Способ определения абсолютного содержания урана и спонтанно делящихся изотопов трансурановых элементов

ОЛИСАНИЕИЗОБРЕ 7 ЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ)4505 ОЗ Союз Советских Социалистических Ресоублик(22) Заявлено 28,073 (21 022 пр) соединением23) Приоритет -и -уоар;тоо ны комит СССР лолаи изобретений н открытий(088 8) 45) Дата опубликования описания 30.03.82бъединенный институт ядерных исследований 1) Заявитель НИЯ АБСОЛЮТНОГОтт О НТАН НО ДЕЛЯЩИХСЯО ВЫХ ЗЛ Е)й БИТОВ(54) СПОСОБ ОГ 1)ЕГ,БЛОДЕРЖАН ИЧ У А 1 А И С ИЗОТОПОВ ТРАНСУРА тдкт ЫХ 1, К) "ль Ь ЭТОГЭ М" ГО 1:1 ИИЗК 2. ЧТО ВЬХСД ИС:ТР,)ИОБ Б .кдгцих р диод ктивиыс несколькими процсссаГС:НОС с тем.5 за 1 С О ли 210;,То СБ;.ЗД Ого 1:1 )Ях 1 зссрстсиис Относитсятех 1;с д д .Пза ид ссдсч)канис ура ид и с)0ННО дсл 5 ицихся из;")гОВ 1.скмсствси 1:х Б. с" дИГ)Б)Х ЭЛС.,":ТСВ В ДЗИСОО;)ДЗ 1 Ь ООЪЕКдх и мсж:т сыть исольз"Бдил , ис)ср)О" 1 с мрдисвь" и) и т)",")Ст:с трапа и дрт:х споитди Гс дели.:С элсментов, ир: разведке место)0 л. : . НОВЫХ РУД, 2 Т 2 ККС В ТСХ СЛУ 25 К, КОГ; шихся элс.;снтов недопустимо рдзсуи;сигкс (ТЕПЛОВЬ С 15 ЮИ,ИС ЭЛС) С ТЬ ирсактороч, метеориты, жив: с объекты и 14 звсстси ряд спосооов дидлизд ид у;)ди: колорнмстри"сский, весовой, с;сктро)рстомстричес д 1, пслярографи:сский. люмииссцс 1 гпый, ал 2-1 эадиомствисеки)1, эм 2,2- циоииый. Все пере:ислсииыс способы и)яеют недостатки: кслориметри:сский и весовой - низкую чувствительность; эмди:- ционный применим только и образцам, в которых уран находится в равновесии со своими продуктами распада. Все способы фактически требуют уничтожения образцов, трудоемки, требуют применения Высококвалифицированного труда, невозможно их применение в некоторых специфических сл) дх иапримсо с,",рсд ление )дна,СЛЛ) И.:.С ИЗОТОПОВ ИСКУССТ;т)д;:с",пдюиых э.1 стситОБ.О 1 ;1)ГИ; П С) С;1.с с 111,; Ис "00сзсбОдси спсс)б) 0;10 " ч, и; поД-СДДИ 02 КТИ ИЬ.". ЭЛС.СИ Б ПС С,И;СКОЛИССТВ 5 Г ИСРОНО, ИСХСКДСМЬХ СОПцом ВыхоНейтронов от ядер ь:х реакций., и)- и , /1)- типов зависит От Кимис.ского состава о;рдзцд, его мшкрсструкту ры, влажности и т. д. Выход исйтроно СПОИТ 2 ННОГО ДСЛСНИ 51 И 32 ИДЗДЫГД 10 ГЦИХ нсйтроиов ъ 0 кс; быть Одиознано СБ 5 зап с СОДЕРЖ 2 ИС. СП ОИТ 2 ННО ДЕЛ Я ГЦИХСЯ ЭЛЕ- мснтОБ. Р 23 дслсние Об 1 цеГО псйт 1)ОннОГО 25 потока, исгускдемсго образце.;, на компоненты ис может б.ть выполнено достаточно точно и однозначно, что ограничивает ПРИМСНСИЕ ИДЗБВНИОГО СПОСО 02 ТОЛЬКО НС- большим количеством специальных слу 30 чаев.аб.и и а Счет событий за 1 цСовер 54 аИе0,04О,10,1 50,7 250 2,5 10 2,5 10 2,510 1,3 2,2 2,7 16 43 о 300 760 40130 Согласно изобретени 5 о для искл 5 очснця неточности при определении спонтанно делящихся изотопов по измерению иеитроцных потоков, связанной с нсйтрогными потоками от (а, и) - и (у, и) -реакци 1, и расширения возможностей применения способа предлагается измерять ту часть нейтронного потока, которая связана со спонтанным делением.При делении атомного ядра испускается различное число -нейтронов. Набор вероятностей Риспускания различного числа нейтронов О, 1, 2, 3 и величина среднего числа нейтронов, испускаемых в одном акте раепада ядра, специфичны для каждого спонтанно делящегося изотопа. Например, для изотопов1.