Количественное определение концентрации радона в воздухе методом гамма-спектрометрии аэрозольных фильтров и измерение потока тепловых нейтронов

• Автор: Савойский, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 78 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Радон, происхождение и методы измерения

1.1 Происхождение и свойства радона и его дочерних продуктов распада

1.2 Методы измерения концентрации радона

1.3 Сцинтилляторы и их разновидности

Глава 2. Гамма-спектроскопия на большом сцинтилляционном

детекторе

2.1 Система дифференциальных уравнений цепочки

распада радона в воздухе и на фильтре и её решение

2.2 Экспериментальная установка и проведение измерений

2.3 Сравнение эксперимента и расчета
2.4 Непрерывный мониторинг радона методом
аэрозольных фильтров
Глава 3. Регистрация тепловых нейтронов борными и гелиевыми
пропорциональными счетчиками
3.1 Аналитическая модель, взаимодействия потока тепловых нейтронов, с нейтронными счетчиками
3.1.1 Влияние теплового движения атомов мишени на
эффективность регистрации нейтронов
3.2Нейтронный счетчик в конструктиве нейтронного монитора
3.3 Совместный мониторинг тепловых нейтронов и радона
3.4 Хартри-Фоковский расчет энергии двойной ионизации
Выводы
Литература

Введение
Актуальность темы
Задачи низкофоновой физики, геофизики и экологии требуют определения концентрации радона в воздухе и скорости его поступления из грунта и почвы. В низкофоновых исследованиях радон является одним из основных источников а, |3, у радиоактивности и нейтронов, генерируемых в (а,п) реакциях. Низкофоновые условия важны для подбора конструкционных материалов наноэлектроники с минимальным содержанием природных радиоактивных изотопов и-238, Тй-232, К-40, С-14 и других. В связи с этим необходимо контролировать содержание в воздухе радона и дочерних продуктов его распада. Метод аэрозольных фильтров позволяет определить концентрацию радона и его дочерних продуктов. Низкофоновые условия также необходимы для применения метода меченых атомов, в частности, для определения прозрачности молекулярных сит. Поэтому возникают задачи мониторинга изменения уровня содержания радона в воздухе в низкофоновых лабораториях и оценки вклада радиоактивности радона и его дочерних элементов в результаты экспериментов.
Среди приоритетных экологических проблем важное место отводится радиационным факторам, негативно влияющим на здоровье людей. Природные источники ионизирующего излучения вносят основной вклад (60-90%) в дозу облучения населения. При этом наибольшую опасность представляют радон и продукты его распада.
Принято считать, что методы, основанные на использовании р~ и у-спектрометрии продуктов распада радона, не являются количественными, так как они основаны на непрямых измерениях и подвержены неконтролируемым систематическим ошибкам. Поэтому актуальна модификация метода гамма-спектрометрии аэрозольных фильтров для задачи количественного определения концентрации радона в воздухе.

Важной проблемой также является измерение потоков нейтронов в задаче исследования наноструктур методом малоуглового рассеяния нейтронов. В связи с этим ставилась задача связать темп счета газонаполненных борных и гелий-3 счетчиков с потоком тепловых нейтронов.
Цель диссертационной работы
Целью диссертационной работы является решение в рамках метода аэрозольных фильтров задачи о количественном определении концентрации 222Ш1 в воздухе по гамма спектрам дочерних продуктов распада, определение плотности потока тепловых нейтронов по темпу счета газонаполненных пропорциональных нейтронных счетчиков.
Поставлены задачи:
1. Разработать метод количественного определения концентрации радона в воздухе по гамма спектрам продуктов его распада.
2. Рассмотреть и аналитически промоделировать эволюцию содержания радона и его дочерних продуктов распада в воздухе и на фильтре.
3. Выяснить возможности идентификации атомных процессов по форме импульсов в газонаполненных ионизационных детекторах.
4. Вычислить энергию двухэлектронной вакансии в атомах инертных газов.
5. Установить аналитическую зависимость эффективности использования рабочего газа в нейтроном счетчике от его давления. Сравнить чувствительности борных и гелий-3 счетчиков при различных давлениях для решения вопроса как замены борных счетчиков счетчиками гелий-3, так и эквивалентного перезаполнения борных счетчиков рабочим газом гелий-3.
6. Исследовать связь между потоками тепловых нейтронов и темпами счета борных и гелий-3 пропорциональных счетчиков.

107 см3 можно считать, что сразу захватываются практически все ионы ДПР. Аэрозольные частицы можно собрать, прокачивая воздух помещения через аэрозольный фильтр, который должен удовлетворять двум требованиям. За время, ограниченное периодом полураспада дочерних продуктов, необходимо набрать достаточное для измерения количество аэрозолей, содержащих ДПР и при этом сохранить высокую эффективность.
Таким образом, считая, что процедура накопления не ведет к потере продуктов распада, можно записать систему уравнений, определяющих количество атомов ДПР, адсорбирующихся на фильтре. Учитывая, что радон фильтром не задерживаются, а полоний-214 фильтром не накапливается из-за малости периода полураспада, запишем систему уравнений [49]:
Х = -Л]Х + Л2У + и
У = ~Л1У + Ліг + и7 (2.5)
і=-лгх+и
где X(()- число атомов висмута на пыльнике в момент времени /,£/,-скорость поступления на фильтр атомов висмута, определяющаяся объемом прокачиваемого через фильтр воздуха V в минуту и концентрацией висмутах, а именно £/, =хУ . Аналогично определены другие переменные системы уравнений (5). Решение уравнений (5) с нулевыми начальными условиями имеет вид
г(о=%-(і-е-*)

и , 1 - рр~^‘ - р~**
г« - ^з.(і - е*)+п3(Ц— -е —е-
хц)=^+—г-+-з-(і - е-*)+-2-±Чі.( л, К-К
- е-**) Л,иъ [е~^ - е*) + (Л3~Л2){Л3-Л1) + (Л3-Л2)(Л2-Л])
е-и _ е-А,‘ +
(2.6)