Активационный анализ ядерные реакторы

Основными источниками ядерных частиц, используемых в активационном анализе, являются реактор и циклотрон . [c.136]

ЧуЕ)Ствительность активационного анализа зависит от источника возбуждения и периода полураспада образовавшихся радиоактивных нуклидов и может достигать 10 г. С другой стороны, она определяется также природой содержащихся в анализируемой пробе элементов, которые можно активировать. Источники потока нейтронов с небольшой плотностью, такие, как смесь бериллия и радия, активируют лишь немногие элементы, но позволяют определять их с большой точностью. Источниками потока нейтронов большой плотности являются ядерные реакторы. [c.389]

Описание лабораторий для работ первого класса ие входит в нашу задачу, так как такие работы проводятся только при активационном анализе, с использованием ядерного реактора. [c.330]

Замечательным примером применения радиоактивных индикаторов в аналитической химии является радиоактивационный анализ. Он основан на образовании в анализируемом материале радиоактивных изотопов или продуктов их превращений определяемых элементов под действием ядерных частиц. Его целесообразно использовать для определения малых примесей, когда обычные аналитические методы непригодны из-за ограниченной чувствительности. В табл. 19.10 приведена чувствительность активационного анализа при использовании для облучения анализируемого вещества медленных нейтронов ядерного реактора. [c.594]

В, Т или др. нуклиды получаемый поток может превышать 10 нейтрон с (см. Нейтронные источники). Генераторы нейтронов наряду с ядерными реакторами используют в активационном анализе, нейтронографии. [c.256]

Опубликовано более 40 работ по определению примесей в алюминии высокой чистоты активационным методом. Анализируемый образец и эталоны облучают в ядерном реакторе потоком нейтронов 10 —нейтрон см сек и измеряют активности образующихся при этом радиоактивных изотопов с помощью сцинтилляционного у-спектрометра. Время облучения (в зависимости от определяемых примесей) от нескольких часов до нескольких недель. Большей частью предварительно разделяют примеси на группы различными методами осаждением на носителях, экстракцией, ионообменной хроматографией. Известен метод определения примесей с использованием у-спектрометрии и без химического разделения селективность метода при определении отдельных элементов достигается выбором соответствующего времени облучения и охлаждения [5951. Предложен метод активационного анализа без разрушения образца с применением Ое (Ь1)-детекторов у-излучения, обладающих высокой разрешающей способностью [1093]. [c.228]

Приборы становятся все более и более сложными, так же, как и программное обеспечение для них. Однако, за исключением нейтронного активационного анализа, требующего использования ядерного реактора, каждый прибор для элементного анализа может быть представлен в виде ряда следующих модулей [c.6]

Поскольку некоторые характеристики, обсуждаемые ниже, могут отличаться от одного активационного метода к другому, здесь рассмотрен только НАА, использующий ядерный реактор, — приложение, которое составляет свыше 90% всех активационных анализов. Чтобы проиллюстрировать роль НАА в определении следов элементов, имеет смысл сравнить его потенциал, основные проблемы и ограничения, особенно возможные источники погрешностей и достигаемую точность, с характеристиками конкурирующих методов. [c.101]

Связь аналитической химии с другими науками весьма многообразна. С одной стороны, аналитическая химия получает от различных научных дисциплин принципы, закономерное , на основе которых создаются методы анализа, а также технические приемы, способы регистрации аналитического сигнала, методы обработки результатов. С другой стороны, аналитическая химия обеспечивает многие науки методами и приборами, подчас в очень значительной степени предопределяя успехи этих наук. Иногда связи более сложные науки взаимно дополняют друг друга. Так, разработав методы анализа ядерных материалов, аналитики помогли в создании ядерных реакторов, которые затем стали одним из инструментов аналитиков — с их помощью осуществляют радиоактивационный анализ. Полупроводниковые детекторы, которые увеличивают возможности того же активационного анализа, нельзя было бы создать без разработанных ранее методов анализа полупроводниковых материалов. [c.11]

