА — нейтронно-активационный анализ;

ОСГИ — образцовые спектрометрические гамма-источники;

ВВР, ИРТ, TRIG А - принятые сокращения названий серийных исследовательских реакторов России и США;

ИРСД — импульсный реактор самогасящегося действия;

ИРПД — импульсные реакторы периодического действия;

ИБР, YAYOI, ИИН, ВИР, ИГРИК, ИГР, МИГР ЭЛИР - принятые сокращения названий импульсных исследовательских реакторов;

A3 - активная зона;

ПКС - полусферический канал;

ЦК, ЦЭК - сокращенное название центрального и центрального экспериментального каналов;

ББЗ - блок биологической защиты;

ИС - импульсные стержни;

БЭК - боковой экспериментальный канал;

SPECTRA, CRYSTAL BALL, SAND, МНР - методы восстановления спектров по результатам измерения активируемых детекторов;

ДКН - набор делительных детекторов;

ЭЦД - эффективный центр детектора;

ОУ - контейнер, для размещения проб в реакторе на время облучения (облучательное устройство);

ПРИЗМА.Д и MCNP-4B - название кодов для выполнения нейтронно-физических расчетов;

ГМЗ - марка реакторного графита;

ПД - продукты деления;

ОСС - образцы стандартного содержания;

СИП - Семипалатинский испытательный полигон;

ШПУ - шахтные пусковые установки;

МЭД - мощность экспозиционной дозы.

^ J

Введение к работе:

Определение элементного и изотопного состава веществ и материалов является актуальной аналитической задачей. Ее решение находит свое широкое применение в самых различных областях науки и производства. Широта практического приложения и актуальность задач, решаемых при определении элементного и изотопного состава, послужила основой для развития десятков физических и химических методов анализа.

Основными требованиями, предъявляемыми к выполнению аналитических работ в области исследования элементного и изотопного состава веществ, является высокая чувствительность, оперативность и качество анализов при их низкой себестоимости. Сравнение различных методов анализа даже по нескольким параметрам делает проблему их выбора неоднозначной. Одним из наиболее универсальных и чувствительных методов определения элементного и изотопного состава веществ является нейтронно-активационный анализ (НАА) [1].

Особенности и аналитические возможности НАА определяются тем, что метод основывается на ядерных взаимодействиях, свойствах радиоактивных и возбужденных атомных ядер. Поэтому НАА нечувствителен к химическому состоянию атомов определяемого элемента в исследуемом объекте. С другой стороны, можно осуществлять активационное определение практически всех элементов периодической системы. Нередко эта способность метода реализуется на практике в схемах анализа, предусматривающих определение значительного числа элементов из одной небольшой навески, что сразу же дает обширную аналитическую информацию. Ядерные излучения (особенно гамма и нейтронное) обладают высокой проникающей способностью, что позволяет проводить анализ представительных по массе проб инструментальным способом, то есть без химического разложения исследуемого материала. НАА относится к числу наиболее чувствительных аналитических методов. Предел обнаружения для большинства элементов находится в интервале 10" -10" % [2]. Отмеченные особенности активационного анализа позволяют

отнести его к наиболее надежным методам определения малых содержаний элементов в самых разнообразных объектах. По этим же причинам он часто рассматривается как арбитражный метод в области крайне низких концентраций элементов и изотопов. В тоже время у активационного анализа нет каких-либо существенных концентрационных ограничений, и он с одинаковым успехом может использоваться в широкой области пределов обнаружения от микро-, до макро-концентраций (вплоть до материалов особой чистоты). При этом точность получаемых результатов достаточно велика и погрешность в большинстве случаев находится в интервале 1-10% [1].

Нейтронно-активационный анализ, как и любой другой аналитический метод, не является абсолютно универсальным и имеет свои ограничения. Они определяются не столько ядерно-физическими свойствами исследуемых материалов, сколько характеристиками источника активирующего излучения. Высокие аналитические параметры часто могут быть достигнуты только с помощью довольно дорогого и сложного в эксплуатации оборудования. Наибольшего успеха, как правило, удается добиться при использовании в качестве источника излучения ядерного реактора, как одного из наиболее интенсивных источников нейтронов для облучения проб. Облученные пробы подвергаются гамма-спектрометрическому анализу, бета-, либо нейтронной радиометрии.

Исследовательские ядерные реакторы широко используются в качестве источника нейтронов для проведения НАА. В зависимости от типа реакторной установки, ее нейтронно-физических и технических характеристик возникают различные возможности в облучении проб и проведении анализов. Для реализации этих возможностей требуется разработка специальных методов и технологий, наиболее полно отвечающих экспериментальной базе и содержанию аналитических задач. Импульсные реакторы представляют широко распространенный класс исследовательских ядерных установок.

