автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.10, диссертация на тему:Установка для проведения нейтронно-активационного анализа на тепловых и быстрых нейтронах

РТБ ОА

БЕЛОРУССКИЙ ГХ)СУДАРСГВЕГШНЙ УЩйЕГСИТЕТ

1 о АПР 1995

УДК 539.1:539. 16:539. 17

ГУТЪКО Владимир Иванови?

УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДШИМ НЕЙТРОШЮ-АКТИВА1ЦЮВНОГО ■ АНАША НА ТЕПЛОВЫХ И ЕЫСТРНХ НЕЙТРОНАХ

05.11.10 - "Приборы для измерения ионязирухкда излучений я рентгеновские прйбори".

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мннск 1995

Работа выполнена и лаборатории ядерной сиектроскоиин ордена Трудового Краевого Зза'ыепн Института физики ем. Б. В. Степанопа Академия ваук Беларуси.

Научные руководители: доктор фязико-ыатгматических наук Рудак Э.А.,

кандидат физико-математических наук Хильманович А. М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Дутов А. Г.

• • (Институт физики твердого тела и полупроводников АН Беларуси), кандидат технических наук Аншаков О. М. (Белорусский государственный университет).

Ведущая организация - Институт радиационных физико-химических проблем АН Беларуси (г. Нинск).

Защита состоится " 1995 г. в /V часов на заседании

специализированного совета К 056.03.15 в Белорурусском государственном университете по адресу: 220080, г.Минск, проспект Ф.Скорипы, 4, главный корпус, а уд. 206.

Автореферат разослан / ^-у 1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета В. А. Чудаков

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАГ.О'Ш

Актуальность работы. Йирокое распространение пейтронно-акта-пациояного анализа (НАЛ) в различных областях наухп и техники предполагает разнитне методики его плакирования. В частности, при подготовке проведения НАА необходимо проделать рад операций: вобрать оптимальные ядериие реакции, детектирусщуо и изнеригельвуа аппаратуру, метода обработки полученной информации, п такхе, проведя анализ нихних пределов обнаругепня, дать заключение о целесообразности НАА. Взаимосвязь всех этих операдзй предполагает их одновременную оптимизацию.

Так как основным требованием олтик-пащга лшбого процесса является получение заданных метрологических характеристик (в нашем случае чувствительности, точности, вихлего .предела обнаружения), то необходимо установить ях взаккпое влияние.

Нейтронно-активацпоякий анализ язлявтся хссяг-лнии кетоден определения элементного состава исследуемого отразив, активация которого проводится потоком нейтронов. 3 результате ах взаимодействий с ядрами образца образуются радионуклиды. По пнтснсяааостЕ и энергии индуцированного ядерного излучения мо-шо судить как о наличии искомого зленедта, тдк а о его холичгстэе.

Количественный ПАА'Сводите* к регясграт.ки числя ганкв-ссак-тов вяй бета-пастяд, испускаема* в результате распада радзовхтпе-нше ядер, которое сопоставляется с оз2рг;;гленно.1 концентрацией яс-следуйгадго элемента. Зарегистрированное чп'ло гяима-квплтел кяа бетв-чзстид, испущенных в результате, радиоайтшиогя уастдг, ач-виейт как от яде»ио-'*ззпческкх характернстг;«: даяяого элементе (сечения реакции, энергии а ипгенсизттостп иядуцяроваяиого нзлуче-КЯ2), так в от услозяй проаедеяя* зхспор^мепта (энергия и зитен-са«яос1М актазирусщего пзяучеяяя, пзракетрзз •£*сое5,ачентал!>но8 установки).

3 литературе прязодятс* мяогочислеавы« и*. скспер^аентпль-ные, так и теоретические данные о различных параметра« НАА. Анализ этих данпых показывает, что до настоящего вренетга существует потребность з ях систематизации и аривадекши х виду, пригодному для использования при подготовке мзтодгсхн аровгдопм НАА. В частности, до сих пор при плакировании НАА в полной мере не учитывается влияние примеаяемой экспериментальной техника. Здесь такхе уместно заметить, что практически отсутствует универсальные автоматизированные арокивлеянко уст&ногки для проведения НАА на тепловых н быстрых нейтронах. Авторы работ, пос.шз^саяип разработка методик прозедения ЗАА, ха;: правило, учитывают только яличяни

Вместе с тем, как показала практика проведения НАЛ на тепловых и быстрых нейтронах, правальвай выбор методики эксперимента в значительной степени определяется как ядерно-физическими характеристиками исследуемого элемента, пак в оптимальным использованием экспериментальной техники.

Цёлш днссерт&циошюй работы вгляется:

- разработка методики планирования эксперимента по проведению НМ. па тепловых и быстрых нейтронах,

- создание автоматизированной установки для проведения НАА.

