Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Возможности методов гамма-спектрометрии для on-line-контроля продуктов деления в процессе пирохимической регенерации нитридного ОЯТ

22.06.2018 2018 - №02 Топливный цикл и радиоактивные отходы

Б.А. Канашов В.П. Смирнов В.В. Кадилин Р.Ф. Ибрагимов Г.Л. Деденко К.Ф. Власик В.С. Руденко Э.М. Глаговский Е.Э. Лупарь Г.В. Полётов Е.А. Ломтев А.А. Смирнов В.С. Хрунов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.08

УДК: 621.039.546

Впервые сообщаются сведения о результатах испытаний детекторов различных типов и аппаратуры каналов гамма-спектрометрии в условиях внешнего излучения, характерного для процедуры пирохимической переработки отработавшего смешанного нитридного уран-плутониевого (СНУП) топлива. В качестве детекторов испытывались полупроводниковый детектор с кристаллом CdZnTe; сцинтилляционный детектор с кристаллом LaBr3; ионизационная камера на основе сжатого ксенона. Внешнее имитационное гамма-излучение было создано на основе Co-источника рассеянного гамма-излучения. Описаны экспериментальная установка и методика проведения измерений, приведены результаты испытаний установки для трех типов детекторов. Показано, что наилучшими характеристиками обладает полупроводниковый детектор. Однако для достижения проектных характеристик канала гамма-спектрометрии необходим поиск новых решений в части защиты и коллимации гамма-излучения от реальной установки переработки СНУП ОЯТ. Речь идет о влиянии геометрических размеров детекторов на конфигурацию защитного коллиматора, который предполагается использовать в реальных условиях. Так, для использования в решении задачи контроля переработки ОЯТ детектора на основе ксенона расчетная масса защитного коллиматора составляет 900 кг, в то время как для других детекторов можно применять менее массивную защиту. Кроме того, фактор наличия нейтронного излучения при контроле процесса переработки ОЯТ может быть учтен при изготовлении защиты от нейтронов для детекторов на основе CdZnTe и LaBr3. Защитный коллиматор можно окружить слоем замедлителя (например, полиэтилена), а внутри коллиматора создать обшивку из поглотителя тепловых нейтронов (например, на основе кадмия).

Ссылки

  1. Скиба О.В., Кислый В.А., Савочкин Ю.П., Вавилов С.К. Пироэлектрохимические процессы в топливном цикле реакторов на быстрых нейтронах. – Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИ-АР», 2012. – 348 с. – ISBN 978-5-94831-123-4.
  2. Рейлли Д., Энсслин Н., Смит Х. мл. Пассивный неразрушающий анализ ядерных материалов. – М.: Бином. – 1999. – 717 с.
  3. Акимов Ю.К. Фотонные методы регистрации излучений. Изд. 2-е, перераб. и доп. – Дубна: ОИЯИ, 2014. – 323 c. – ISBN 978-5-9530-0380-3.
  4. Бушуев А.В., Петрова Е.В., Кожин А.Ф. Практическая гамма-спектрометрия. – М.: МИФИ, 2006. – 124 с.
  5. Акимов Ю.К., Игнатьев О.В., Калинин А.И., Кушнирук В.Ф. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
  6. Левенец В.В., Омельник А.П., Щур А.А., Кутний В.Е., Рыбка А.В. Применение детекторов из CdTe и CdZnTe производства ННЦ ХФТИ для измерения гамма- и альфа-излучений. – Электронный ресурс: http://www.lsrm.ru/ppsr/2005/tz20.htm (дата доступа 02.02.2018).
  7. Rybka A.V., Davydov L.N., Shlyakhov I.N. Gamma-radiation dosimetry with semiconductor CdTe and CdZnTe detectors. // Nucl. Instr. and Meth. – 1994. – Vol. 53. – No. 1-2. – PP. 147-156.
  8. Левенец В.В., Омельник А.П., Щур А.А. Спектрометрия гамма- и альфа-излучений полупроводниковыми детекторами на основе CdTe (CdZnTe), изготовленными в ННЦ ХФТИ. Институт физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ, Харьков, Украина. – Электронный ресурс: http://www.kinr.kiev.ua/npae_kyiv2006/proc/levenets.pdf (дата доступа 02.02.2018).
  9. Медведев М.Н. Сцинтилляционные детекторы. – М.: Атомиздат, 1977. – 137 с.
  10. Цирлин Ю.А., Дайч А.Р., Радыванюк А.М. Сцинтилляционные блоки детектирования. – М.: Атомиздат, 1978. – 124 с.
  11. Van Loef E.V.D., Dorenbos P., Van Eijk C.W.E., Kramer K.W., Gudel H.U. Scintiilation properties of LaBr3 : Ce3 + crystals: fast, efficient and high-energy-resolution scintillators.// Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. – 2002. – Vol. A 486. – Р. 254.
  12. Shah K.S., Glodo J., Klugerman M., Moses W.W., Derenzo S.E., and Weber M. J. LaBr 3:Ce Scintillators for Gamma Ray Spectroscopy. – University of California, 2002.
  13. Улин С.Е., Дмитренко В.В., Грачев В.М. Цилиндрическая ионизационная камера с экранирующей сеткой, заполненная ксеноном до давления 50 атм. // Приборы и техника эксперимента. – 1995. – № 4. – С. 46.
  14. Dmitrenko V.V., Chernysheva I.V., Gratchev V.M. The progress in developing of large volume high pressure xenone gamma ray spectrometers. – Nara: ICDL 99, 1999.
  15. Улин С.Е. Гамма-спектрометры на сжатом ксеноне (разработка, исследование характеристик и применение). – М.: МИФИ, 1999. – 98 с.
  16. Бовин В.П., Викулов И.В., Панов М.А. Состояние и перспективы разработки газовых пропорциональных детекторов рентгеновского излучения для радиометрического анализа вещества. // ВАНТ. Серия: Радиационная техника. – 1992. – Вып. 1. – С. 39.
  17. Шустов А.Е., Власик К.Ф., Грачев В.М. Восстановление спектров гамма-источников, регистрируемых ксеноновым гамма-детектором. // Ядерная физика и инжиниринг. – 2013. – Т. 4. – № 11-12.
  18. Dmitrenko V.V., Gratchev V.M., Ulin S.E. High-pressure xenon detectors for gamma-ray spectrometry. // Applied Radiation and Isotopes. – 2000. – Vol. 52. – No. 3.

пирохимическая переработка СНУП ОЯТ электрорафинирование продукты деления on-line-контроль гамма-спектрометрия экспериментальная установка