Электрохимический способ определения поглощенной дозы и мощности дозы ионизирующего излучения и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01T1/04 

2; Устройство для рсуществлеиия способа по п. 1, состоящее из циркуляциониого контура, отличающееся тем, что указанный контур выполнен электрохимическим и состоит из микронасоса, облучаемой части, узла электрохимической регенерации дозиметрического раствора и аналитического узла с селективным индикаторным электродом.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что. селективный индикаторный электрод, изготовленный например, из золота, серебра, ртути, амальгамы металлов, графита, соединен с электродом-регенератором через измерительное устройство.

4.Устройство по п. 2, о т л и чаюиееся тем, что узел элект: рохимической регенерации представляет собой участок контура, заполняемый электродом-регенератором с развитой поверхностью и выполнен, например, в виде многослойной сетки, набора капилляров, пластинок,.

5.Устройство по п. .2, отличающееся тем, что электродрегенератор изготовлен из материалов на поверхности которьрс протекают электрохимические процессы окисления и восстановления продуктов радиолиэа дозиметрического раствора, например, из платины, палладия или из любого другого материала, псирытого этими металлами.

1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ И МОЩНОСТИ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ. И УСТРОЙСТВО для.ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ путем измерения концентрации дозиметрического вещества, циркулирующего в замкнутом контуре, отличающиеся тем, что, с целью упрощения процесса определения и обеспзче- ния его непрерывности, овлучаемый раствор после определения концентрации переводят в исходное состояние вовлечением продуктов радиолиэа в обратимые сопряженные электрохимические реакции, а измерение концентрации и определение мощности дозы ведут по токам окисления или восстановления дозиметрического вещества _на с.елективном индикаторном элект- 'роде.ОЭ сою ^

Изобретение относиГся к области дозиметрии ионизирующего излучения химической дозиметрии.

Известен спос.об, позволяюйшй осущес.твлять непрерывный дозиметрический контроль, заключающийся в .том, что, обеспечивая циркуляцию дозимет рического раствора глюкозы по замкнутому контуру .через поле излучения, уменьшают время облучения данной порции раствора, что позволяет проводить процесс измерения при малых скоростях убыли дозиметрическог вещества. Устройство, реализукицее известный способ, снабжено циркулирующим замкнутым контуром глюкозы и при наличии поляриметра, автоматически фиксирующего изменение концентрации глюкозы, позволяет проводить непрерывное измерение поглощенной дозы.

Известному способу свойственна продолжительность непрерывного изме.рения, ограниченная количеством дозиметрического вещества в контуре, что вызывает необходимость подпитки контура свежим раствором. Подпитка вынуз дает иметь большие объемы концентрированных растворов для дозиметрии, что приводит к уменьшению точности, а также создает заметные трудности для непрерывного контрюля больших мощностей дозы излучения, кроме того, так как в циркуляционном контуре идет постоянное накопление продуктов радиолиза, прямое измерение и контроль мощности дозы становятся через определенное время невозможными. Следует отметить также, что применение оптических методов неизбежно связана со значительным удалением аналитического узла в

контуре от места облучения раствора. Это увеличивает погрешность измерения из-за разбавления облученной порции раствора в длинных коммуникационных линиях и повышает инерционность регистрации. Кроме того, оптические методы довольно сложны в отношении приборного оформления с дйстанционHfcsvi измерением.

Целью изобретения является упро.щение процесса определения мошности дозы ионизирующего излучения и обеспечения его непрерывности.

Цель достигается тем, что облученный раствор после определения концентрации переводят ,в исходное состояние вовлечением продуктов радиолиза в обратимые сопряженные электрохимические реакции, а измерение концентрации и определение мощности дозы ведут по токам оксиления или восстановления дозиметрического вещества на индикаторном электроде. Предлагаемый способ пригоден в тех случаях, когда исходное и радиолизованное состояние компонент раствора составляют обратимую окислитель но-восстановительную пару, как например, Fe- 2/Fe- 3, , NO/NO , , и др. Легко заметить, что этому требованию удовлетворяет большинство наиболее употребительных дозиметрических растворов.

Устройство для реализации способа представлено на чертеже.