В соответствии с поставленной цель» необходимо был о решать

следуювще задачи:

- рассчитать квантовые виходы гамма-лучей и бета-частиц радиоактивных ядер, образующихся в реакциях на! тепловых и быстрих нейтронах,

- рассчитать нижние пределы обнаружения элементов с помощьп ахтквацнонного анализа на тепловых и быстрых нейтронах,

- сформулировать возникаете в процессе подготовки и проведения НАА требовавнв к ядерно-физическим константам, к экспериментальной технике в методике измерений,

- провести анализ нмеюцг£ся экспериментальной техники и путём оптимизации её параметров и модернизации конструкции создать универсальную автоматизированную установку для НАА,

- в качестве примера проведения НАА на быстрых нейтронах разработать методику экспрессного определения содержания белка в зерновках злаковых культур,

- в качестве примера проведения НАА на тепловых нейтронах с использованием калифорвня-252 провести определение содержания микроэлементов п зерновках злаковых культур н оценить возможность определения содержания ванадия в нефтепродуктах.

Научная новизна и практическая ценность работа.

- Разработана новая методика планирования и проведения пей-тронно-активационного анализа, позволяющая еще на начальной стадии планирования НАА определить его предельные возможности.

- Рассчитаны квантовые выходы гамма-лучей и бета-частиц радиоактивных ядер, образующихся в реакциях на тепловых, быстрых нейтронах н нейтронах спектра деления.

- Рассчитаны нижние пределы обнаружения элементов с помощью НАЛ на тепловых и быстрых нейтронах.

- Разработана н изготовлена автоматическая установка для проведения НАА, приоритет н новизна отдельных устройств и узлов которой зачищены авторскими свидетельствами СССР.

пять-1", входящего в измерительный комплекс автоматической установки, отмечалось в Постановлений Комиссии по Е1УВ

- В работе впервые поЛучено аналитическое выражение, позпо-лявщее при определении содерхания 'белка в зерновках злаконш; культур методом НАЛ на быстрых асйтровах проводить только два измерения наведенной гамма-активности. Кроме того, дпаная методика позволяет отказаться от сдейиалытго мониюрироваиня потока нейтронов, что, в свою оиередь, увеличивает экспрессиость анализа.

- Доказана 'возмекпость применения инзкопоточпих ампульних «имгешгк&я те£троно-з для целей ВАЛ, а именно, для определения со-децишанм чжюроэлемеятов в зе>рновкак ржи а оценки содержания за-надкя в нефтепродуктах

Яа задиту мшосятся: •

1. Методика планирования и проведения нейтронпо-актнзацшш-з-от© анализа (абсолютного, относительного и ПАЛ по периоду полураспада), включакцая в себя требования к точвости измерения здерно-физических констант,.эксперупкнтальной технике и иатодкхе измерений.

2. Конструкция отдельних блоу.ов тенератора нейтропоз.

3. Способ созданка пола тешютнх нейтронов с больной плотностью потока.

4. Конструкция пкепнотранспортаого устройства и АСУ.

5. Конструкция иестикрястального сцинтплляциоикого спектрометра тамма-гамма совпадений "|Прппягь-1".

•б. 'Аналитическое згцрагенле дла расчета содержания азота в злакових культурах, учитывающее внутреннее коп-лторлровапне плотности потока нейтронов по углероду.

Апробация работи.

Отдельные разделы работи обсухдалиль на семинарах лаборатории ядерной спектроскопии КО АН Белчрусл, а таххл были представлены и докладывались па:

6-оЯ Республиканской; конференции нолодих учезих по физике, Козырь, 7...9 июля, 1980 г!

7-ой Республиканской конференция молодых ученых по физике, Могилев, июнь, 1982 г.

4-ом Совещании по физике радиационных повреждений и радиационному материаловедению, Харьков, 2.5. .. 27 октября, 1932 г.

5-ом Всесоюзном совещании по активационяоку анализу п другая радиоанялитнческим методам, Ташкент, 1987 г.

41-ом Совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, Минск, 16...19 апреля, 1991 г.

Диссертация состоит из.введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 166 страниц машинописного текста, включая 60 рисунков и 7 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 189 наименований.

СОДЕРЖАЩЕЕ РАБОТЫ

В а введения показано значение НАЛ в науке, технике и народ-ром хозяйстве. Подчеркнута актуальность тематики н сформулирована постановка задачи исследования. Определен личный вклад автора и дано краткое содержание работы по разделам, а также приведены выносимые на закату положения. £ конце введения приведены сведения об опробйцик результатов, ьбъеме и структуре работы.