Активационный анализ — метод определения ничтожно малых количеств вещества, основанный на образовании радио нуклидов в результате облучения анализируемого вещества однородным потоком ядерных частиц. По типу частиц, используемых для облучения, различают нейтронно-активационный анализ, активационный анализ с помощью заряженных частиц и фотонно-активационный анализ, основанный на реакции (у, п). В настоящее время наибольшее значение имеет нейтронно-активационный анализ, в котором используют поток медленных нейтронов ( <0,001 МэВ) ядерного реактора или поток быстрых нейтронов (Е = 1—14 МэВ) нейтронного генератора. Для быстрых нейтронов характерны реакции типа п, р п, а я п, 2п при облучении медленными нейтронами протекает только реакция п, у. Вследствие высоких сечений реакций (1 — 1000 барн) медленные нейтроны обеспечивают большую чувствительность анализа, нежели быстрые нейтроны, для которых сечение реакций С5ш ественно ниже (0,001—0,1 барн). [c.137]

Радиоактивационный метод. Иногда чувствительность колориметрических и спектральных методов определения ртути в металлах высокой чистоты ниже, чем это требуется по техническим условиям. Применение нейтронного активационного анализа с использованием ядерных реакторов, в которых создаются потоки тепловых нейтронов 5-10 —10 нейтрон см -сек, позволяет определять 10 —10 % ртути в различных металлах. [c.156]

Активационный метод анализа получил развитие как вполне самостоятельная область аналитической химии лишь с пуском мощных энергетических ядерных реакторов, позволивших получить потоки нейтронов, особенно тепловых , высокой интенсивности. За весьма короткий отрезок времени (15—20 лет) активационный анализ нашел многообразные применения, исключительные по своей оригинальности и эффективности. Благодаря этому он позволил разрешить такие аналитические проблемы, которые не удается выяснить при помощи известных методов анализа. К одной из таких проблем можно отнести проблему обнаружения и определения ультрамалых количеств элементов в различных материалах, например полупроводниковых элементах и элементах или их соединениях, предназначаемых для специальных исследований и применений. [c.210]

Активационный анализ на тепловых нейтронах является одним из важнейших ядерно-физических методов исследования состава вещества, поскольку тепловые нейтроны с большей или меньшей вероятностью захватываются изотопами всех элементов, а также благодаря высокоинтенсивным плотностям потоков нейтронов в ядерных реакторах (до Ю нейтрон см с ), что обеспечивает достижение наиболее низких пределов обнаружения (табл. 9.1). [c.6]

Из других атомных разновидностей элемента № 1 н( который интерес представляет изомер лютеция-176, коте рый может быть использован для определения содержани лютеция в соединениях редкоземельных элементов мете дом активационного анализа. Получают лютеций-17 (изомер) из природного лютеция в нейтронных потока ядерных реакторов. Период полураспада изомера в много раз меньше, чем у изотопа в основном состоя [c.160]

Если упомянутые выше методы определения микроэлементов в угле могут быть осуществлены в любой исследовательской или производственной лаборатории, то для проведения нейтронно-активационного анализа требуется источник нейтронного потока [10 —Ю нейтрон/(см -с)], т. е. ядерного реактора. [c.68]

Нейтронно-активационный анализ — метод точного определения следовых содержаний элементов как в самом угле, так и в любых его жидких, твердых и газообразных продуктах переработки. В основе его — измерение интенсивности и энергии (длин волн) -у-частиц и рентгеновских лучей, испускаемых радиоактивными изотопами в пробе после ее облучения нейтронами из реактора. С помощью ядерных детекторов в образце регистрируют спад радиоактивности пробы, т. е. энергию излучения квантов и интенсивности, определяя присутствующие в пробе элементы и их содержание. [c.68]

Наряду с указанными основными факторами при выборе аналитического метода следует иметь в виду и ряд других, которые не носят принципиального характера, но часто могут иметь решающее значение. Таковыми, например, являются наличие или отсутствие определенной аппаратуры, необходимой для осуществления данного метода. Так, нейтронно-активационный. анализ обладает рядом первостепенных преимуществ, таких, как высокая чувствительность, избирательность и быстрота определения. Однако необходимость в мощных источниках облучения типа ядерных реакторов или образцов радиоактивных изотопов, а также дорогой аппаратуры для анализа вторичного излучения в ряде случаев ограничивает его применение. [c.445]

