gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů
DESCRIPTION
Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů. Supervisor: Vojtěch Motyčka, CV Řež s.r.o. Tým: Ondřej Vrba, Vojtěch Fišer, Jan Krejčí, Aleš Ryška. Teoretický úvod ke spektroskopii. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/1.jpg)
Gama spektroskopieurčení rozpadových prvků pomocí
tepelných a epitermálních neutronů
Supervisor: Vojtěch Motyčka, CV Řež s.r.o.Tým: Ondřej Vrba, Vojtěch Fišer, Jan Krejčí, Aleš Ryška
![Page 2: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/2.jpg)
Teoretický úvod ke spektroskopii• Produkce a transport neutronů v různých materiálech, které se v daných
zařízeních vyskytují (urychlovačem řízené transmutory nebo jaderné reaktory) můžeme zkoumat pomocí malých vzorků různých materiálů
• Ty se vloží do sestavy a díky reakcím neutronů s atomovými jádry vznikají radioaktivní jádra
• Tuto metodu lze použít, chceme-li zjistit obsahy prvků v neznámé látce• Složení neznámé látky lze určit i z velmi malého množství látky • Musíme znát přesný neutronový tok na kanálu HK1• Po ozáření látky je umístěna pod detektor záření (spektrometr), který
funguje na principu změny energie, kterou s sebou nese záření
• Tuto metodu lze použít, chceme-li zjistit obsahy prvků v neznámé látce• Složení neznámé látky lze určit i z velmi malého množství látky • Musíme znát přesný neutronový tok na kanálu HK1• Po ozáření látky je umístěna pod detektor záření (spektrometr), který
funguje na principu změny energie, kterou s sebou nese záření
![Page 3: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/3.jpg)
Teoretický úvod ke spektroskopii• Detektor záření je připojen do elektrického systému na jeho konci počítač zobrazuje získaná
data • Detektor při měření musí být nastaven tak, aby dělal co nejmenší chyby• Mezi hlavní cíle této práce patří:
• 1) Určit jak je ovlivněn výsledek měření, tím že měřené vzorky nejsou bodové, ale plošné
• 2) Poznat o jakou látku se jedná• 3) Ověřit zda se naměřené hodnoty shodují s výsledky, které se dají
získat ze simulačních programů
• 1) Určit jak je ovlivněn výsledek měření, tím že měřené vzorky nejsou bodové, ale plošné
• 2) Poznat o jakou látku se jedná• 3) Ověřit zda se naměřené hodnoty shodují s výsledky, které se dají
získat ze simulačních programů
![Page 4: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/4.jpg)
Příprava radioaktivních vzorků• Připravit několik vzorků z jednoho materiálu (pro více měření můžeme
zvolit i více materiálů, které chceme zkoumat) • Ozářené materiály:
• Neznámá hornina
• Kovový váleček z neznámého materiálu
• Rozumné energie záření gama • Relativně vysoká intenzita gama linky • Dvě možnosti přípravy radioaktivních vzorků:
• 1) Ozáření v jaderném reaktoru moderovanými neutrony s nízkou hodnotou energie = známe hustotu a energii neutronů
• 2) Využití urychlovače – cyklotron = relativně homogenní pole
• 1) Ozáření v jaderném reaktoru moderovanými neutrony s nízkou hodnotou energie = známe hustotu a energii neutronů
• 2) Využití urychlovače – cyklotron = relativně homogenní pole
![Page 5: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/5.jpg)
Ozáření vzorků v reaktoru LVR-15
• Ozařujeme vzorek o malých rozměrech (2x2 cm), aby mohl být později považován za bodový zdroj záření
• Při ozařování musíme zajisti to, aby byl vzorek ozářen homogenně • Pro bodový zdroj je důležitá jeho intenzita • Pro plošný zdroj můžeme využít ozáření v cyklotronu nebo v HK1 (ovšem
ty nebyly k dispozici)
![Page 6: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/7.jpg)
Ozáření vzorků v reaktoru LVR-15• Detektor zachycuje energii záření gama• Reakce fotonu gama přenese tuto energii na elektron a ten pomocí ní
vytvoří nosiče náboje • Ty způsobí v obvodu proudový impuls, který je zesílen a pomocí
konvektoru převeden na digitální signál a do počítače • Měřené vzorky jsou často jen slabě radioaktivní, proto je vzorek
umístěn v boxu, který je z vnější strany tvořen olovem • Záření gama je „zakódováno“ v amplitudě proudu
![Page 8: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/8.jpg)
Přílohy
![Page 9: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/10.jpg)
Naše spektra
• Kalibrace spektrometru pomocí etalonového zářiče
![Page 11: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/11.jpg)
Kalibrace etalonovým zářičem• Kalibrace gama-spektrometru pomocí etalonového zářiče • Zjištění správné funkčnosti přístroje• Hlavní píky:
Nuklid Aktivita (kBq) T ½, dny241Am 56.9 15780057Co 50.1 271.2660Co 53.12 1925.4137Cs 51.19 1101988Y ??? 54.19 ??? 106.6 ???
![Page 12: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/12.jpg)
• Neznámý kovový váleček – známe jeho složení ???
![Page 13: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/13.jpg)
Zjišťování složení neznámého válečku• Váleček neznámého původu o délce 4mm a průměru do 2mm • Zjištění přibližného složení podle spektrometru • Ve vyšších energetických hladinách musíme počítat s přesností píku ± 1,3
– 2,0 keV• Doba expozice: 15 minut, zač. 12:07, konec: 12:23 • Zanedbání 56Mn – původ v samolepící pásce• Hlavní píky vytvořili tyto radionuklidy:
Nuklid
56Mn
116In
69Zn
![Page 14: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/14.jpg)
• Ozářená hornina• K našemu údivu se jednalo o smolinec • Vznikalo Plutonium (239Pu) a Uran (235U)
![Page 15: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/15.jpg)
Zjišťování složení neznámé horniny• Vzorek horniny – k našemu údivu šlo o horninu obsahující 238U - smolinec• Zjištění přibližného složení podle spektrometru • Ve vyšších energetických hladinách musíme počítat s přesností píku ± 1,3
– 2,0 keV• Doba expozice: 32 minut, zač. 12:40, konec: 13:13 • Zanedbání 56Mn – původ v samolepící pásce• Hlavní píky vytvořili tyto radionuklidy:
Nuklid
214Pb
239U
235U
Nuklid
239Np
110Ag
214Bi
Nuklid
214Pb
132Te
176Lu
![Page 16: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/16.jpg)
Intenzita vzorku
![Page 17: Gama spektroskopie určení rozpadových prvků pomocí tepelných a epitermálních neutronů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070410/56814621550346895db32b23/html5/thumbnails/17.jpg)
??? Nějaké dotazy ???
Konec