Первая глава состоит из четырех разделов и носит, в основном, обзорный характер. В пей также обосновывается цель данной диссертационной работы.

В разделе 1.1 рассматривается область применения НАА, раздел 1.2 посвящен существующим видак вейтронно-активационного анализа.

Раздел 1.3 посвящен обзору существующей экспериментальной технике проведения НАА, а именно: источникам активирующего излучения, устройствам доставки исследуемых образцов и гамма-спектрометрам.

В разделе 1.4 доказана необходимость развития не только экспериментальной техники, но н ее оптимального использования. Кроме того, была сформулирована цель настоящей диссертационной работы.

Вторая глава методологическая и посвящена выбору оптимальных условий и разработке методики планирования НАА. Она состоит из двух разделов; 2.1 - опредёлеиие квантовых выходов н нижних пре-. делов обнаружения элементов и 2. 2 - формулирование требований к экспериментальной технике и методике измерений при подготовке и проведении НАА.

В литературе накоплено.достаточное количество данных по сечениям ядерных реакций на нейтронах для многих изотопов, что, в принципе, позволяет идентифицировать большинство химических элементов по тому или иному радиоактивному изотопу, полученному с помощью выбранной соответствующей ядерной реакции. Для образовавшихся радиоактивных ядер желательно знать число гамма-квантов или бета-частиц, испущенных и зарегистрированных в условиях реального эксперимента. Знание этого числа позволяет определить при известной скорости счета фона нижний предел обнаружения. Решение данной задачи для большого количества элементов позволяет выбрать оптимальные методику и условия проведения НАА.

помощью уравнения активации

При расчете кваптовах виходов гамма-лучей и бета-частиц радиоактивных ядер, образующихся в реакциях на тепловых и быстрых нейтронах было принято следующее:

1. Плотность потока нейтронов постоянна во времена и равна в случае тепловых нейтронов Ф ■* 1!<1013, быстрых Ф ™ 1*10' и нейтронов спектра деления Ф » 1><10|анейтрон/с см2;

2. Образец состоят пз одного элемента и имеет массу равную

1 г;

3. Время облучения равно времени измерения;

4. Время »«дерхки образца от момента окончания облучения до началаизмереши равно 5с;

5. Коэф4>мшент, учитываюащЯ кошсретпне экспериментальные условия равен 0,1;

Кваптоюте выходы били рассчитаны для следующих значений времени актива!ияи я раеиих им' значений времени измерения: 1 мгн., 5 мин., 30 кия., I час, 2 часа, 4 часа, 8 часов.

Кэгрешзтостъ величины рассчитанных квантовых виходов не пре-яитгал-а 30£.

При проведении количественного НАЛ з условиях известного состава исследуемого образца уее на начальной стадии планирования эксперимента необходимо знать возможность определения того ила ниого элемента. Однако в отличие от квантовых внходов гамма-лучей или бета-частиц пахниД предел обнаружения элементов существенно зависит от условий зксперимента, хикпзеского состава исслздуемого образца, фоновых характеристик устапонкн:

где: С - нижний предел обнаружения, г, - минимально измеримое число отсчетов за срекя измеренная - число отсчетов фона.

С помощью выражения (1) рассчитаны пяхнне пределы обнаружения элементов для вариантов от минимально возможней фоновой скорости счета п=0 до максимальной п-Ю^с"1.

Уровень требований, предъявляемый к экспериментальной технике н методике измерений, определяется иа основе расчета зависимости относительной погрепгяости измерений от той или пкой характеристики установки, а также на основе расчета вклада псгреяяостп ядерно-физической константы или измеряемой зелятаки к относительную погрешность измерения содержания анализируемого всссстса в

Для решение поставленной задали била выбраны к«2бтср«е

<7 *»

(1)

образце.

альные "средние" значения величин и их относительных погрешностей. Затем одна нз величин или ее относительная погрешность изменялась а большую или меньиую сторону от "среднего" значения, а все остальные "средние" значения оставались неизменными. Затем рассчитывалась относительная погрешность определяемого элемента. На основе анализа рассчитанных результатов можно в каждом конкретном случае сформулировать требования к точности ядерно-физических констант, параметрам используемой экспериментальной техники и процедуре измерений, так как процедура выбора методики эксперимента и оценка его возможностей является в каждом копкретном случае сугубо индивидуальным предварительным этапом.

Однако, исходя из общих соображений, можно сделать следующие выводы для абсолютного НАА1

1. Относительная погрешность измерения числа Авогадро, атомного веса и распространенности изотопа не оказывают влияния на точность анализа.

2. Среди величин, связанных с процедурой измерения, наибольший вклад в относительную погрешность определения искомого элемента вносит погрешность определения потока нейтронов и погрешность в определении "мертвого" времени. Сравнимый вклад вносит статистика отсчетов полного числа импульсов и фона. Остальные процедуры измерения, такие как взвевшвание образца и определение времени активации, выдержки и измерения активности вносят существенно меньший вклад.