Оно состоит из Микронасоса 1, облучаемой части 2, узла электрохимиеской регенерации дозиметрического раствора 3 и аналитического узла с селективным индикаторным электроом 4. Облучаемая часть контура выполне или в виде тонкостенного капилляра или плоской кюветы с тонким окошком из радиационностойких материалов (стекло, слабокорродирукадий в данной среде металл) . Так как от лротя женности облучаемой части зависит изменение концентрациидозиметрического раствора на- выходе из нее, то длина этого участка при данной мощности дозы определяется исходя из .чувствительности метода определе ния концентрации. Толщина стенки узла и раствора в нем подбираются исходя,,главньм образом, из пробега Суммарная толщина стенки и раствора не должна превышать величину пробега для данного излучения. Узел электрохимической регенерации, представляющий собой участок контура, в котором находится электр с развитой поверхностью из платины или палладия в виде многослойной сетки или набора капилляров, заполняющих сечение контура. Для надежно работы при длительной эксплуатации поверхности электродов покрывали тонким слоем платины или палладия по известным рецептам. Основным требованием к узлу реге нерации является полнота рёкомбинации продуктов радиолиза, которая определяется геометрическими параме рами самого узла и скоростью движения жидкости в контуре. Расход жидкости V в контуре жестко связан с мощностью дозы- Р следующим рбразом: V - рбъем облучаемой части контура; ЛС - максимально допустимое изменение концентрации дозиметрического раствора в контуре, остальные обозначения общеприняты. Определяя таким образом необходимое значение V, геометрические параметры узла ре генерации оцениваются исходя из сле дующего экспериментально установлен ного нами ориентировочного соотношения : при расходе жидкости 1 мл/с отношение поверхности электрода к занимаемому объему должно составлят не менее 500 см Такое соотношение обеспечивает достаточно полную рекомбинацию продуктов радиолиза. Узел электрохимического определе ния изменения концентрации дозиметрического раствора, представляющий собой участок контура, куда поме щается индикаторный электрод. При подходящем значении потенциала инди каторного электрода на нем могут ид ти окисление или восстановление про дуктов радиолиза. По измереннь при этом токам из калибровочной кривой зависимости тока от концентрации оп ределяют изменание концентрации дозиметрического раствора. Материал индикаторного электрода выбирают так, что на нем шел только один из возможных электрохимических процессов: окисление или восстановление продуктов радиолиза. В качестве таких се Лективных электродов применяли прокаленные при 700-800.с золото, серебро амальгамные электроды. Поверхность индикаторного электрода выбирается минимальной, позволяющей проводить измерения с помощью стандартной аппаратуры. Потенциал индикаторного электрода может быть задан с помощью известг ных потенциостатических устройств. Однако наличие в системе электродарегенератора, у которого истинная поверхность в десятки тысяч раз больше поверхности индикаторного электрода, позволяет без сложных и дорогостоящих потенциостатов. Большая разница в величинах поверхности этих электродов позволяет использовать электрод-регенератор одновременно и как неполяризуемый вспомогательный электрод в ципи индикаторного электрода. Простое замыкание этих электродов друг на друга через мнкроамперметр приводит к тому, что на-индикаторном электроде .устанавливается потенциал, при котором возможно окисление или восстановление продуктов радиолиза.. Контур снабжен набором толстостенных капилляров разного сечения для регулирования расхода жидкости. Устройство работает следующим образом. Раствор дозиметрического -веществациркулирует по замкнутому контуру при помощи микронасоса с магнитным приводом. Лопасти насоса приводятся в движение с. помощью электромагнита от обычной лабораторной магнитной м.эшалки типа ММ-ЗМ. После облучения раствор сначала поступает в аналитический узел, где определяют иэменение концентрации дчзиметрического вещества. Так как при постоянной скорости Потока-продолжительность облучения данной порции раствора постоянна- и благодаря тому, что в системе не происходит накопления продуктов радиолиза, концентрация вещества, выбранного в качестве дозиметрического на выходе из облучаемой части контура определяется только мощностью о дозы излучения. Эта связь имеет следующий простой ,25 -ю Yolfcгде G - радиационно-химический выход молекул/10О эв) ; Р - мощность дозы (рад/с); 55 Мд- число Авогалро; t - продолжительность облуче-. ния (с); V - скорость потока жидкости в контуре V- объем облучаемой части контура. Определяя заранее коэффициент пропорциональности ot между током и . концентрацией, получим следующую 71« для определения мощности дозы по нзмеряемьм токам Э 11 V Р 9,64 10 рЭ . Затем раствор поступает в узел регенерации, где восстанавливается до исходного состояния и снова поступает в зону облучения.