Активационное определение следов примесей может быть осуществлено в двух вариантах радиохимическом и спектрометрическом. В первом случае схема проведения анализа состоит из трех основных этапов 1) облучение в ядерном реакторе 2) химическое выделение и очистка определяемых элементов после добавления носителей 3) измерение активностей выделенных препаратов и идентификация радиоактивных изотопов определяемых элементов. Количественное определение содержания данного элемента в образце обычно проводится путем сравнения с эталоном, которым служит известное количество определяемого элемента, облученное, очищенное и изме ренное в идентичных условиях. При этом отношение масс элемента в образце и эталоне равно отношению соответствующих активностей, т. е. [c.9]

До сих пор мы рассматривали ядерные реакции активации под действием медленных нейтронов. Однако в целях активационного анализа могут быть использованы и быстрые нейтроны, вызывающие реакции типа п, р), (п, а) и (п, 2 п). Источником быстрых нейтронов являются нейтронные генераторы, дающие по (О, Т)-реакции нейтроны с энергией 14 Мэе [28, 31]. Можно использовать в качестве источника быстрых нейтронов и жесткую компоненту нейтронного спектра в ядерных реакторах. При этом для уменьшения влияния активации медленными нейтронами образцы заворачивают в кадмиевую фольгу. Облучение быстрыми нейтронами позволяет быстро определять активационным методом по короткоживущим изотопам ряд таких широко распространенных элементов, как кислород, фтор, азот, алюминий, магний, кремний, фосфор, сера и др., хотя чувствительность определения не превышает 10 — 10 %. [c.14]

В настоящее время большое значение имеет определение малых количеств примесей кислорода, бора, углерода, азота в чистых металлах и полупроводниковых материалах. Активационный анализ позволяет решить и эту проблему. Так, определение кислорода в металлах и полупроводниках может быть осуществлено при облучении в ядерном реакторе в присутствии металлического лития с чувствительностью до 10 г [32], при бомбардировке а-частицами с энергией 40 Мэе на циклотроне — до 10 г [33], при бомбардировке частицами Не с энергией 7,5 Мэе на циклотроне — до 10" % [34]. Бор в кремнии определяют при облучении на циклотроне протонами с энергией 20 Мэе с чувствительностью до 3-10" % [35]. Углерод и азот определяют при бомбардировке заряженными частицами с чувствительностью— 10" % [24—27]. [c.14]

При нейтронно-активационном анализе применяют ядерный реактор или так называемые нейтронные генераторы — более дешевые и доступные устройства. Для регистрации радиоактивного излучения образующихся радиоизотопов можно использовать обычную измерительную аппаратуру, но особенно большое значение для активационного анализа имеют полупроводниковые детекторы, например германий-литиевый, в сочетании с многоканальными анализаторами импульсов. Они обладают высокой разрешающей способностью, что дает возможность анализировать сложные смеси радиоизотопов. [c.75]

Сущность активационного анализа заключается в ядерном облучении исследуемого объекта и последующем измерении наведенной активности. Активация осуществляется на реакторе в потоке 10 —10 нейтронов на 1 см /с. Время облучения варьируется в пределах от нескольких минут до суток. Для анализа по короткоживущим активностям разработаны и изготовлены пневмопочта и бокс для экспрессной переупаковки образцов. Пневмопочта позволяет за время порядка 10 с транспортировать образцы в зону активации и обратно. Наведенная активность измеряется с помощью полупроводниковой техники и многоканального анализатора. [c.13]

Возникновение и развитие активационного метода анализа—одного из быстро прогрессирующих аналитических методов — базируется на выдающихся успехах целого комплекса наук, связанных с исследованием ядра, ядерных реакций и радиоактивности. Наибольший вклад в развитие активационного анализа внесли ядерная физика и радиохимия. Не менее важную роль сыграло стремительное развитие таких отраслей техники, как конструирование и строительство ядерных реакторов, различных ускорителей заряженных частиц, производства приборов для ядер-но-физических исследований и т. д. [c.6]