При проведении относительного НАА влияние единственно используемой ядерно-физической константы (периода полураспада) является несущественным.

Анализ полученных результатов проведения НАА по периоду полураспада показал, что в относительную погрешность измерения содержания определяемого элемента вносят погрешности в определении сечения ядерной реакции, плотности поток а нейтронов н квантового выхода гамма-лучей. С увеличением плотности потока нейтронов и эффективности детектора начинает преобладать вклад погрешности в определении "мертвого" времени установки, причем значение относительной погрешности определения искомого элемента не зависит от ядерно-физических констант второго вещества, находящегося в образце, за исключением периода полураспада.

Определение требований к разрешению фотопиков гамма-спектрометром показало, что при известных Д и А)/А2 пики разрешаются, если нх вершины разделены расстоянием, большим чем:

/и+А^ПЬд'/Л.,)

78Л/ А1'Аг , (2)

где5 Л - ширина пика па его полувысоте, к А2 - площади пиков.

Ширила фотопиков помимо их разрешения играет также определенную роль с точки зрения величины отношения эффгкга к фону. Так число импульсов фона пропорционально ширине фмтопика, то ее уменьшение позволяет более-надежно обнаружить пик и определить его площадь.

Таким образом, улучйение разрешения спектрометра позволяет более надехпо обнаружить пик и определить его площадь за счет уменьшения фона.

В третьей глапе рассматриваете« оптимизация параметров экспериментального комплекса.

Раздел 3.1 посващеп возможности увеличений выхода быстрых нейтронов. Проведенный анализ показал теску» взаимосвязь между основными параметрами генератора нейтронов: удельным выходом нейтронов, величиной ускоряющего напряжения, иопавд тихом, раесеана-емой мощностью на мишени и ее долговечность». Было показано, что все основные параметры генератора нейтроков в основном зависят от величппы ускоряющего напряжения. Эта величина пропорциональна электрической прочности ускоряющей трубка. Увеличение жк электрической прочности ускоряющей трубки достигается путем уменьшения ремиссии вторичных электронов из ее ускоряющих электродов. Снижение содержания молекул органики а вакуумном объеме генератора нейтронов позволяет резко сократить ремиссию вторппк.чх электровоз. Как правило, задета вакуумного объема нейтронного генератора осуществляется вакуумнюш криогенными ловупками. Проведенный анализ существующих вакуукинх ловуиек показал необходимость создания нового типа прямоаролетных вакуумных ловуиек, обладающих доеышепвы-

защитными свойствами и малам импендансом. Поэтому, для увеличения электрической прочности ускорительной трубки, а тем самым и для увеличения выхода нейтронов, были специально сконструированы несколько вакуумных ловуиек, конструкция которых позволила резко увеличить их завдтиие свойства, не снижав при этом имяенданс.

Способ создания ноля тепловых нейгрсноа с больоой плотностьэ потока описывается в разделе 3.2. Оа основан на том, что, как известно, вода и углеводороды язлявтся хорошими замедлителями быстрых нейтронов, а тяжелая иода ц ччстый графит, иеньие другяк веществ поглодавшие нейтрона, - хороиикя отражателями. Исхода из полученных экспериментальных дачных, била осуи-зсталена кочСк.чмро-

ванная система, состоящая из внутреннего водородосодержащего замедлителя (вода, парафин) и внешнего по отаопенив к нему графитового отражателя. Радиус внутреннего (предварительного) замедлителя выбирался близким к значении длины замедления. Нейтроны, неза-недлнвииеса до тепловых энергий в предварительном замедлителе, окончательно термализовались в графите, который являлся своего рода отрахателеы. Такая комбинация нескольких замедлителей позволила совместить нолохительные характеристики водородосодержащих материалов и графита, тем самым полупить поле тепловых нейтронов с большим зваченпег! плотности нот ока.

В качестве источников'ионизирующего излучеция использовались Ри(Ве)-источник нейтронов в нейтронный генератор НГ-160. Основным замедлителем квлялась графитовая тепловая колонна, парафиновый куб и бак с содой. Конструкция основного замедлителя допускала использование предварительного замедлителя из воды и парафина в виде цилиндра, а такхе в виде куба. Плотность потока тепловых нейтронов в различных точках замедлителя определялась актпвацион-ным методом. В качестве мониторов использовались навески соли перманганата калия. Мсаиторировапие потока тепловых нейтронов велось по гамма-активности марганца-56. Относительная погрешность экспериментальных результатов, обусловленная статистикой отсчетов при измерении гамма-активности марганца-5б, не превышала 20Х.

