СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ БЕТА-ИЗЛУЧАЮЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ МЕТОДОМ РЕГИСТРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ВАВИЛОВА-ЧЕРЕНКОВА С УЧЕТОМ ЭФФЕКТОВ ГАШЕНИЯ

Изобретение относится к области неразрушающих методов анализа и может быть использовано для определения содержания бета-излучающих радионуклидов в водных объектах.

Известен способ определения количественного состава бета-излучающих радионуклидов спектрометрическими методами, которые предусматривают сложные процедуры проведения анализа, заключающиеся в химической подготовке пробы путем ее упаривания и нанесения на металлическую подложку пробы, предварительно установив качественный состав измеряемой пробы гамма-спектрометрическим методом (Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н.Калмыков. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006, с.176-191); а также жидкостно-сцинтилляционный (ЖС) метод измерения, для осуществления которого также необходима процедура пробоподготовки - смешивание пробы со сцинтиллятором (Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006, с.199-218).

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков является способ определения объемной активности стронция-90 на основе регистрации излучения Вавилова-Черенкова (ИВЧ) с применением средств измерений, позволяющих определять неоднородность жидкой среды, изложенный в работе (П.С. Буткалюк, Ю.А. Сапожников. Разработка схемы экспресс-анализа морской воды на стронций-90. Вестник московского университета. Сер.2. Химия, 2009, Т.50, №3). Реализация данного способа разбивается на два этапа:

1. Вычисление объемной активности стронция-90 в жидкой пробе путем регистрации ИВЧ при помощи фотоэлектронного умножителя (ФЭУ);

2. Анализ пробы на величину «непрозрачности» (неоднородности) при помощи датчиков измерения мутности для получения поправочного коэффициента (И.К. Цитович. Курс аналитической химии. - М.: Высшая школа, 1994, с.328-329).

Недостатком данного способа является сложность и трудоемкость процессов подготовки и анализа проб.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение определения активности бета-излучающих радионуклидов в жидких пробах сложного химического состава за счет учета эффектов гашения ИВЧ излучающих радионуклидов.

Названный в предлагаемом способе технический результат достигается путем использования контрольного источника (КИ) с известной активностью бета-излучающего радионуклида, нанесенной на поверхность стержней, выступающих в роли контрольного опорного источника, закрепленных на боковых поверхностях измерительной емкости, в которую помещается кювета с пробой.

Отличительным признаком предложенного способа является применение КИ с известной активностью в процессе проведения измерений, основанного на регистрации ИВЧ, с целью определения содержания бета-излучающих радионуклидов в водных объектах.

Конструктивное исполнение кюветы с добавочным источником представлено на фиг.1. Устройство состоит из измерительной кюветы (1) и стакана с нанесенной известной активностью стронция-90 на боковые стержни (2).

Способ осуществляется следующим образом:

1. Измерения выполняют по истечении времени установления рабочего режима средства измерения (радиометр, в состав которого входит ФЭУ, чувствительный к ультрафиолету), установленного при снятии его метрологических характеристик.

2. Наполняют измерительную кювету пробой воды заданного объема V с помощью дозирующего устройства.

3. Набирают число импульсов n_ПР от регистрируемого излучения пробы за время Т_И, определенное по условию

где n_ПР - скорость счета импульсов от пробы, с^-1;

n_Ф - скорость счета импульсов фона, с^-1;

ε_доп - допустимое значение относительной случайной погрешности, соответствующее доверительной вероятности Р=0,95, %/

4. Устанавливают на измерительную кювету с пробой воды дополнительный контрольный источник с радионуклидом.

5. Проводят повторный набор числа импульсов N_КИ+ПР от регистрируемого излучения пробы с контрольным источником за время Т_И.

6. Определяют поглощение излучения в оптически прозрачной среде (бидистилляте). На измерительную кювету с дистиллированной водой устанавливают дополнительный контрольный источник с радионуклидом. Набирают счет импульсов N_ки от регистрируемого излучения контрольного источника.

7. Объемную активность в пробах воды а, Бк·дм^-3, вычисляют по формуле

где Э - эффективность радиометра, определенная путем измерения контрольного источника стронция-90 в бидистипляте, доля;

К - поправочный коэффициент, учитывающий оптическую плотность и гасящие факторы измеряемой пробы воды, доля; вычисляется по формуле

V - объем измерительной кюветы, дм^-3

где n_КИ - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении контрольного источника в бидистилляте, с^-1;

n_КИ+ПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении пробы воды вместе с контрольным источником, с^-1;

n_ПР - скорость счета импульсов, зарегистрированная при измерении пробы воды без контрольного источника, с^-1.

Эффект поглощения излучения от контрольного источника в измерительной емкости, заполненной дистиллированной водой в дальнейшем используется как опорное значение при измерении содержания бета-излучающих радионуклидов в водных объектах. Вычислив эффект поглощения излучения от контрольного источника в исследуемой пробе, вводится поправочный коэффициент К пересчета содержания бета-излучающего радионуклида в исследуемой пробе.

Преимущество способа заключается в применении метода регистрации ИВЧ для контроля содержания бета-излучающих радионуклидов, например стронция-90, в водных пробах сложного химического состава в целях совершенствования физических методов анализа водных объектов при радиационном мониторинге.

Пример

В качестве средства измерения ИВЧ применяли радиометр УДКС, состоящий из двух ФЭУ, помещенных в светонепроницаемый кожух из алюминиевого сплава, рабочей камеры для размещения кюветы с пробой воды, отражающих элементов и блока электроники, состоящей из предусилителей и схемы совпадений.

1. Случайным образом отобрали ряд проб воды, загрязненной радионуклидами. Получили пробы с различных точек отбора.

2. Каждую пробу разделили на два образца для измерения на радиометре УДКС и на жидкостно-сцинтилляционном (ЖС) радиометре.

3. Образцы для ЖС радиометра подвергли пробоподготове (смешивание с жидким сцинтиллятором). Для образцов, подготовленных к измерению на радиометре УДКС, отсутствовала пробоподготовка.

4. Провели измерения объемной активности стронция-90 на радиометре УДКС по алгоритму, изложенному выше, и ЖС радиометре по действующей методике измерений.

Сравнительная характеристика результатов измерений объемной активности стронция-90 в пробах воды двух методов измерений представлены в таблице и в виде графика на фиг.2.

Из таблицы видно, что при объемной активности стронция-90 в пробах воды, составляющей около 1 Бк, расхождение результатов измерений по двум методам доходит до 90%, что связано с большой случайной погрешностью результатов измерений. При более высоких объемных активностях стронция-90 в пробах это расхождение в среднем составляет 30%. Следует отметить, что относительная погрешность измерения объемной активности радионуклидов ЖС методом составляет от 30% до 50%.

Согласно приведенным данным можно сделать вывод о том, что разработанный способ измерений дал положительные результаты и может быть использован, например, при разработке методики измерений объемной активности стронция-90.