6. Радионуклидные источники (рни) излучения

РНИ – это источники излучения, содержащие радиоактивный мате­риал, т.е. материал, в состав которого входит ра­дионуклид или радионуклиды.

Радионуклид – это совокупность атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре, обладающих радиоактивностью. При радиационном контроле используются исключительно искусственные радионуклиды, полу­чаемые облучением неактивных заготовок в нейтронных пото­ках ядерных реакторов (например , ); разделением ос­таточных продуктов деления горючего ядерного реактора ( , ); облучением неактивных заготовок – мишеней на цикло­тронах ( , ).

Закрытый РНИ излучения – это определенное количество радионуклида, находящееся внутри специальной герметичной капсулы, препятствующей контакту радиоактивного материала с окружающей средой. Способ герметиза­ции, материал и число капсул зависят от характеристик излу­чения, физического состояния (твердое вещество, порошок, жид­кость) и свойств нуклидов. Радионуклиды – это активная часть источника излучения.

Характеристики РНИ из­лучения. Закон радиоактивного распада описывает распад ядер радионуклидов во времени:

,

где – число не­распавшихся ядер через время ; – исходное число ядер радионуклида; – постоянная, характеризует скорость ра­диоактивного распада. Период полураспада

,

это время, в течение которого распадается половина ядер данного радионуклида.

Активность радионуклида – это отношение числа спон­танных ядерных переходов из одного ядерно-энергетиче­ского состояния радионуклида в другое, происходящих в течение интервала , к этому интервалу:

,

В системе СИ ак­тивность радионуклида измеряется в беккерелях (Бк); 1 Бк – это активность нуклида в источнике, где за 1 с происходит один акт распада. Наряду с беккерелями используют единицу кюри: 1 =3,710¹⁰ Бк.

Удельная активность радионуклида – это отношение актив­ности радионуклида в радиоактивном образце к массе образца. Объемная активность радионуклида – это отношение ак­тивности радионуклида в радиоактивном образце к объему об­разца.

В зависимости от вида ионизирую­щего излучения, источники РНИ различают на источники -излучения, рентгеновского излучения и быстрых нейтронов.

Важными для РК характеристиками РНИ излучения являются:

1. – энергия излучения: опре­деляет его проникающую способность и выявляемость дефектов в ОК различной толщины, плотности и химиче­ского состава;

2. – мощность экспозиционной дозы (МЭД) излучения на рас­стоянии 1 м от источника: определяет производительность контроля, требования к технике безопасности и защитным уст­ройствам;

3. удельная активность радионуклида в источнике: определяет размеры активной части источника, а отсюда, ка­чество изображений дефектов;

4. период полураспада : определяет периодичность замены источников и затраты на их эксплуатацию;

5. размеры источников: определяют технологичность конт­роля.

РНИ -излучения представляют капсулы, заполненные -активным нуклидом. Спектр -излучения таких источников линейчатый, состоит из на­бора излучений моноэнергетических фотонов с разной плот­ностью потока энергии излучения. Некоторые источники имеют непрерывный спектр, что вызвано торможением -частиц в радиоактивном веществе и материале ампулы.

Источники -излучения делят на:

– высокоэнергетические ( , ): 0,8 МэВ;

– среднеэнергетические ( , ): 0,3 0,8 МэВ;

– низкоэнергетические ( , ): 0,3 МэВ.

Эффективная энергия фотонного излучения – энер­гия фотонов такого моноэнергетического излучения, ослабление которого в поглотителе определенного состава и определенной толщины такое же, как у рассматриваемого немоноэнергетического излучения.

При радиационном контроле наиболее широко используют источники на основе четырех нуклидов: , , и .

РНИ рентгеновского излучения – это ампулы, заполненные -активным нуклидом и материалом мишени. Испускаемое нуклидом -излучение взаимодействует (тормозится) с материалом мишени и ге­нерирует рентгеновское излучение. Мишень может быть жид­костью, тогда радиоактивное вещество растворено в ней, может быть порошком – тогда оно перемешано с нею. Источник может выполняться в виде двух контактирующих пластин, одна из которых – мишень, другая – плоский -излучатель. В практике чаще всего используют источники на основе радионуклидов , , , .

РНИ быстрых нейтронов представляют блок из бериллия разме­рами в несколько сантиметров, внутри которого в герметичной ампуле размещен нуклид - или -излучения с энерги­ей частиц, превышающей порог реакций ( ) и ( ) на бе­риллии.

Порог реакции – это минимальная энергия частицы, при которой может идти ядерная реакция.

В зависимости от энергии -частиц максимальная энергия нейтронов, возникающих в реакции ( ) на бериллии, боре и фторе, не превышает соответственно (10 ... 12), 6 и 3 МэВ, а средняя энергия нейтронов этих источников соответственно равна (3,5 ... 4,5), (2,5 ... 3) и (1 ... 1,5) МэВ.

К источникам нейтронов относятся также источники на основе радионуклидов , , , и , способные спонтанно делить свои ядра.

Поскольку в радиационном контроле используют в основном тепловые нейтроны, то быстрые нейтроны, выходящие из источников, пропускают через замедлитель, выполненный из легких элементов. Физика процессов замедления такова, что поток тепловых нейтронов становится на три порядка меньше исходного потока быстрых нейтронов.