Раздел 3.3 посвящен разработке к созданию пневыотранспортно-го устройства доставки образцов, состоящего из устройства ввода, приемоотправочной станции ц.блока облучения, соединенных между собой полиэтиленовыми транспортными трубопроводами с путевыми распределителями. Устройство ввода состоит из механизма подачи транспортных контейнеров в трубопровод, транспортного трубопровода с лнтаюцим устройством и системы подачи схатого газа.

В состав приемоотправочной станции входят: дисковый накопитель с отверстиями для транспортируемых контейнеров, распределительный приемный диск, диск отправки, а такхе водводяиие и отводящие трубопроводы. Требуемав выдерхка транспортных контейнеров с грузом в накопителе определяется расположением подводящих трубопроводов на распределительном приемном диске, либо углом его поворота.

Еюк активация состоит из двух соосных дисков, подвихного и неподвпхного. Неподвихный диск является основанием, к которому крепится электропривод и трубы транспортной магистрали. Транспортные контейнеры с исследуемым веществом располагаются в под-внхном диске.

тромеханическими управляемыми путевыми распределителями, в которых для увеличепия хода подвихяой части применен специально разработанный тяговый электромагнит. Конструкция устройства ввода, чриемоотправочной станции и электромагнита защищены авторскими свидетельствами.

Применение специального патрона ппепмопочты, предварительной упаковки исследуемого образца и некоторые изменения конструкции приемоотправочной станции позволило автоматизировать процесс пе-реампулпрования, что резко'сократило время движения образца.

В разделе 3.4 описана автоматическая система управления пне-вмотранспортным устройством. Разработанная система управления может применяться для пирокого круга процессов, управление которыми можно расчленить на серию последовательных операций. Длительность каждой операции задается произведением двух чисел К - 0. 1, 2,... 9 в М » 2°, 21, 22,...29. Длительность цикла может меняться в интервале 1...32 операций. Точность установки длительности операции порядка 0,1%.

Конструкция гамма-спектрометра "Припять-1" описывается в разделе 3.5. Данная конструкция является дальнейшей модернизацией постикристальпого спектрометра гамма-гамма-совпаденпй. Пять блоков детектирования (торцовый, два боковых, нижний и верхний) установлена так, что плоскости их торцов образуют рабочую камеру (куб со стороной 175мм), в которую помещают исследуемый образец. Пестой блок детектирования•выполнен подвижным и расположен так, что плоскостью своего торца запирает рабочую камеру спектрометра. Для обеспечения доступа в рабочую камеру (открытия) подвижный блок детектирования перемещается в горизонтальном направлении вдоль оси спектрометра. Гамма-спектрометр "Припять-1" имеет два фиксированных окна регистрации гамма-излучения: 0,25...0,75 ИэВ п 1,0...1,6 МэВ. Эффективность регистрации цезия-137 порядка 0,3. Уровень собственного фона в каждом окне равен 20 и 9 с , соответственно. Предел обнаружения составляет: 1,8 Бк для цезия-137 и 15 Бк для калия-40. Габариты установки - 2500x1450x1860 мм и масса -4200 кг.

В главе 4 приведены экспериментальные результаты.

Раздел 4. 1 посвящен измерению содержания микроэлементов в зерновках ржи. Данный раздел является экспериментальным подтверждением возможности применения предварительного замедлителя и графитовой тепловой колонны ■ совместно с низкопоточным источником нейтронов для проведения НАА. Применение предварительного парафинового замедлителя и графитовой тепловой колонны позволило опре-

Вг), используя в качестве источника активирупцего излучения кали-форний-252 с потоком нейтронов спектра деления порядка 1><108ней-трон/с.

В разделе 4. 2 в качестве примера планирования, проведения НАЛ на быстрых нейтровах рассмотрено определение содержания белка в зерновках злаковых культур.

Определение содержания белка в зерновках злаковых культур по содержании в них азота связано с предаоложением о постоянстве вкладов белков разных видов в строение зерна. Наличие побочных гамма-излучателей с энергией 511 КЭЁ, получающихся при активации зерновое потоком быстрых нейтронов, предполагает применение специального метода иструйентальйого анализа - анализа кривых распада. Согласно разработанной вьше методике были определены оптимальные условия проведения НАА и получено выражение для определения массы азота, которое учитывало внутреннее мопиторирование по-потока нейтронов по углероду. Систематическая погрешность не превышала

Определение содержания вайадия в нефти рассмотрено в разделе 4.3. В результате проведенного эксперимента было показано, ЧТО!

