Материал: Бушуев Методы и приборы измерений ядерных материалов 2011

9.Идентификация радионуклидовпоспектру ихα-излучения:

наберите спектр неизвестного источника в течение 3-5 мин;

определите энергии пиков в спектре и их площади. Результаты измерений занесите в табл. 2.8;

используя данные библиотеки нуклидов JEFPC, идентифицируйте нуклиды данного источника.

Таблица 2.8

Идентификация нуклидов неизвестного источника

Напишите схему распада неизвестного нуклида.

10. Определениеизотопногосоотношения:

установите в измерительную камеру источник, содержащий два изотопа плутония 238Pu и 239Pu;

наберите спектр от этого источника в течение 3-5 мин;

с помощью программы Maestro рассчитайте суммарное количество отсчетов в пиках, принадлежащих 238Pu и 239Pu. Результаты запишите в табл. 2.9;

рассчитайте изотопное отношение 238Pu/239Pu в образце. Таблица 2.9

Определение изотопного соотношения

66

Отчет о работе

По результатам, полученным при выполнении работы, составляется краткий отчет, включающий:

1.Заполненные таблицы с результатами измерений.

2.Анализ результатов измерений по каждому пункту лабораторной работы.

3.Графики зависимости ПШПВ и скорости счета в пике от расстояния между источником и детектором.

4.Эффективность регистрации α-частиц и измеренную активность источника.

5.Изотопное соотношение238Pu /239Pu с погрешностью.

6.Схему распада неизвестного нуклида.

7.Заключение.

Все результаты представляются с погрешностями.

Вопросы к работе 2

1.От чего зависит величина ПШПВ α-пиков в спектре?

2.Перечислите факторы, искажающие спектр α-излучения.

3.Что происходит с регистрируемым α-спектром при увеличении толщины образца?

4.Как выглядит спектр источника α-излучения бесконечной толщины?

5.Как влияет диаметр и количество отверстий в коллиматоре на величину ПШПВ?

6.Можно ли измерить α-спектр от образца, содержащего кроме α-излучателей продукты деления?

7.Как устроен Si(Au)-детектор? Почему этот полупроводниковый детектор работает при комнатной температуре?

8.Можно ли определить относительную концентрацию 239Pu и

240Pu в плутониевом образце с помощью α-спектрометрии?

67

Работа 3 Определение неоднородностей топливного столба в твэлах

методом гамма-сканирования

Цель работы – изучение метода γ-сканирования твэлов, определение обогащения топлива, контроль дефектов твэлов.

Самым распространенным типом ядерного топлива является двуокись урана. Тепловыделяющие элементы (твэлы) реакторов представляют собой трубки из циркония (РБМК, ВВЭР) или стали (БН), заполненные таблетками из спрессованного, спеченного и специально обработанного UO2. Плотность таблеток UO2 составляет около 10 г/см2, что примерно в два раза меньше, чем у металлического урана. В процессе облучения топлива в пористой структуре UO2 аккумулируются газообразные продукты деления (криптон, ксенон), что замедляет процессы их выхода под оболочку твэла и распухания топлива. В результате становится допустимым глубокое выгорание топлива, что улучшает экономику реактора.

Твэлы из UO2 изготовляют путем набивки таблеток в трубки в перчаточном боксе. Согласно требованиям учета и контроля ЯМ, паспортные данные о количестве и обогащении UO2 в сфабрикованных твэлах необходимо подтвердить измерениями (выходной контроль на производстве твэлов, входной контроль на производстве ТВС). Также необходим технологический контроль за однородностью топливного столба внутри твэлов. Неоднородности могут возникать из-за неплотного прилегания таблеток друг к другу (зазоры) или случайного попадания в столб таблеток с другим обогащением урана. В локальных объемах вблизи неоднородностей происходят возмущения нейтронного потока, ведущие к температурным возмущениям и образованию “горячих” точек. Появление таких точек может привести к возникновению аварийных ситуаций, например пережогу твэлов с выходом радиоактивности в теплоноситель.

Стремление к росту глубины выгорания ведет к увеличению обогащения топливных таблеток. Для профилирования нейтронного поля используют для набивки твэлов таблетки с разным обога-

68

щением. В итоге может возникать путаница, растет опасность появления твэлов, состав которых не соответствует заданному.

Для контроля топливного столба в сфабрикованных твэлах применяют неразрушающие методы анализа. Из них чаще всего используют γ-сканирование твэлов. Один из вариантов анализа состоит в следующем. Измеряют спектр гамма-излучения, испускаемого определенным участком твэла. В спектре присутствуют пики с энергиями 185,7 кэВ и 1001,0 кэВ, интенсивность которых характеризует содержание 235U и 238U в топливе.

По относительной интенсивности этих излучений можно судить о величине обогащения уранового топлива. Поглощение излучения внутри таблеток и в оболочке твэла влияет на результат определения относительной интенсивности указанных излучений. Влияние этих процессов можно устранить, если провести дополнительное измерение со стандартным твэлом (твэл с известным обогащением и аналогичной конструкцией). Тогда относительное содержание 235U и 238U в исследуемом твэле можно определить из следующего соотношения:

скорости счета в пиках с энергией 185,7 кэВ в спектрах исследуе-

мого и стандартного твэлов; S1001, S1001, ст – те же величины для излучения 1001 кэВ.

В настоящей работе используются макеты дефектных твэлов типа РБМК и ВВЭР с разным обогащением и соответствующие макеты стандартных твэлов. Дефектные твэлы наряду со стандартными таблетками UO2 содержат таблетки другого обогащения и имитаторы пустот (рис.3.1.).

69