Рза у 2,00+ 0,03Рц 4 м 2 141.+О 009Сгп 44 ч 2,69+ 0,01СР" ъ 3,756.+ 0,012В ядерной физике для определения ве,личин Р иприменяются специальные установки.Аналогичные установки можно исполь.зовать для выделения части нейтронного потока образцов, вызванного спонтанным делением.Таксе выделение основано на том, что в строго определенной для каждого изотопа доле спонтанных делений испускается более одного нейтрона,Регистрируя события, когда из образца за определенный короткий промежуток времени испускаются два или более нейтронов, можно определить часть потока, вызваицую спонта;-нь 5 м делением,Уран является единственным пр 5 роди 51 спонтанно дел 5 пцимся элементом. Поэто.,у определение предложенным способом нейтронов деления означает определение урана для всех образцов, в которые нс в 5 осцлцсь искусственные трансурановые элсмсцть.Предлагаемым способоз мох,5 ю опр:"слять содержание искусственных сс цта ю делящихся элементов в образцах. содсракащих уран. Точность опрсде 55 е 5:55 с; дср,;. - ния изотопа тем выцае, 5 е больп 5 сц чса больше вероятность споцташюго делеци;:. Например определение калифорния в смеси с ураном возможно с высокой точностью, так как вероятность споцташсго делеия калифорния в 104 раз выц,с, чем у урана,5 в большой доле спонтанных делений калифорния испускается 4 и более нейтронов, Бсроятность испускания Стырсх и более нейтронов при спонтанном делении калифорния Р(т4) = 35, для спонтанного де леция урана такие ссбытия маловероятны:Р4) = 5 е.Определение содержания спонтанно делящихся изотопов, находящихся в сложных смесях, без привлечения сведений о качест венцом составе смеси затруднено сложнымивычислениями.Предел чувствительности предлагаемогоспособа зависит от фона нейтронов, возникающих в образце при воздействии на него 20 космических лучей, В реакциях, вызываемых космическими лучами, так же, как и при спонтанном делении, испускается несколько нейтронов. Космический фон может быть уменьшен или сведен к нулю путем 25 размещения аппаратуры в защищенных помещениях (бетонная защита, шахты).Предлагаемый способ определения содержания урана и спонтанно делящихся изотопов трансурановых элементов апроби роьан в лабораторных условиях.Детектор нейтронов ца основе пропорц 55 ональцых счет:5 ков иапо 5 нецць х Нез рассчитан ца регистрацию замедлеш ых нейтронов, вь;летающих из исследуемого образ ца, по.;5 сщаемого в чувствительную полостьдетектора. Эффективность регистрации цсйтроцов е 20 оа, срсдпес время жцзцп нейтронов в;:стскторс т 70 мкс, Об 5 ьсм уиствцтельной полости детектора Г 10,л . Злек тронная схема отбирает такие события, когда за короткий интервал времен; Т =. - 5 т = =: 3 ОО мкс) регистрируется нессельцо цс: - тэо.Ов: д-а - во"ць 11, то - - войн с (111) и т. Лля умень.с.5 оои ст 45 космических лучей установка п,ло,;."я5 а раз ц цыеугу 1 И;то. .г ;В табл. 1 привсдятс 5 дацць 5 С О скссост 4 Га сооытий оазцси кратцОсти;л 5 Осразцов, содер 5 кащих различные спонтанно,е. Л 5 ЩИЕС 5 ИЗОТОПЬ.450508 Сравнивая скорость счета событий от эталона и исследуемого образца, можно определить содержание изотопа в образце. Точность определения зависит от статистической ошибки числа зарегистрированных событий, Систематические погрешности, например, зависимость эффективности регистрации нейтронов от состава образца могут быть легко учтены путем проведения соответствующих калибровочных измерений.