1. Применение нредварительйого парафинового замедлителя сов--мество с графитовой тепловой колонной позволяет применить в качестве источника активирующего излучения калйфорний-252 с потоком нейтронов спектра деления порядка 108нейтрои/с для надежного обнаружения ванадия в вефти вплоть до 0,01%.

2. Для снижения надежно определяемой концентрации ванадия в нефти необходимо увеличить объем исследуемого образца и его активации и измерение индуцированного гамма-излучения проводить путем погружения внутрь.

3. Для экспрессного определения содержания ванадия в нефти необходимо в качестве детектирующего устройства применить "Припять- 1".

0СН031ШЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Для ядерных реакций па тепловых, быстрых нейтронах и нейтронах спектра деления подготовлены ядерно-физические константы для всех стабильных изотопов и рассчитаны квантовые выходы гамма-лучей н бета-частиц, испускаемых образовавшимися радиоактивными ядрами. Результаты расчетов позволяют экспериментатору выбрать подходящую аналитическую реакцию, а также время активации и измерения.

2. Иа основе рассчитанных квантовых выходов гамма-лучей ила

11г.

пределы обнаружения элементов методом. НАА на тепловых и быстрых нейтронах. С целью расширения возможностей 11АА рассчитаны также пределы обнаружения элементов по методике повторного облучения.

3. Используя критерий мивикизацин относительной погрешности измерения содержания элементов, сформулированы возникающие в процессе подготовки и проведения НАЛ требования к точности используемых ядерно-физических .кОнстант, к основным характеристикам установки и погрешностям процедуры измерений. Предложена методика определения требований к разрешению гамма-спектрометра в заисимости от взаимного расположения гамма-линий и отпоиения их интенсивнос-тей.

4. Проведен анализ технического уровня используемого в НАЛ оборудования и создан комплекс устройств, позволяющий проведение массового НАА однотипных образцов в автоматическом режиме. Оригинальные решения отдельных блоков пневмотранспортпого устройства защищены авторскими свидетельствами.

5. Проведен анализ факторов, приводящих к уменьшению потока быстрых нейтронов и ресурса тритиевой миисни генератора нейтронов.

Предложен ряд технических решений, позволяющих решить указанные проблемы.

6. Предложен и реалйзован способ увеличения плотности потока тепловых нейтронов в районе расположения исследуемого образца, путем использования комбинированного замедлителя, состоящего из предварительного водородосодержащего замедлителя и собственно самой графитовой тепловой колонны, являющейся отражателем замедлившиеся тепловых нейтронов. Применение данной конфигурации замедлителя позволяет использовать источники нейтронов с малой плотностью потока, что в свою очередь, делает возможным проведение НАА на тепловых нейтронах в полевых условиях.

7. С непосредственным участием автора разработана конструкция шестнкристального гамма-спектрометра "Припять-1", позволяющая регистрировать сверхнизкие активности, что в свою очередь расширяет возможности НАА. Работа по созданию шестнкристального гамма-спектрометра била отмечена в Постановлении Комиссии по ВПВ при ОД СССР.

8. Разработана методика определения содержания белка в зерновках злаковых культур с помощью НАА на быстрых нейтронах. Предложено внутреннее мониторирование плотности потока нейтронов по углероду, позволяющее повысить точность анализа а его эхсярес-сность, что особенно важно при селекции злаковых культур.

измерено содержание химических элементов в зерновках ржи и пока-казана возможность экспрессного анализа ванадии в образцах нефти.

Основные результата опубликованы в следующих работах

1. Гутько В. И., Орлова В. В., Рудак Э. А., Хильманович А. М. Активациоиный анализ ,на тепловых и быстрых нейтронах. 1. Квантовые выходи гамма!-лучей и бета-частиц радиоактивных ядер, образующихся в реакциях на тепловых нейтронах. - Минск, 1977.

- 28с.(Црепривт/Ин-т физики АН БССР, N 138)

2. Гутько В. И., Орлова В. В., Рудак Э. А., Хильманович A. tó. Ахтивацповвый анализ на тепловых и быстрых нейтронах. 2. Квантовые выходы гамна-лучей в бета-частиц радиоактивных я&ер,

образуются в реакциях на быстрых (Е = 14,5 МэВ) нейтронах.

и

- Минск,

1977.- 63 с. (Препринт/Нн-т физики АН БССР, N 139).

3. Гутько В. Н., Орлова В. В., Рудак Э. А. , Хильманович К. lí. Актнвационный анализ ай тепловых и быстрых нейтронах. 3. Нижние предел« обнаружения элементов с помощью активацвоввого анализа на тепйовых и быстрых (Еп = 14,5 МЭВ) нейтронах. -Минск, 1977. - 33 с. (Препринт/Ин-т физики АИ СССР N 140).

