книги из ГПНТБ / Анализ радиоактивных руд a-f-методом Х. Б. Межиборская, В. Л. Шашкин, И. П. Шумилин. 1960- 4 Мб
.pdf
ДА ДОМ НЕ БЫДАеТСЯ{ |
Гэнэч.;. 1Я| |
||||
J |
1 |
■" |
~~ |
■“"А |
I чит. згла |
X. 6. МЕЖИБОРСКАЯ, |
В. |
Л. |
ШАШКИН, И. |
П. ШУМИЛИН |
|
ВШМШМЫХРИ
ST-MefoiiOM,
Атомизм!
ИЗДАТЕЛЬСТВО ГЛАВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР
Москва— 1960
СОДЕРЖАНИЕ
|
|
|
|
|
|
|
Стр. |
|
Предисловие......................................................... |
|
|
|
|
|
3 |
||
Глава I. Измерение радиоактивности проб по [3- |
и у-излучеиию . . |
5 |
||||||
§ |
1. |
Общие сведения о методах регистрации |3- и |
у-излуче- |
|
||||
§ 2. |
ния ...... |
.......................................... |
|
|
|
.5 |
|
|
Бета- и гамма-излучения основных естественных радио |
|
|||||||
|
|
активных элементов.................................................................. |
|
|
|
6 |
8 |
|
§ |
3. |
Понятие о тонких,толстых и промежуточных |
слоях |
|||||
§ 4. Гамма-измерения........................................................................... |
|
|
|
|
10 |
|||
§ |
5. |
Бета-измерения................................................................................. |
|
|
|
|
|
10 |
§ 6. |
Соотношения р- и |
у-излучений |
элементов |
уранового |
|
|||
|
и ториевого рядов икалия...................................................... |
|
|
|
18 |
|
||
Глава 11. Бета-гамма-метод радиометрического анализа руд |
, . |
22 |
||||||
§ |
1. |
Принципы метода |
,..................................................................22 |
|||||
§ 2. |
Выбор условий измерения......................................................... |
|
|
|
|
24 |
||
§ |
3. |
Определение коэффициентов, входящих в |
уравнения |
|
||||
|
(3-у-метода........................................................................................... |
|
|
|
и |
25 |
|
|
§ |
4. |
Эталоны. Методы внутреннего стандарта |
разубо |
|
||||
|
|
живания ............................................... |
|
.... 26 |
|
|||
§ |
5. |
Установки, применяемые при анализепо |
(3- |
у-методу |
36 |
|||
§ 6. |
Общие рекомендации.......................................................... |
|
|
|
34 |
|
||
Глава III. Оценка результатов анализа по (3- у-методу |
.... 36 |
|||||||
§ |
1. |
Правильность результатов................................................. |
|
|
|
39 |
41 |
|
§ |
2 |
Точность результатов ......... |
|
|
|
|
||
§ 3 |
Чувствительность [3- у, метола.......................................... |
|
|
|
43 |
|
||
§ 4. Статистическая обработка результатов анализа |
. |
45 |
||||||
§ |
5. |
Контроль результатов анализа................................................. |
|
|
|
|
46 |
|
Глава IV. Радиометрический анализ трехкомпонентных руд |
... |
|
50 |
|||||
§ |
1. |
Принципы анализа |
....... ................................................................. |
|
|
|
|
50 |
§ |
2. |
Анализ с применением однопороговой дискриминации |
53 |
|||||
§ 3. |
Анализ с использованием дифференциальной дискрими |
|
||||||
|
нации в области мягких у-лучей....................................... |
|
|
|
53 |
|
||
§ |
4. |
Практические рекомендации.................................................... |
|
|
|
|
55 |
|
Глава V. Определение содержания радия и коэффициента эманиро- |
|
|||||||
§ |
вания . |
|
|
|
57 |
|
|
|
1. Эманационный метод........................................................... |
|
|
|
,57 |
||||
§2 . Гамма-метод ..... ...... |
59 |
|||||||
|
Литература.............................................................................................. |
|
|
|
|
|
62 |
|
ГОС. ПУБЛИЧНАЯ |
I -7/—7- |
|
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ |
' Л Г) |
|
6ИБЛИОТЕНА СССР |
©-СУ |
Л |
X. Б. Межиборская, В. Л. Шашкин |
||
И. |
П. Шумилин |
|
АНАЛИЗ РАДИОАКТИВНЫХ РУД g- у-МЕТОДОМ
Редактор Г. М. Пчелинцева
Художник Шевцев М. К..