Фон, вызванный космическими лучами, зависит от порядкового номера элементов,Таблица 2 Глубинадиого эквивалента, м для алюминия 25 кг для свинца 100 кг Характеристика ПОМЕП 1 ЕНИЯ10 3. О-вв 4 10 ,3 10 О плутония и в смеси Сгп 44+ СР" возможно20 определение 4 10 в "в калцфорнця на фонекюрия,11 зхсрецця с описанной установкой позволяют оценить чувствительность предлагаемого метода прц определении урана в25 среде, окружающей детектор нейтронов,Сравнивая результаты, приведенные в табл. 1 и 2, можно оцешть предельное количество того или иного спонтанно делящегося изотопа, которое обнаруживают в различных условиях. За предел чувствительности прцшмают такое количество изотопов,Для большинства практц 1 сск;1 х целей достаточна защита из бетона то:ц 1 ццой 4 м. Измерения на глубине 1100 м Водного эквивалента показывают, что пред;л чувствцтельностц определяется це фоном космических лучей, а необходимостью чрезмерного увеличения времени измерения цз-за низкой скорости счета событий. Измерения по описанной выше методике показывают, что возможно определение в смеси изотопов РцЯ в количестве 10цо отношенио к урану и Сп 1 з 4 в количестве 10 - % по отношению к урану. Из этих данных следует, что в смеси уран+ калцфорний возможно определение СР" в количестве 4 10 - "%, в смеси Рц"+ Сгп 244 возможно определение 10 - % кюрия на фоне входящих в образец, и от глубины погружения установки под землю. В качестве модели образца из тяжелых элементов изучался свинцовьш блок Х 82 весом 100 кг, а в ка честве модели образца, состоящего нз легких элементов - алюминиевый блок Х 13 весом 25 кг. Измерения проводились с применением системы из гейгеровских счетчиков, расположенных над детектором и 10 включенных с ним в схему антисовпадений.Результаты этих измерений приводятсяв табл. 2,Счет фоновых событий за 1 ч которому соответствует скорость счета событий, равная фону от космических лучей.15 В табл. 3 приводятся данные о пределахчувствительности для образца из тяжелых и легких элементов. Оценки выполнены в предположениях, что глубина скважины )10 м, т. е. фоном космических лучей можно пренебречь; а граница чувствительности определяется минимально допустимой скоростьо счета, равной одному двойному событшо за 1 ч,Прц цспользовашш детектора нейтронов длиной 0,5 м в окружающей его породе может быть обнаружено 5 10 - % урана, для детектора длгной 1 м - 2,5 10 - %.450508 Ф о р мул а из о бр ет ения Техред И, Пенчко Корректор С. Файн Редактор П, Горькова Заказ 257/167 Изд. ЪЪ 120 Тираж 883 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк, фил. пред, Патент Способ определения абсолютного содержания урана и спонтанно делящихся изотопов трансурановых элементов путем измерения нейтронных потоков из образцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения спонтанно делящихся изотопов, расширения возможностей применения епособа, а также обеспечения селективности определения конкретных изотопов, измеряют часть нейтронного 5 потока, вызванную спонтанным делением,путем регистрации событий, характеризующихся испусканием из образца за промежуток времени менее 10 -с двух или более нейтронов.