Методика проведения спектрометрических измерений активности радионуклидов в строительных материалах

1. Метод измерения

Спектрометрический метод измерения применяется, когда необходимо определить радионуклидный состав анализируемого образца и определить количественное содержание активности отдельных радионуклидов.

Спектрометрический метод основан на измерении спектра излучения содержащихся в пробе радионуклидов, идентификации радионуклидов по пикам полного поглощения энергии излучения и расчета активности радионуклидов в пробе по площади фотопика.

2. Калибровка спектрометра

Перед началом работы проводится энергетическая калибровка с использованием калибровочного источника, входящего в состав спектрометрической установки. Калибровку проводят перед каждым измерением пробы за время, обеспечивающее достаточную статистику счета для каждого фотопика (для сцинтилляционного спектрометра это время составляет 150 с).

После окончания набора спектра от калибровочного источника информации остается записанной в память компьютера, и обеспечивает определение значений энергий излучения любых радионуклидов, имеющихся в исследуемых образцах.

Энергетическую калибровку проводят перед каждым измерением пробы.

3. Создание библиотеки изотопов

Для идентификации радионуклидов, обнаруженных в измеренных образцах, в память компьютера внесены характеристики энергии излучения и интенсивности переходов для всех радиоактивных изотопов, которые могут загрязнять объекты природной среды. В рабочую библиотеку внесены естественные радиоактивные изотопы калий-40, продукты распада радия-226 и тория-228 (происходящих от распада урана-238 и тория-232, соответственно), долгоживущие продукты деления урана и плутония и продукты активации конструкционных материалов, которые могут попасть в окружающую среду при авариях ядерных энергетических установок или перерабатывающих заводов. Это изотопы цезий-137, рутений-103, сурьма-125, цирконий-95, цезий-134 и ряд других.

На основании данных, представленных в рабочей библиотеке, компьютерная программа анализирует набор энергий фотопиков и их соотношения, полученные в аппаратурном спектре исследуемого образца, и выдает активности опознанных радионуклидов.

4. Измерение фоновой активности

Измерения фоновой активности необходимо периодически проводить для каждой установки, т.к. фон системы оказывает важное влияние на нижний предел обнаружения и точность при измерениях образцов с низким уровнем радиоактивности. Фоновая активность должна измеряться в течение достаточно длительного времени, не менее часа, для получения уверенных результатов. Повторение этих измерений позволяет судить о стабильности радиационной обстановки в рабочем помещении, чистоте защитного контейнера и т.п.

Если значение измеренного фона отличается от записанного в памяти компьютере, на монитор выдается предупреждение о несоответствии измеренного спектра. Измерение фоновой активности проводится, как правило, один раз в день.

5. Проведение измерений

Измерительную кювету (сосуд Маринелли) с исследуемым образцом объемом 1 дм³ помещается на криостат с полупроводниковым детектором. Производится набор информации, включающий набор площадей фотопиков на определенных каналах анализатора. Время измерения не менее 1800 секунд. По окончании набора с помощью компьютера производится обработка аппаратурного спектра и сравнение с калибровочной кривой эталонного источника близкого по плотности к исследуемому образцу. После окончания обработки результат анализа выводится на дисплее в виде таблицы, включающей опознанные радионуклиды, и ошибку в определении активности за счет статистики и качества фотопиков. А также в виде графического изображения набранного спектра от счетного образца. На рисунке 6 приведен пример такого спектра.

Рис.6 Спектр гамма излучающих радионуклидов с характерными пиками для радионуклидов ¹³⁷Cs, ¹³⁴Cs и ⁴⁰К

За результат измерений активности каждого радионуклида в счетном образце для принятия последующих решений принимают значение величины П, рассчитанное по формуле:

П = А + ΔА,

где:

А – активность радионуклида в счетном образце, Бк;

ΔА – абсолютная погрешность активности радионуклида, Бк.