Техн. ред. Н. А. Власова Корректоры О. А. Сафронова, И. А. Смирнова
Сдано в набор 23.IX.59 г. Подписано в печ. 2.III.60 г. Бумага 60x92/16.
Физич. печ. л. 4.0. Уч.-изд. л. 3,74. Заказ изд. 612. Тираж 5000 экз. Т-03620.
Цена 1 р. 90 к. Заказ тип. 1690.
Атомиздат, Москва, В-180, Старомонетный пер., дом 26.
147$
ПРЕДИСЛОВИЕ
Лабораторный радиометрический анализ радиоактивных руд включает в себя определение как урана или тория — родо начальных элементов радиоактивных рядов, так и' других радиоактивных элементов — продуктов распада урана и тория.
Определение радиометрическим методом отдельных радио активных элементов после предварительного их выделения
химическим путем относится к области радиохимических ана лизов, которые в данном руководстве не рассматриваются К собственно радиометрическим относятся анализы, которые выполняются без предварительной химической подготовки пробы. Примером таких анализов является определение содер жания урана и тория в измельченных рудных пробах.
Радиометрические методы, при помощи которых опреде ляют содержание урана и тория, широко применяются как при поисках и разведке, так и при добыче и переработке урановых и ториевых руд, заменяя собой более дорогостоящие и менее производительные химические анализы.
Вначале радиометрические методы были использованы при определении равновесных урановых и ториевых руд [2, 8, 11] В таких рудах определение содержания родоначального радио активного элемента возможно путем сравнения радиоактивно
сти |
пробы и соответствующего |
рудного эталона по |
одному |
из |
трех видов радиоактивного |
излучения. Первым, |
широко |
распространенным методом анализа урановых руд был a-ме тод. Однако он имеет ряд недостатков и практически не при меняется.
Начиная с 1947 г. (29, 38, 39] разрабатывался р-у-метод анализа радиоактивных руд. Теперь этот метод уже достаточ но полно изучен и накоплен значительный опыт его приме нения.
В последние годы разрабатывались также методы анализа сложных радиоактивных руд, основанные на измерении у-излу-
чения в определенных интервалах энергии |
[6, 13, 24]. Однако, |
в настоящее время эти методы еще не |
получили широкого |
распространения.
Книга «Анализ радиоактивных руд р-у-методом» имеет целью дать описание современных методов анализа радиоак тивных руд по измерениям р- й у-излучений. Оно рассчитано на лиц, знакомых-с основами радиометрии.
В гл. IV руководства использованы материалы, предо ставленные авторам Е. И. Железновой.
Авторы
ГЛАВА I.
ИЗМЕРЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ ПРОБ ПО - И у-ИЗЛУЧЕНИЮ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ РЕГИСТРАЦИИ Р- И у-ИЗЛУЧЕНИЯ
При радиометрическом анализе радиоактивных руд изме рения основываются на сравнении радиоактивности анализи руемой пробы эталона. Такие измерения позволяют избе жать ряда сложных поправок, которыми сопровождаются абсолютные измерения [3].
Сравнение активности пробы и эталона может прои?во диться ионизационным или импульсным методом.
При анализе радиоактивных руд по р- и у-лучам широко применяются счетные установки с газоразрядными и сцинтил ляционными счетчиками. Газоразрядные р-счетчики регистри руют практически все р-частицы, прошедшие во внутренний объем счетчика. Поэтому нижний предел энергии регистрируе мых частиц зависит от толщины стенок счетчика.
