Új doziméter-rendszerek fejlesztése

MTA Izotópkutató Intézet

Sugárbiztonsági Osztály

Kovács András

2007

Dozimetriai kutatás-fejlesztési irányok

1. Doziméter alapanyagok kutatásaTémavezető: Dr. Kelemen András

2. Környezeti és személyi dozimetria (10-7 Sv – 1 Sv)Témavezető: Dr. Osvay Margit

3. Reaktor dozimetria (100 mGy – 10 kGy) Témavezető: Dr. Osvay Margit

4. Sugártechnológiai dozimetria (10 Gy – 1 MGy) Témavezető: Dr. Kovács András

Környezeti- és személyi dozimetria

1. Környezeti dozimetria: 10-7 Sv – 10-1 Sv

(természetes háttérsugárzás, H: ~ 100 nSv/h);

2. Személyi dozimetria: 0.1 mSv – 1 Sv

Cél:

- Módszer kidolgozása a kis és nagy LET értékű kevert (, , neutron)

sugárterek dózisának szelektív mérésére TL dózismérőkkel:

- troposzférában (5 – 10 km, repülőgépek személyzete) - LiF;

- sztratoszférában (10 – 60 km, 20 H) – Al2O3:C ill. CaSO4:Tm;

- ionoszférában ( 200 – 250 km, 50 – 100 H, űrhajók) – LiF, Al2O3;

Reaktor dozimetria

Cél:

A Paksi Atomerőmű blokkjainak hermetikus, kevert neutron-gamma sugárterében, magas hőmérsékleten (50 – 110 oC) a gamma dózisviszonyok feltérképezése.

Dózistartomány:

100 mGy – 10 kGy

Alkalmazott dozimetriai rendszer:

Saját fejlesztésű (Magyar szabadalom, 1989) alumíniumoxid alapú Al2O3:Mg,Y kerámia termolumineszcens dózismérő.

Sugártechnológiai dozimetria

Cél:

Sugártechnológiai folyamatok minőségellenőrzésére szolgáló dozimetriai módszerek kidolgozása és bevezetése:

- dozimetriai rendszerek reakciómechanizmusának vizsgálata;

- doziméterek alkalmazhatósági vizsgálata;

Alkalmazási területek:

- gamma- és elektronbesugárzó berendezések bemérése;

- besugárzási technológiák kidolgozása;

- besugárzási technológiák rutin ellenőrzése;

Elterjedt sugártechnológiai eljárások

1. Sugársterilezés (25 – 50 kGy)

2. Térhálósítás, felületkezelés, ojtás (20 – 200 kGy)

3. Egyes élelmiszerbesugárzási eljárások (0.05 – 50 kGy)

4. Környezetvédelmi technológiák (0.5 – 50 kGy)

(víz-, szennyvíz- és füstgáz kezelés)

Technológiai dozimetriai módszerek fejlesztése

4. Kalorimetria:

- rutin un. „process” kaloriméterek (1.5 – 10 MeV);

3. Fluorimetria:

- LiF alapú un. Sunna filmek;

2. Fotometria:- „radiokróm” vegyületek, pl. tetrazóliumsók;

- „label” doziméterek;

1. Nagyfrekvenciás vezetőképességmérés:- szerves és vizes oldatok (alkoholos klórbenzol, alanin oldat);

- vezetőképes műanyagok;

Nagyfrekvenciás vezetőképességmérés

Alkoholos klórbenzol oldat:

- oszcillometriás kiértékelés (1 – 300 kGy)

- 18 országban alkalmazott eljárás

- besugárzási hőmérséklet hatása (-78 + 60 oC)

- „transfer standard” módszer

ASTM / ISO szabvány

Tetrazóliumsók dozimetriai alkalmazhatósága

Tetrazólium sók, mint „radiokróm” vegyületek besugárzása során sugárkémiai redukcióval színes formazán vegyületek képződnek, ami dozimetriai célú alkalmazhatóságuk alapja.

A vizsgált tetrazólium vegyületek és dozimetriai jellemzőik:

Vegyület Abszorpciós max. Dózistartomány

tetrazólium ibolya 525 nm 0.01 – 10 kGy

tetrazólium vörös 490 nm 0.01 – 100 kGy

tetrazólium kék 520 nm 0.01 – 10 kGy

tetrazólium nitro-kék 522 és 612 nm 0.01 – 25 kGy

A nitro-kék tetrazólium klorid sugárhatáskémiai vizsgálata

1.Impulzus-radiolízis vizsgálatok:

NBT2+ + eaq-

NBT+• + H+

+ NBT+•

NBT2+ + MF+

A tetrazolinyl gyök (NBT•+) képződése és monoformazánt (MF+) eredményező bomlása az abszorpciós spektrumokkal szemléltetve

Az NBT2+ vizes oldatának dozimetriai alkalmazhatósága

612 nm

522 nm

Az NBT2+ film „label” doziméter alkalmazása

Az NBT film által elnyelt ill. visszavert fény változása a dózissal:

A visszavert fény mérésére szolgáló műszer

Reflektométer:

A fluorimetria dozimetriai alkalmazása

Az alkalmazás háttere:

Bizonyos besugárzott anyagok gerjesztését követően ezek az elnyelt energiát 10-9 – 10-6 s-mal a gerjesztés után adják le pl. látható fény kibocsátásával.

Az alkalmazás indoka:

Nagy érzékenységű módszer, igen kis koncentrációk

kimutatására (g – ng/ml) alkalmas.Az alkalmazás alapja:

A besugárzott anyagban keletkezett – fluoreszcenciát adó –

radiolízis termékek fluoreszcencia spektrumának ill. intenzitásának

mérése.

Fluorimetriai vizsgálataink

Célja:

Az un. „Sunna” film – polietilénben szuszpendált mikrokristályos LiF por – dozimetriai alkalmazhatóságának ellenőrzése.

Alapja:

A filmben besugárzás hatására keletkező hibahelyek (M-center) besugárzást követő fénygerjesztésének eredményeként jelentkező un. optikailag stimulált lumineszcencia mérése szolgál a dozimetriai alkalmazás alapjául – rutin fluoriméterrel.

Hasznos dózistartomány:

10 Gy – 200 kGy (sugársterilezés, élelmiszerbesugárzás,

műanyag-technológiák);

A Sunna film gerjesztési és emissziós spektruma

A Sunna/Sensolab fluoriméter

A Sunna film „ipari” ellenőrzése

Nagyaktivitású 60Co besugárzóban végzett összemérés:

Köszönöm a figyelmüket!