Новый этап в развитии активационного анализа начался после появления ядерных реакторов. Высокие потоки тепловых нейтронов в реакторах позволили получить исключительно высокую чувствительность определения многих элементов. Эго достоинство метода сразу нашло применение на практике для определения следов элементов в материалах, представляюш их большой интерес для новых отраслей техники. Причем в первую очередь развитие самой атомной техники потребовало анализа материалов, используемых для строительства реакторов, на содержание примесей элементов, сильно поглош,аюш,их нейтроны. [c.7]

Облучение тепловыми нейтронами в реакторах становится ведущим методом активационного анализа. Кро.ме высокой чувствительности, это положение метода обусловлено рядом других факторов применимостью метода к определению большого числа элементов, протеканием под действием тепловых нейтронов только одной ядерной реакции радиационного захвата, высокой производительностью реакторов, так как одновременно можно облучать большое количество образцов. Немаловажное обстоятельство — широкое распространение исследовательских ядерных реакторов и создание реакторов, специально предназначенных для аналитических целей, например реактор небольшой мощности типа РГ-1. [c.7]

В первое время, когда ядерные реакторы стали использовать для облучений, радиохимический метод получил преимущественное применение в активационном анализе. Лишь появление и быстрое развитие сцинтилляционной 7-спектрометрии подорвало почти монопольное положение этого направления в активационном анализе. [c.10]

В целом ядерные реакции во многих случаях широко используются в изотопной технике — для получения радиоактивных изотопов из стабильных на ускорителях и в реакторах [18-22], в активационном анализе, в детекторах частиц, источниках излучения и т.д. При этом реализуются разные типы реакций, которые будут обсуждаться в соответствуюш,их разделах данной книги. [c.25]

В радиохим варианте облученный образец растворяют, а затем отделяют от основы образовавшиеся радионуклиды определяемых элементов, обычно вместе с их изотопными носителями (неактивными изотопами), к-рые специально добавляют в р-р Методы разделения-экстракция, хроматография, дистилляционные методы и др, они позволяют получать препараты определяемых элементов радиохим степени чистоты, активность к-рых можно измерять на полупроводниковом спектрометре При доминирующем содержании одного или неск элементов прямой гамма-спектральный анализ затруднен и необходимо эти радионуклиды разделять на группы, удобные для измерения у-спек-тров Для достижения особенно низких пределов обнаружения вьщеляют индивидуальные элементы Наиб распространен нейтронно-активационный анализ, в к-ром исследуемое в-во облучают потоком тепловых нейтронов с энергией 0,025 эВ, т к сечения ядерных р ций (и, у) в этом случае для большинства элементов на неск порядков выше сечений др ядерпьк р-ций Поток нейтронов из ядерных реакторов достигает 10 -10 частиц/см с Метод позволяет определять большинство але-ментов периодич системы начиная с Na с пределами [c.72]

Ядерные реакторы обеспечивают проведение наиболее мощного и наименее дорогого активационного анализа, основанного на реакциях захвата нейтронов (п,7), вызываемых тепловыми и эпитермическими нейтронами. Поэтому наиболее широко используется в активационном анализе именно этот метод. [c.117]

Ядерные реакторы служат наиболее интенсивными источниками нейтронов. Для целей активационного анализа используют исследовательские реакторы различ1ЮЙ конструкции. Сердечник реактора (рис. 8.4-8) состоит из топливных стержней ( ) из урана, обогащенного подвергающегося деле-1ШЮ под действием тепловых нейтронов, и управляющих стержней (2), сделанных из материала, способного сильно поглощать нейтроны (кадмий, бор), чтобы управлять процессом деления, изменяя скорость образования нейтронов. В процессе деления высвобождается два или три быстрых нейтрона. Сердечник окружен резервуаром (5), заполненным водой или тяжелой водой. Вода выполняет две функции замедляет быстрые нейтроны и охлаждает топливные стержни. Отражатель (4), обычно выполняемый из графита, установлен вокруг сердечника, чтобы за счет отражения уменьшить потери нейтро1Юв, покидающих сердечник. Экран (5), обычно бетонный, защищает окружение реактора от интенсивного излучения сердечника. Несколько экспериментальных каналов, которые могут быть расположены горизонтально (6) и вертикально (7), ведут к местам облучения или в сердечнике реактора или вне его. [c.117]