В настоящее время применяются торцовые счетчики ео слюдяным окошком (5—6 мг/см2), цилиндрические счетчики с алюминиевым (—30 мг/см2) и стальным (—60 мг/см2) като дом и стеклянные счетчики (~ 250 мг/см2) с различными внутренними металлическими покрытиями.
Чувствительность газоразрядных счетчиков к у-лучам со ставляет приблизительно 1%, причем чувствительность к у-квантам определенной энергии зависит от материала катода Для регистрации у-излучения применяются специальные счет чики (стеклянные счетчики с внутренним металлическим по крытием типа МС> ВС и ГС или со стальным катодом типа СТС), но могут быть использованы и тонкостенные счетчики,
предназначенные для измерений |
p-излучений (типа АС и |
СТС) [10]. |
помощи сцинтилляционных |
Измерение у-излучения при |
счетчиков [обычно с кристаллами NaJ(Tl)] повышает эффек тивность регистрации до нескольких десятков процентов, при чем для кристаллов небольших размеров (меньших, чем нуж но для полного поглощения у-лучей) эффективность снижается с увеличением энергии квантов.
5
Сцинтилляционные счетчики дают возможность анализиро
вать у-излучение по энергии. Поэтому |
они |
применяются не |
только для регистрации у-излучения |
малой интенсивности |
|
(слабоактивные руды, малые навески), |
но |
и в тех случаях, |
когда необходимо выделить у-излучение в определенном энер гетическом интервале.
Сцинтилляционные измерения осуществляются либо при помощи специальных приставок к стандартным счетным уста новкам (интегральные у-измерения), либо при помощи различ ных спектрометрических установок (дифференциальные у-из мерения и измерения с пороговой дискриминацией). Приме няющиеся при радиометрических анализах приборы и счетчи ки описаны в специальных инструкциях и в ряде работ, посвя щенных методам регистрации радиоактивных излучений [1, 2. 3, 24, 25, 33], и поэтому здесь подробно не рассматриваются.
§ 2. БЕТА- И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЕСТЕСТВЕННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Характеристики основных естественных радиоактивных эле
ментов, испускающих Р- и у-лучи, |
представлены в табл. 1 |
и 2. |
|||||
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
||
|
|
|
|
Максимальная |
Относительное |
||
|
|
Период полурас |
количество |
||||
Элемент |
энергия fi-излуче- |
||||||
пада |
данного компо |
||||||
|
|
ния, Мэй |
|||||
|
|
|
|
|
нента, |
% |
|
|
|
|
Урано-радиевый ряд |
|
|
||
Th2’< (UXj) |
24,1 день |
0,112 |
20 |
|
|||
|
(UX2) |
|
|
0,205 |
80 |
|
|
Ра234 |
1,22 |
мин |
1,52 |
5 |
|
||
|
|
|
|
2,32 |
95 |
|
|
Pb21< |
(RaB) |
26,8 . |
0,65 |
100 |
|
||
Bi»i‘ |
(RaC) |
19,7 |
, |
1,65 |
77 |
|
|
|
|
|
|
3,17 |
23 |
|
|
Bi210 |
(RaE) |
5,02 |
дня |
1,17 |
100 |
|
|
|
|
|
|
Ториевый ряд |
10 |
|
|
Ac22’ |
(MsTh2) |
6,13 |
ч |
2,18 |
|
||
|
|
|
|
1,85 |
9 |
|
|
|
|
|
|
1,72 |
7 |
|
|
|
|
|
|
1,15 |
53 |
|
|
|
|
|
|
0,66 |
8 |
|
|
|
|
|
|
0,46 |
13 |
|
|
Pb212 (ThB) |
10,6 |
ч |
0,36 |
88 |
|
||
|
|
|
|