Цель работы. Расчетно-экспериментальный анализ физико-технических особенностей импульсных самогасящихся реакторов и адаптация методик НАА к условиям проведения анализа содержания благородных металлов и делящихся изотопов на их базе.

Для достижения этой цели необходимо было решить ряд задач:

-провести анализ особенностей импульсных реакторов с точки зрения их использования для выполнения НАА;

-определить методические и технологические подходы, позволяющие выполнять НАА с помощью импульсных самогасящихся реакторов;

-провести теоретические и экспериментальные исследования для обоснования возможности использования импульсных реакторов самогасящегося действия для выполнения НАА.

Решение поставленных задач позволило получить ряд теоретических и экспериментальных результатов, определяющих научную новизну работы:

-проведен анализ физических и технических особенностей импульсных реакторов и сформулированы критерии пригодности и эффективности их использования для проведения НАА в условиях облучения проб импульсными потоками нейтронов с плотностью до 10 нейтрон/(см -с) при отсутствии принудительного охлаждения;

-разработаны и испытаны устройства для проведения облучения проб геологических материалов импульсными потоками нейтронов;

- определена и обоснована возможность использования импульсных самогасящихся реакторов для анализа содержания делящихся изотопов в геологических породах, а также экологических пробах грунта;

-разработан и экспериментально испытан полуэмпирический способ калибровки гамма-спектрометрического тракта с полупроводниковым детектором по эффективности для измерения параметров спектра излучения проб различной геометрии с помощью точечных образцовых источников излучения (ОСГИ);

-разработана методика облучения и анализа геологических проб большой массы (до 100 г), содержащих самородное золото.

Практическая значимость работы определяется тем, что:

-разработаны технологии, методы и экспериментальные устройства, позволяющие использовать самогасящиеся импульсные реакторы для проведения НАА геологических и экологических проб, содержащих благородные металлы и делящиеся изотопы, в опытных и промышленных масштабах, а также проводить облучение проб параллельно с другими исследованиями;

-определены возможности анализа делящихся материалов с помощью самогасящегося импульсного реактора по запаздывающим нейтронам и продуктам деления. Практическая реализация указанных возможностей открывает перспективны использования указанного типа реакторов для радиоэкологических исследований;

-проведены серии экспериментов по определению элементного состава проб различных материалов, имеющие прикладное значение;

-результаты работы используются в ФГУП концерн "Росэнергоатом" (справка прилагается) и в учебном процессе на физико-техническом факультете Томского политехнического университета при подготовке инженеров по специальностям "Ядерные реакторы и энергетические установки", а также "Безопасность и нераспространение ядерных материалов".

На защиту выносятся:

-физические и технологические особенности процесса облучения проб для проведения НАА с помощью самогасящихся импульсных реакторов;

-результаты использования полуэмпирического способа энергетической калибровки спектрометрического тракта ОСГИ для измерения параметров спектра излучения проб сложных геометрий;

-методика и особенности облучения с помощью ИРСД и НАА материалов, содержащих благородные металлы, делящиеся изотопы.

Подобные работы
Дорофеев Александр Николаевич
Обоснование использования отработавших европийсодержащих пэлов реактора СМ в качестве промышленного источника гамма-излучения
Аль Давахра Сааду
Использование выгорающих поглотителей в реакторах типа ВВЭР
Молчанов Анатолий Викторович
Разработка систем безопасности в проекте АЭС нового поколения с реактором ВВЭР средней мощности с использованием пассивного принципа
Антонов Станислав Николаевич
Повышение эффективности использования топлива в корпусных кипящих реакторах с естественной циркуляцией теплоносителя : на примере реактора ВК-50
Скобелкина Татьяна Николаевна
Моделирование и диагностика теплофизических характеристик быстросъемной теплоизоляции многоразового использования для атомных станций с реактором ВВЭР
Соколов Андрей Николаевич
Экспериментальное и расчетное обоснование использования оксидного топлива с низким сопротивлением деформированию в ТВЭлах энергетических реакторов
Калыгин Владимир Валентинович
Методы формирования условий проведения в реакторе МИР экспериментов по моделированию аварийных и переходных режимов водоохлаждаемых реакторов
Малков Андрей Павлович
Обеспечение ядерной безопасности исследовательского реактора СМ при подготовке и проведении экспериментов
Деревяшкин Виктор Александрович
Анализ и использование особенностей спектров сигналов для определения параметров гармонических колебаний
Фролова Ирина Владимировна
Технологические особенности использования кварцсодержащего и щелочесодержащего сырья Западной Сибири в стекловарении

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net