В работе [122] предлагается метод определения микро- и полумикроколичеств п-бромфенацилэфиров карбоновых кислот, в котором производные сначала разделяют методом хроматографии на бумаге, затем активируют пучком нейтронов и определяют хроматографическим методом. При этом необходимо количественное или воспроизводимое образование эфиров. Для калибровки метода требуется параллельно с основным анализом вести активационный анализ известных проб бромсодержащего соединения. Наивысшая чувствительность метода достигается при использовании мощного потока нейтронов (ядерный реактор). [c.158]

ДЛЯ определения содержания хрома нашел метод активации тепловыми нейтронами. В табл. 13 приведены ядерно-физические свойства изотопов хрома и сечения реакций на нейтронах [42]. При нейтронно-активационном анализе с использованием ядер-ных реакторов хром определяют по реакции (п, y) r. Конкурирующей реакцией является Ре (п, а) Сг, однако вследствие значительно более низкого сечения данной реакции (б 100 мбарн) и низкой распространенности изотопа Ре (5,84%) ее вклад несуществен. Так, при анализе горных пород он составляет 0,1—0,2% от содержания в них хрома [642]. Анализ железных метеоритов (—92% Ре) показывает, что при двухнедельном облучении потоком 1,4 10 нейтр1 см -сек) вклад указанной реакции составляет всего лишь 1-10 г/г [1051]. При анализе свинца высокой чистоты найдено, что 3,5-10 г железа будут давать такую же активность, как и 3 10 г Сг (предел обнаружения) [63], Радиохимические методы. При радиохимическом анализе облученных мишеней используют различные наиболее селективные способы разделения и очистки фракций определяемых элементов [239]. Широкое внедрение гамма-спектрометрической техники (см., например, [224, 235, 904]) позволяет существенно сократить, число операций очистки выделяемых фракций. Во многих случаях производят только групповое разделение или отделение элемента основы [95, 175, 618, 1066]. Этому способствует и то обстоятельство, что активность Сг, имеющего большое время жизни (см. табл. 13), обычно измеряют через 2 и более дней после конца облучения, когда все короткоживущие радиоизотопы уже распались. В табл. 14 приведены некоторые примеры радиохимических вариантов нейтронно-активационного определения хрома в различных объектах. Очень часто используют экстракционные методы. Для примера приведем методику нейтронно-активационного определения микропримесей Сг, Мп, Со, N1, Си и 2п в арсениде галлия высокой чистоты [531]. [c.100]

Нейтронно-активационный анализ (ЫАА). Активационное определение брома выполняют с применением тепловых, надтепло-вых и быстрых нейтронов. Учитывая большие плотности потока активирующих частиц в современных реакторах (10 —10 нейтрон/см -сек) и относительно большие сечения реакций с участием изотопов брома, для его определения в различных материалах в основном используют тепловые и надтепловые нейтроны. В зависимости от временного режима активации анализ ведут по изотопам 8ogj. 82gj, ядерные характеристики и реакции образования которых приведены в главе I. Изотоп в Вг определяют по пику рентгеновского излучения с энергией 0,01163 Мэв, изотоп Вг — по 7-пику с энергией 0,617 Мэв и Вг ( Вг) — по 7-пикам с энергиями 1,04 0,780, 0,618 и 0,544 Мэв (или одному из этих пиков). В соответствии со значениями периодов полураспада перечисленных изотопов время облучения нейтронами по наиболее короткоживущему Вг составляет 1—2 мин., время охлаждения — несколько минут [87, 942]. Определение брома по активности "Вг ведут после 3 мин. облучения в реакторе и 2 час. охлаждения [505, 831]. Продолжительность облучения в методах, основанных на измерении активности самого долгоживущего Вг, зависит от ряда параметров и варьирует в пределах от 30 мин. до 48 час., время охлаждения — от 14 до 170 час. [87, 303, 785, [c.154]

Юле [879] описал установку для нейтроно-активационного анализа с использованием ядерного реактора. [c.47]