0,59 |
12 |
|
|
B(ais+Tl2'8 [Th(C+ |
60,5 |
мин |
1,80 |
34 |
|
||
+C")] |
3,1 . |
2,20 |
66 |
|
|||
|
|
|
|
Калий |
88 |
|
|
К40 |
1,2-10® лет |
1,32 |
|
||||
б
|
|
Число |
|
Энергия |
квантов |
Элемент |
7-кванта, . |
на 1* 0 |
|
Mas |
актов |
|
|
распада |
Урано-радиевый ряд |
||
UXj |
0,090 |
34,0 |
их2 |
0,781 |
5,0 |
|
0,82 J |
|
|
|
|
Ra |
0,184 |
1,2 |
RaB |
0,241 |
10,6 |
|
0,294 |
24,0 |
|
0,350 |
43,5 |
RaC |
0,607 |
39,8 |
|
0,766 |
6,7 |
|
0,933 |
6,8 |
|
1,12 |
20,2 |
|
1,24 |
6,0 |
|
1,38 |
5.9 |
|
1,76 |
22,3 |
|
2,2 |
6.0 |
|
2,45 |
2,2 |
|
Ториевый^ряд |
|
MsThj |
0,127 |
1,0 |
|
0,184 |
24,0 |
Таблица 2
|
|
Число |
|
|
Энергия |
квантов |
|
Элемент |
7-кванта, |
на 100 |
|
|
Мэе |
актов |
|
|
|
распада |
|
|
Ториевый ряд |
|
|
|
0,336 |
9,0 |
|
|
0,410 |
4.0 |
|
|
0,458 |
3.0 |
|
|
0,907 |
25.0 |
|
|
0,964 |
20,0 |
|
|
Ториевый ряд |
|
|
тьв |
0,238 |
44,1 |
|
0,299 |
4,0 |
||
|
|||
ThC' |
0,726 |
8,4 |
|
|
0,830 |
12,7 |
|
|
1,03 |
4,0 |
|
|
1,34 |
3,3 |
|
|
1,60 |
4,7 |
|
|
1,81 |
4,7 |
|
|
2,20 |
1,7 |
|
ThC" |
0,277 |
3,5 |
|
|
0,510 |
8,3 |
|
|
0,582 |
27,0 |
|
|
0,859 |
5,0 |
|
|
2,62 |
33,7 |
Калий
К<о |
1 |
1,46 |
12 |
7
Благодаря малому периоду полураспада UX2 всегда нахо дится в равновесии с UXi. Точно так же RaB и RaC находятся в руде в равновесии с радоном, и их можно рассматривать как один излучатель. Таким образом, в урановом ряду можно различать три группы р-излучателей: U(Xi+X2), Ra(B + C> и RaE, и две группы у-излучателей: U(Xi+X2) и Ra (В+С) Равновесные соотношения между этими группами могут нару шаться в природных условиях в результате геохимически» процессов.
Вследствие сравнительно малой продолжительности жизни» продуктов распада тория в природных условиях в ряду тори» практически всегда существует радиоактивное равновесие.
§ 3. ПОНЯТИЕ о тонких, ТОЛСТЫХ И ПРОМЕЖУТОЧНЫХ слоях
В зависимости от особенностей анализируемой пробы бы вает необходимо варьировать толщину излучающего слоя,, применяя в одних случаях тонкие, в других случаях промежу точные или толстые слои.
|
Смысл этих понятий |
может быть |
выяснен следующим |
образом. |
|
|
|
по |
Известно, что поглощение узкого пучка у-лучей происходит |
||
экспоненциальному закону: |
|
||
|
1 = 10е~?х, |
(1> |
|
где |
/о — скорость счета в отсутствии поглотителя, |
||
|
I — скорость счета в |
присутствии |
поглощающего слоя |
|
толщиной х, |
|
|
х— толщина поглощающего слоя, г/см2,
р— массовый коэффициент поглощения, см21г. Поглощение р-лучей, как показывает практика, также близко
кэкспоненциальному.
Выражение (1) справедливо для поглощения лучей внеш ним поглотителем.
Если источником излучения является слой активного веще ства толщиной х (г/см2), то имеет место самопоглощение.
В этом случае скорость счета может быть найдена интегри рованием выражения (1):
|
(1-Лх) |
|
или |
|
(2> |
|
|
|
_ 1-е^х |
|
|
1 |
ц х ' |
(3>. |
где 1Х— зарегистрированная |
скорость счета от слоя |
толщи |
ной х, г/см2, |
|
|
8