8.7ПРИБОРНОЕ ОСНАЩЕНИЕ

бы давать скорость счета до 3000 имп./с; образец измеряют в течение 10000 с, при этом вращение образца не используется. Спектры, набранные многоканальным анализатором импульсов, анализируются на компьютере. Выбранные пики в области энергии от 120 до 400 кэВ анализируются с использованием метода изотопных отношений, описанного в работе [3]. В выражении для изотопного отношения используются только основные соотношения выходов и времен полураспада. Поправки на смещение не применяются и 242Pu не учитывается.

В табл. 8.14 показана часть большого объема рабочих результатов, полученных при измерении 14 стандартных образцов, которые перекрывают область содержаний 240Pu от 2 до 24 %. Измеренные содержания были использованы в табл. 8.14 для расчета мощности тепловыделения каждого образца. Определение удельной мощности и ее важность при калориметрии приведены в главе 21. Сходимость измерений удельной мощности составляет от 0,5 до 1 %, а величина смещения — того же порядка. Перед измерением удельной мощности иногда определяется изотопный состав плутония с помощью гамма-спектрометрии. Систематические отклонения результатов измерения содержания каждого изотопа частично компенсируются с помощью нормирования суммы содержаний всех изотопов на единицу.

Таблица 8.14 — Результаты, полученные системой измерения изотопов компании "Року- элл-Хэнфорд" при определении удельной мощности

Погрешность определения удельной мощности, рассчитанна я по воспроизводимости измерений, относительное стандартное отклонение, %

1,02 % 0,72 % 0,65 % 0,55% 0,84 % 0,62 % 0,53 %

Смещение: Удельная мощность по неразрушающему анализу, де ленная на удельную мощность из результатов масс-спектрометрии

8.7.2 Лос-Аламосская национальная лаборатория

Плутониевая технологическая установка в Лос-Аламосе имеет систему измерений изотопного состава, которая также использует методику изотопных отношений [3, 18, 33]. Для получения спектров используется планарный детектор из особо чистого германия площадью 200 мм2 и толщиной 10 мм. Расстояние от образца до детектора подобрано так, чтобы давать скорость счета более 20000 имп./с. Для использования методики суммирования в рассматриваемой области спектра применена цифровая стабилизация усиления. Для определения изотопных отношений анализируется область спектра от 120 до 400 кэВ. Все изотопные отношения измеряются относительно 241Pu. Для старых и свежевыделенных материалов используются разные соотношения гамма-линий, приведенные в табл. 8.15. Для оценки 242Pu используется уравнение (8.12). Для материалов в широком диапазоне предшествующей реакторной истории облучения используется коэффициент поправки 90. Требуемые соотношения относительных эффективностей определяются по группе сильных чистых линий изотопов 239Pu è 241Pu-237U, нормированных друг на друга. Для получения необходимых соотношений используются простые линейная и квадратичная интерполяция и экстраполяция. Анализ в потоке использовался для материалов с содержанием 240Pu îò 2 äî 18 % è 241Am до 2 %. Составные части системы показаны на рис. 8.17. Два детектора могут получать данные от двух образцов одновременно. Существующая аналитическая программа может работать с четырьмя детекторами.

Таблица 8.15 — Отношения, используемые в системе измерения изотопного состава плутония в Лос-Аламосе

* Используется среднее взвешенное двух отношений ** Изотопа 241Am обычно слишком мало для измерений

Поскольку методика суммирования по рассматриваемой области спектра не может разделить наложившиеся пики, для вычитания интерференции используют близко расположенные чистые пики. В табл. 8.16 приведены пики гамма-излу- чения, используемые для такого вычитания. Соотношение 241Pu/241Am определяется в области энергии 332 кэВ и используется для вычитания вклада 241Am из наложившихся пиков с энергией 164,6, 208,0, 267,5 и 332,4 кэВ от 241Pu-237U.

Ðèñ. 8.17. Многодетекторная система для измерения изотопов плутония в Лос-Аламосе

Таблица 8.16 — Пики гамма-излучения, используемые для вычита ния интерференции

* Только для старых материалов

Основные постоянные для каждого уравнения изотопного соотношения легко подбираются с помощью измерения стандартных образцов материалов. Этот способ позволяет компенсировать возможные отклонения измеряемых площадей пиков, которые можно было ожидать при использовании метода поканального суммирования в областях энергии 125, 160 и 332 кэВ, где имеются тесно расположенные интерферирующие пики. Стандартные образцы включают широкий ряд образцов из оксида и металлического плутония с массой в диапазоне от менее чем 0,5 г до приблизительно 1 кг.

Ðèñ. 8.18. Погрешность Лос-Аламосской системы для измерения изотоп ов плутония для широкой области типов материалов и изотопного состава