Установка для паспортизации РАО в 200-литровых бочках
Руководитель работы н.с. Осетров Игорь Олегович
Действие установки основано на методе Наносекундного Нейтронного Анализа (ННА), развитом в Радиевом институте. Метод заключается в регистрации и анализе вторичного характеристического гамма излучения в пространственно-временной корреляции с активирующими нейтронами с энергией 14 МэВ, суть метода отражена на нижеприведенном рисунке.
В портативном нейтронном генераторе дейтериево-тритиевый пучок падает на насыщенную смесью дейтерия и трития мишень, в мишени происходит реакция слияния D и T, в результате которой образуются моноэнергетичные альфа-частицы и нейтроны, вылетающие в противоположных направлениях. Альфа-частица регистрируется встроенным в нейтронный генератор детектором сопутствующих частиц, благодаря чему появляется возможность узнать момент и направление вылета нейтрона из мишени. В дальнейшем вылетевший из мишени нейтрон взаимодействует с веществом, при этом образуется характеристическое гамма-излучение, специфичное для каждого из химических элементов. Благодаря тому, что известен момент и направление вылета нейтрона из мишени, нейтроны моноэнергетичны и все гамма-кванты имеют скорость света, появляется возможность определять место, где нейтрон провзаимодействовал с веществом, при этом энергетический спектр характеристического гамма-излучения вещества несет информацию о его элементном химическом составе.
Для каждого объемного сегмента пространства строится индивидуальный спектр вторичного гамма-излучения. Для каждого такого спектра проводится анализ содержания химических элементов.
Схема установки приведена на нижеследующем рисунке:
Установка состоит из нейтронного генератора со встроенным детектором α-частиц, детекторов альфа-излучения, вращающейся платформы, блока электроники и программного обеспечения для автоматического принятия решения о составе упаковки с РАО.
Возможности установки:
- Обнаружение химических элементов: C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Br, Cd, Sn, Pb и др.;
- Идентификация веществ в матрице РАО (вода, дерево, пластмасса, песок, стекло, железо и др.), включая вещества, запрещенные к захоронению;
- Анализ изотопного состава РАО по их гамма-излучению (при выключенном нейтронном генераторе);
- Построение трехмерного изображения матрицы РАО.
Технические характеристики:
Метод обнаружения: аносекундный нейтронный анализ с пространственной селекцией
Алгоритм принятия решения: Автоматический
Одновременно досматриваемый объем: 60*85 cm3
Пространственное разрешение: 5 см в плоскости, 5 см по глубине
Гамма детекторы: BGO кристаллы
Полная масса устройства: 50 кг.
Время измерения для 200 л. бочки: 15 минут
Срок службы до замены вакуумной трубки нейтронного генератора: 1000 часов (анализ 4000 бочек)
Радиационная безопасность: Безопасно в выключенном состоянии; безопасное расстояние при включении – 8 м (без защиты)
Время развертывания мобильной установки: 60 минут