Дальнейшие пути развития радиоактивационного анализа заключаются в повышении чувствительности, экспрессности и точности определения. Повышение чувствительности возможно путем использования более интенсивных потоков в ядерных реакторах большой мощности до 10 яе /пр/сж -сек,, использования работы реакторов в импульсном режиме с потоками до 10 — 10 нейт.р см сек в импульсе для определения по короткоживущим изотопам, создания ускорителей заряженных частиц с большой силой тока (порядка нескольких миллиампер) для целей активационного анализа, электронных ускорителей сэнергией до30Мэвя мощностью 10 рентг/м-мин для определения кислорода, азота и углерода. Повышения чувствительности и быстроты анализа можно достичь также путем разработки экспрессных химических методов разделения с почти количественным химическим выходом носителей. Чувствительность, быстрота и точность анализа зависят также от совершенства измерительной аппаратуры, в частности от создания полупроводниковых детекторов излучения с высокой разрешающей способностью и многоканальных спектрометров с вычитанием комптонов-ского фона. Большую роль в повышении точности определения должно сыграть применение методов статистической обработки результатов определений, а также разработка быстродействующих анализаторов с элементами электронно-вычислительной техники, позволяющих полностью автоматизировать обработку спектров и результатов измерений [36]. [c.14]

При проведении активационного анализа с помощью уранового реактора помимо радиационного захвата тепловых нейтронов могут быть использованы и ядерные реакции,. вызываемые быстрыми нейтронами. 1ак, в реакторе мощностью 250 кет в области активной зоны, где поток тепловых нейтронов составляет 4,9X10 нейтр1см сек, потоки нейтронов с энергией 1,35 Мэе и выше 6,1 Мэе соответственно равны 2,3- 10 2 и 6,2- 10 нейтр1см сек. [c.136]

Второму этапу развития метода принадлежит следующее десятилетие. Разрабатывается теоретическая часть метода, большинство работ посвящается ядерной физике. Получает развитие сшштилляционная гамма-спектрометрия, появляются многоканальные анализаторы, становятся доступными нейтронные генераторы н другие источники излучений. Метод находит применение в некоторых областях науки и техники. Текущий период характеризуется дальнейшим развитием метода, применением полупроводниковых детекторов, автоматизацией гамма-спектрометрии и обработки результатов анализа, автоматизацией радиохимии, развитием импульсных реакторов и т. д. Несмотря на относительно короткий срок своего развития, активационные методы в настоящее время являются одними из ведущих в современной аналитической химии. Активационный анализ основан на ядерных взаимодействиях, происходящих при облучении исследуемого образца потоком ядерных частиц или квантов с достаточной энергией и свойствах возбужденных радиоактивных атомных ядер. Теоретическая часть метода подробно рассмотрена в ряде монографий [302—304]. Основное уравнение активационного анализа имеет вид [c.76]

Следует упомянуть также о методе радиоактивационного анализа, основанном на том, что при облучении гафния нейтронами образуются радиоактивные изотопы, излучен ие которых регистрируется соответствующими счетными устройствами. Можно пользоваться изотопом Hf-179, обладающим очень коротким периодом полураспада—19 сек. этот прием специфичен, так как другие изотопы ему не мешают, но малый период жизни изотопа Hf-179 заставляет выполнять определение непосредственно у источника облучения, т. е. около ядерного реактора. Продолжительность жизнй изотопов Hf-175 и Hf-181 измеряется не секундами, а сутками, но для количественного их определения требуется химическое разделение изотопов элементов, образующихся при облучении [548, 549]. Активационные методы позволяют определять гафний в металлическом цирконии. Вероятно с развитием ядерной техники и техники измерений эти методы получат широкое распространение. [c.202]

В активиационном анализе используют ядерные реакции на элементарных частицах или у-квантах высокой энергии, получаемых в ядерном реакторе или на ускорителе. Правильный выбор ядерной реакции позволяет уменьшить или исключить побочные ядерные процессы и получить изотопы с нужными характеристиками излучения и тем самым добиться большей чувствительности активационного анализа. На рис. 47 приведена диаграмма ядерных процессов, на основе которой можно предсказать, какие изотопы будут возникать в результате различных ядерных реакций. Например, ядро-мишень с массой М (квадрат 6) после захвата нейтрона превратится в следующий по порядку более тяжелый изотоп со всеми ядерными свойствами квадрата 7 или при ядерной реакции, которая сопровождается [c.198]