Способ оценки доз от быстрых нейтронов в массовом дозиметрическом контроле Советский патент 1991 года по МПК G01T3/00 G01T1/08 G01T5/10 

(Л

С

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано в индивидуальной дозиметрии. Цель изобретения - повышение достоверности оценки дозы от быстрых нейтронов за счет дискриминации потоков нейтронов на фоне высокоэнергетичного однозарядного излучения. Для этого обрабатывают экспонированную в радиационном поле ядерную пленкуj обрабатывают в амидоловом проявителе со следующего состава, г/л: сульфат натрия 3-4, роданистый натрий 0,8-1,5. бромистый калий 0,2-0.5; амидол 3-4. Изобретение позволяет оценить реальный вклад в дозу быстрых нейтронов.

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике, в частности к способу определения потоков нейтронов и дозы от них (как излучения, дающего преобладающий вклад в полную дозу облучения) в ядерных пленках, и может быть использовано в массовом дозиметрическом контроле на ускорителях заряженных частиц.

, Известен способ определения доз от быстрых нейтронов (0,5-20 МэФ) в ядерных пленках типа МК-20, облученных в радиационных полях ускорителей частиц, при котором доза рассчитывается по количеству треков протонов отдачи от нейтронов, выявленных в пленке после обработки в амидоловом проявителе, дополнительно содержащем лимонную кислоту и бромистый калий 1.

Недостатком способа является двухста- дийность процесса проявления, когда пропитка в холодном проявителе сменяется

трудоем-кой сухой теплой стадией, требующей плотного прижатия каждой пленки между пластинами из оргстекла и выдерживания их при температуре 20°С в термостате. При обработке нескольких тысяч пленок в производственных условиях это связано не только с необходимостью наличия большого количества термостатов и пластин, но и сложностью поддержания одинаковых условий сухого проявления, что может существенно исказить действительную картину выявления треков, по которым оценивается доза облучения. По этой причине способ применяется только лишь в лабораторных масштабах и не может быть использовано в массовом дозиметрическом контроле.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения дозы быстрых нейтронов, заключающийся в экспонировании пленки типа МК-20 в радиационных полях высокоэнергетических

СЛ О

о

ускорителей частиц, обработке в режиме одной стадии мокрого проявления при температуре 20°С с использованием общепринятого амидолового проявителя, г/л: сульфит 11-12, амидол 3-4. и расчете доз по полному количеству всех проявленных треков. Необходимо отметить, что количественное измерение числа треков используется для определения доз только от быстрых нейтронов (0,5-20) МэВ, так как механизм регистрации нейтронов равных энергий |различен: интервал (0,5-20) fvi3B характеризуется образованием треков протонов отдачи в результате упругого рассеяния нейтронов на ядрах Н в ядерной пленке, la выше (20-50) МэВ - звездообразованием в результате неупругого рассеяния нейтронов на ядрах эмульсии 2.

Недостатком этого метода является значительная переоценка дозы в полях излучения вокруг ускорителей высоких энергий за счет регистрации заряженного Компонента разной энергии. Известно, что с ростом максимальной энергии ускоряемых частиц завышение увеличивается и может достигать 100-кратного значения. Это объясняется тем фактом, что коэффициент качества, характеризующий биологическое ,воздействие, для нейтронов в 8-10 раз выше, чем для однозарядного высокоэнергетического излучения, фон которого в полях ускорителей заряженных частиц очень высок. Ядерные фрагменты из-за малости пробегов отдельно не регистрируются и вклад их в полный поток частиц обычно несуществе- | пен за биологической защитой ускорителей. | Среди существующих типов ядерных пленок, отличающихся по чувствительности, из- 1 за нестабильности и невоспроизводимости характеристик их при изготовлении в массовом дозиметрическом контроле широко используется только пленка МК-20.

Целью изобретения является повышение достоверности оценки доз от быстрых нейтронов при проведении массового дозиметрического контроля облучаемое и персонала ускорителей за счет дискриминации потоков нейтронов (как наиболее биологически опасной компоненты среди всех видов излучения за защитой ускорителей) на высоком фоне высокоэнергетического однозарядного излучения, который по известным оценкам составляет всего лишь несколько процентов от полной дозы.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе оценки доз от быстрых нейтронов, состоящем из экспонирования ядерных фотопленок в радиационных полях ускорителей, фотографической обработки в амидоловом проявителе общепринятого состава, подсчете числа всех проявленных треков любого происхождения и энергии и измерения дозы от них, процесс

обработки осуществляется в проявителе иного состава. Предлагаемый проявитель содержит поних енную по сравнению с обычно применяемой концентрацию сульфита натрия и дополнительно введенные

0 роданистый натрий и бромистый калий при следующем соотношении компонентов, г/л: Сульфит натрия3-4

Амидол .3-4

Роданистый натрий 0,8-1,5

5 Бромистый калий0,2-0,5

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ оценки доз отличается от известного изменением содержания сульфита натрия, а так0 же введением новых компонент, а именно роданистого натрия и бромистого калия в амидоловый проявитель, используемый для этой цели, Сравнение с другими техническими решениями показало, что введен5 ные вещества, такие как роданистый натрия и бромистый калий, входят в состав существующих проявителей для обработки фотопленок и толстослойных ядерных фотоэмульсий. Однако для обработки