4. Берестов А. В., Гутько В. И., Хильманович А. М. Оестккрис-тальный сциитилляциопный спектрометр гамма-raima совпадений // ПТЭ.- 1980- N 2,- С. 67-69.

5. Гутько В. И., Зязюля Ф. Е. Автоматическая система управления иневмотранспортным устройством для массового нейтровно-акти-ваднонного анализа. - Материалы 4 Республиканской конференции молодых ученых по физике,- Могилев, 1980,- С. 32.

6. Гутько В. Н., Фуре И. Н., йегрей С. А. , Сорока А. В. Содерка-ние элементов минеральных веществ в зерне и муке тпеницы БССР Ц Пищевая технология.- 1980.- N 2.- С. 20-23.

7. Головня В. 1., Гутько В. И. , Коломиец Н. Ф . и др. Разработка высокопоточного генератора нейтронов для материаловедческих и ядерно-физических исследований. - В кн.: Тезисы IV Совещания по физике радиационных повреждений и радиационному материаловедению. - Харьков, - 1982.- С. 28.

8. Гутько В. И., Орлова В. В. Применение анализа кривых распада для определения азота на фоне углерода в злаковых культурах.-Тезисы VII Республиканской конференции молодых ученых.- Минск, 1982. - С. 47.

9. Гутько В. И., Рудак Э. А., Тадэуш В.Н., Тесевич Б. И., Хиль-иович А. М. Ахтивациовныа анализ на тепловых к быстрых ней-

активных ядер, образующихся в реакциях на нейтронах спектра деления. - Минск, 1983,- 56 с. (Превринт/Ия-т физики АН БССР, 1312).

10. Гутько В. И. Вакуумная сорбционная ловушка. - А. С. СССР, N 1236201, Р 04 Р 9/06,. 1984.

11. Гутько В. И., Зязюля Ф. Е., Шмелев А. М. Блок автоматического управления для массового нейтронно-актнвационного анализа.-Минск, 1984.- С. 40. (Препринт/Ин-т физики АЛ БССР; N 334).

12. Гутько В. И., Рудак Э. А., Тадэуш В. Н., Тесевич Б. И. , Хиль-манович А. М. АктявацнонЕый анализ на тепловых я быстрых нейтронах. 6. Требования к ядерно-физическим константам, экспериментальной технике и методике измерений, возникающие в процессе подготовки и проведения нейтронно-активациопного анализа. - Минск, 1985. - 50 с. (Препринт/Ин-т физики АЛ БССР, N 351).

13. Гутько В. И., Хильманович А. И. Вакуумная ловушка.- А. С. СССР, N 1402724, И 04 V 9/06, 1986.

14. Гутько В. И., Хильманович А. И., Тадэуш В. Н. а др. Требования к ядерно-физическим константам, экспериментальной технике и методике измерений, возникающие в процессе подготовки п проведения нейтронно-активациоееого анализа.- Тезисы V Всесоюзного совещания по активационному анализу и другим радпоана-литическим методам.- Ташкент, 1987.- С. 33

15. Гутько В. И.; Хильманович А. М. Приемоотправочная станция. -А. С. СССР, N 1414731, В 65 О 51/28, 1988.

16. Гутько В. Н., Хильманович А. М. Электромагнит.- А. С. СССР, N 1614040, Н 01 Р 7/13, 1988.

17. Гутько В. И., Хильманович А. М. Устройство ввода птучных грузов в пневмотранспортный трубопровод.- А. С. СССР, N 1581671, В 65 О 51/28, 1990.

18. Андрухович С. К., Берестов А. В., Гутько В. И. и др. Высокочувствительный шестикрнстальный гамма-спектрометр "Припять" Модификация "Припять-1". - Минск, 1993.- 50 с. (Препринт/Ин-т физики АН Беларуси; N 681).

19. Гутько В. И., Хильманович А. М. Использование предварительного замедлителя для создания поля тепловых нейтронов с большой плотностью потока // Весц! АкадэмН навук Беларус!. Сер. ф1з. тэх. навук.- 1994, С. 83-86.

РЕЗЮМЕ

Гутько Владимир Иванович. Установка для проведения нейтрон-активационного анализа на тепловых и быстрых нейтронах.

Ключевые слова! пейтронно-активационный анализ на тепловых и быстрых нейтронах; квантовые выходы гамма-лучей и бета-частиц; термализация быстрых нейтронов» предварительный парафиновый замедлитель; нижний предел обнаружения» радионуклиды.

