Результат интеллектуальной деятельности: Способ оперативного определения обогащения урана по интенсивности испускания мгновенных гамма - квантов спонтанного деления

Изобретение относится к области урановой промышленности и является оперативным способом определения обогащения урана по ²³⁵₉₂U.

Обогащение урана в настоящее время определяется по испускаемым гамма квантам урана ²³⁵₉₂U, сопровождающим альфа-распад ядер согласно закону радиоактивного распада. В связи с низкой энергией указанных гамма-квантов (≈50 кэВ) обогащение определяют и по излучению дочерних нуклидов уранового и актиноуранового рядов.

Суть настоящего изобретения состоит в возможности определения обогащения урана ураном 235 по испускаемым мгновенным гамма квантам в области энергий гамма-квантов 4÷7 МэВ при спонтанном делении ядер урана.

Согласно [1] мгновенные гамма-кванты можно классифицировать по энергетическим группам от 1 до 7 МэВ. Однако в связи с тем, что энергии запаздывающего гамма излучения лежат в диапазоне 1÷3 МэВ, происходит накладка энергий мгновенных и запаздывающих гамма-квантов в области 1 3 МэВ. Это не позволяет определить их происхождение по энергии, а следовательно, невозможно их количество связать с числом ядер ²³⁸₉₂U и ²³⁵₉₂U в 1 см³. Число гамма квантов с энергией 4÷7 МэВ, которые генерируются только спонтанным делением ядер урана, в связи с различными полупериодами спонтанного деления, возможно соотнести с числом ядер ₂₃₈₉₂U и ²³⁵₉₂U по их количеству за единицу времени по отношению к природному урану.

Так, учитывая период спонтанного деления урана 235 и 238 и количества ядер природного урана в единице массы - 1 г, можно определить число делений в единицу времени по формуле , которое для урана-235 составит 2,3926⋅10^-4 ядер/с, а для урана-238 - 6,9494⋅10^-3 ядер/с. В диапазоне энергий 4÷6,5 МэВ суммарное число гамма-квантов, приходящихся на одно деление, составляет 0,136 γ/с [1, стр. 225]. Тогда число испускаемых гамма-квантов в единицу времени урана-235 и 238 составит 3,9793⋅10^-5 γ/с и 9,4512⋅10^-4 γ/с соответственно.

Были произведены расчеты числа испускаемых гамма-квантов в единицу времени в зависимости от обогащения (таблица 1).

Согласно полученным данным была аппроксимирована зависимость выхода гамма-квантов на деление в единицу времени γ/с от обогащения:

Графическая зависимость представлена на рисунке 1.

Если полученную зависимость (1) ввести в анализатор, который регистрирует скорость мгновенных гамма-квантов в диапазоне 4÷7 МэВ, то устройство будет выдавать данные по обогащению природного урана.

Источники информации

1. Гордеев И.В. Справочник по ядерно-физическим константам для расчета реакторов / И.В Гордеев, Д.А. Кардашев, А.В. Малышев - Издательство государственного комитета совета министров СССР по использованию атомной энергии. Москва. 1960 г.