0 ядерных пленок, предназначенных для дозиметрии в полях ускорителей, применение их в сочетании с компонентами этих проявителей не обеспечивает проявленным пленкам таких свойств, которые эти

5 вещества обнаруживают в предлагаемом решении, а им.енио хорошее качество треков, дискриминированных на фоне высокоэнергетического однозарядного излучения. Например, понижение концен0 трации сульфита натрия до 3-4 г/л способствует снятию фона однозарядного излучения и проявлению только треков от нейтронов до 20 МэВ, т.е. обеспечивает создание в пленке порога проявления по

5 энергии, так как его роль заключается в уменьшении активной части проявителя, тормозящего скорость проявителя. Но, поскольку качество зерен в проявляемых треках ухудшается, введение в проявитель роданистого натрия приводит в результате

0 одновременного протекания процессов физического и химического проявления к укрупнению зерен в следах частиц и вуали. Бромистый калий, известный в фотографии как антивуалирующее вещество, пре5 пятствует росту зерен вуали, оказывая при этом действия на зерна в следах частиц, так что совместное действие обоих ингредиентов сводится к укрупнению размеров зерен только в следах частиц при подавлении зернового фона вуали, т.е. улучшается .качество проявления изображения. Таким образом, в результате использования проявителя предлагаемого состава в ядерных пленках при облучении в радиационных полях сохраняются только треки от быстрых нейтронов, по которым должна определяться доза, и за счет этого достигается повышение достоверности при оценке доз от нейтронного излучения.

Для экспериментальной проверки предлагаемого способа пленки типа МК-20 экспонируют калибровочным пучком протонов с Е 100 МэВ от ускорителя ИФВЭ для получения порога проявления треков по энергии; градуировочным потоком нейтронов от радиоактивного источника Ри- -а Be для оценки сохраняемости полного количества треков (в %) с энергией до 20 МэВ в результате проявления; в смешанном радиационном поле ускорителя ИФВЭ для выделения только потоков быстрых нейтронов от высокоэнергетического однозарядного излучения и определения реальной дозы облучения, и обрабатывают в пяти различного состава проявителях, три из которых показали оптимальные результате. Параметры микроскопического просмотра, полученные в экспонированных пленках после обработки в проявителях предлагаемого состава с различным соотношением ингредиентов (амидол везде 3- 4 г/л) и известного состава, рассчитывает по количеству проявленных треков дозы облучения в радиационном поле ускорителя ИФВЭ.

Величину энергетического порога проявления определяют по плотности зерен вдоль треков калибровочных протонов от их остановки на пробеге до 600 мкм, что возможно, так как в результате указанного про- явления треки приобретают зернистую структуру. Применив соотношение, связывающее плотность зерен треке N и отношение заряда к скорости Z//3 частицы

N al n Z2//52 + b,

где а и b - коэффициенты, рассчитанные на ЭВМ методом последовательных приближений на основе экспериментальных граду- ировочных траекторий для каждого случая проявления, определяют пороговое значение энергии, т.е. верхний порог энергии регистрируемых протонов по формуле для нерелятивистских скоростей

Р t - 2 .

Проявитель предлагаемого состава для способа оценки доз от быстрых нейтронов

создает в ядерной пленке энергетический порог проявления, чем обеспечивает снятие фона однозарядного высокоэнергетического излучения и сохранение только 5 треков от нейтронов с энергией до 20 МэВ (-v92%). Что касается доз, то в смешанном радиационном поле ускорителя ИФВЭ доза, рассчитанная только по быстрым нейтронам, составила всего 0,66 бэр вместо

0 1.43 (полученной общепринятым способом), что на 54% превышает реальную дозу. Достигнутое качество проявления способствует проведению точных микроскопических измерений.

5 Использование предлагаемого изобретения позволяет дискриминировать поток быстрых нейтронов на фоне высокоэнергетического однозарядного излучения; повысить достоверность оценки доз от быстрых

0 нейтронов за счет создания энергетического порога проявления треков и повышения качества микроскопических измерений; реализовать его на любых ускорителях заряженных частиц и ядернофизических

5 установках при обработке в производственных условиях большого количества пленок любого размера из массового дозиметрического контроля; определять реальную дозу облучения; тем самым исключая возмож0 ность переоценки величины доз и связанных с нею дополнительных затрат на срочные мероприятия по охране (восстановлению или лечению) здоровья персонала ускорителей или предотвращению нарушений

5 техники безопасности.

Формула изобретения Способ оценки доз от быстрых нейтронов в массовом дозиметрическом контроле, при котором ядерную пленку экспонируют в

0 радиационных полях ускорителей, обрабатывают вамидоловом проявителе, содержащем сульфит натрия, подсчитывают в ней число треков частиц любого происхождения и энергии для измерения дозы радиа5 ции, от л и Ч Э ю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки дозы от быстрых нейтронов за счет дискриминации потоков нейтронов на фоне высокоэнергетического однозарядного излучения.пленки

0 обрабатывают в амидоловом проявителе, дополнительно содержащем роданистый натрий и бромистый калий, при следующем соотношении ингредиентов, г/л. Сульфит натрия3-4;

5Роданистый натрий0,8-1,5;

Бромистый калий0,2-0,5

В основе амидоло- вый проявительОстальное