Разработан комцдекСуртройств, составляющих установку для проведения нейтроппо-активационного анализа (НАА) на тепловых и быстрых нейтронах. В качестве источника активирующего излучения используется низкопоточный изотопный источник нейтронов спектра деления. Увеличение плотности потока тепловых нейтронов достигнуто применением предварительного парафинового замедлителя. Доставке анализируемых образцов осуществляется специально сконструированным автоматическим пневмотранспортным устройством. Для регистрации индуцированного гамма-излучения создан шестикристальный спектрометр гамма-тамма-совпаденпй "Припять-1". Для оптимального использования разработанного комплекса устройств на базе рассчитанных квантовых «входов гамма-лучей и бета-частиц, нижних пределов обнаружения, а также сформулированных требований к экспериментальной технике и методике измерений, разработана методика ^лавирования аксперимежга. Йа "основании этой методики для создан-рой экспериментальной ус.тафелизи рассчитан учитывающий внутреннее мониторярованне потока нейтронов то углероду эксперимент по определению содержания белка в зерновках злаковых культур. В качеста® примера применения экспериментального 'комплекса проведено определение содержания микроэлементов в зерновках ржи и вападия в нефти.

Созданная установка совместно с разработанной методикой существенно расширяет круг задач, решаемых с помощью НАА как на тепловых, так и на быстрых нейтронах.

Р Э 3 Ю М Е

Гуцько Уладз1м1р 1ванав1ч. Устаноука дня правядзення нейт-ронпа-актывацыйнага анал!зу на цеплавых 1 хутк!х нейтронах.

Ключавыя словыЗ нейтронна-актывацыйны анал!з на цеплавых 1 хутк1х нейтронах» квантавыя выхады г-прамянеу 1 (3-часц1ц; тэрма-л1зацыя хутк!х нейтронау;; папярэдн! параф1навы запавольн1к'> н1х-пяя мяха выяулення; радыенуклЛдн.

Распрацован комплекс прыстасавднияу, схладаючых устаноуку для правядзепня нейтронна-актывацийнага аналХзу на цеплавых 1 хутк!х нейтронах. У якасц! крын1ци актыв1руючага выпраменьвання выкарыс-тоуааецца н1зкапаточная 1затопная крын!ца нейтронау спектра дзя-лення. Павял1чэнне ичыльнасц! патока цеплавых 1 хутк!х нейтронау дасягнута выкарыстоуваннем папярэдняга параф1навага запавольнХка. Даста^ка анал!зуямих узорау ахыццяуляецца спецыяльна сканструява-пым аутаматичиым пнеуматранспартным прыстасаваннем. Для рэг!стра-цы! 1ндуцыраванних г-прамянёу створааы шасц1крьпатальны спектрометр г-7-супадзенняу "Прыпяць-1". Для аптымальнага выкарыстоуван-ня распрацаванага комплексу прылйд на базе разл!чаных квантавых выхадау 7-прамянё'у 1 3-часц1ц, нХхняй мяжн вняулення, а таксама сфармуляваных патрабаванняу к эксперымянтальнай тэхн1ке 1 методике вымярэнняу, распрацавана методика планавання эксперымента. На аснове гэтай методик!, для створанай эксперыментальнай устаноук! разл!чан ул1чвавшчы унутранае ман!тараванне патока нейтронау па вугляроду эксперимент па вызначэнню утрымавпя бялха у збоххы. У якасц! прыкладу ухывання эксперыментальнага комплексу праведзепа вызначэнне утрымання м1крааляментау у зярнятах гата 1 ванадыя у пафце.

Створапая устаноука сумесна з распрацаванай методыкай 1стот-на пашырае кола задач, рапаямых з дапамогай ЯАА на цеплавых 1 хутк!х нейтронах.

SUMMARY

Gutko Vladimir Ivanovich. Device for neutron aktivation analysis on thermal & fast neutrons.

Keywords: neutron activation analysis on thermal & fast neutrons; quantum yields of r-rays & ^-particles; fast neutrons theraalisation; preliminary paraffin moderator; low limit of detecting; radionuclide.

Complex of devices for neutron activation analysis on thermal & fast neutrons is elaborated. Low flux izotopic source of neutrons of fission spectra is used as a source of activation irradiation. Increasing of thermal neutron flux density took place due to preliminary paraffin moderator. The transportation of analysed samples is carried out by spesial-made automatic pneuma-transport device. For registration of inducing r-irradiation it was created hexagonal spectrometer of r-r-coincidences "Prlpiat-1". And for optimal work of the complex on the base of calculation quantum yields of r-rays & ^-particles, lower detection limits, demands for experimental apparatus & processing technique it was worked out the technique of the planning of the experiment. On the basis of this technique for experimental device we calculated an experiment for protein determination in the grain which account incide monitoring of neutron flux in carbon. As an example of explaining of the experimental complex we determined the quantity of microelements in grain & vanadium in oil.

This complex of devices whith the new technique of processing considerably extend the circle of the problems solutted with the help of NAA on thermal & fast neutrons.