proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2017 год
  Агентство  ПРоАтом. 20 ЛЕТ с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
ОЯТ не перерабатывать! Только захоранивать, не нарушая оболочек твэлов
Согласен
Согласен с оговорками
Не согласен

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
PRo Рекламу

[10/05/2007]     Радиационная и ультразвуковая диагностика материалов

А.К.Бровцин, к.т.н., Обнинский институт атомной энергетики;
А.Н.Силантьев, к.ф-м.н., эксперт МАГАТЭ


Современные условия развития общества и встающие перед ним сложные экологические и технологические проблемы заставляют осознать всю серьезность и ответственность в обеспечении высокого качества и безопасности материалов.

Все это является основой для научно-технического прогресса, экологического благополучия и улучшения качества жизни общества.

Месторождения высококачественного и дешевого исходного сырья из горных пород, необходимого для получения чистых и особочистых, в том числе радиационночистых материалов (в особенности широко распространенной технической керамики), ограничены и продолжают истощаться, а также могут быть загрязнены как локадьно, так и глобально /1 – 3/. В этой связи особую значимость приобретает проведение своевременной технической диагностики материалов, сущность которой составляют теория, методы и средства поиска и обнаружения различных дефектов на всех стадиях цикла изготовления и эксплуатации материалов.

За последние годы в Обнинском институте атомной энергетики, ГНЦ РФ – ОНПП «Технология», НПО «Тайфун» с участием фирмы «Моделирующие системы» проведены многоцелевые исследования по гамма-спектрометрической и ультразвуковой диагностике в системе горные породы – материалы – человек. При гамма-спектрометрической диагностике в процессе определения содержания радионуклидов в материалах и конструкциях важно учитывать как широкое разнообразие и особенности материалов, так и готовых конструкций.

При проведении радиационной диагностики материалов или конструкций на основе гамма-спектрометрического анализа важно учитывать, что между измеряемым объектом и спектрометром может находиться поглотитель гамма-излучения. Расчеты и экспериментальные исследования показали, что по форме измеренного спектра можно определять не только концентрацию радионуклида в материале, но и толщину поглотителя, расположенного между детектором и обследуемым материалом. В табл.1 приведены рассчитанные значения интенсивности гамма-излучения для энергий 1.33, 0.662 и 0.36 Мэв при зарождении в каждом кубическом сантиметре 1 гамма-кванта в секунду для воздуха и материала с плотностью 1.3 г/см3. Из приведенных таблиц видно, что интенсивность испускаемого из материала излучения зависит от плотности используемого материала. Поэтому при исследовании величины загрязнения материала, кроме измерения испускаемого спектра гамма-излучения, крайне необходимы также и измерение плотности обследуемого материала. В табл. 2 приведены значения интенсивности гамма-излучения после прохождения поглотителя толщиной 10 г/см2.

Таблица 1. Интенсивность рассеянного гамма-излучения от объемного источника гамма-излучения с энергией 1.33, 0.66 и 0.36 Мэв

Энергия,
Мэв.

Материал плотностью 1.3 г/см3

Воздух
1.33 Мэв
0.66 Мэв
0.36 Мэв
1.33 Мэв
0.66 Мэв
0.36 Мэв
Интенсивность гамма-излучения в материале с плотностью
1.3 г/ см3
Интенсивность гамма-излучения в воздухе

0,025
 0.1
 0.2
 0.4
 141
 164
 352
0,075
16.8
 25.5
 42.8
16857
 25542
 42800
0,125
24.4
 36.0
 53.8
24434
 36055
 53769
0,175
22.6
 32.1
 39.9
22634
 32125
 39910
0,225
20.2
 23.1
 22.4
20184
 23078
 22398
0,275
14.6
 15.3
 16.4
14649
 15343
 16368
0,325
10.8
 11.8
 13.8
10775
 11774
 13855
0,360


 49.6


 49645
0,375
 8.7
 9.6
 
 8671
 9467
 
0,425
 7.1
 8.3

 7108
 8319

0,475
 6.1
 6.7

 6091
 6705

0,525
 5.7
 7.0

 5687
 6981

0,575
 4.8
 6.6

 4828
 6598

0,625
 4.3
 5.6

 4309
 5639

0,662

 63.3


 63318

0,675
 4.0
 

 3976
 

0,725
 3.4


 3450


0,775
 3.6


 3625


0,825
 3.3


 3280


0,875
 3.8


 3827


0,925
 2.4


 2375


0,975
 3.9


 3942


1,025
 2.5


 2548


1,075
 2.6


 2628


1,125
 2.6


 2645


1,175
 3.0


 3002


1,225
 3.4


 3427


1,275
 3.6


 3555


1,330
87.6


87603


 

Таблица 2. Интенсивность рассеянного гамма-излучения от первичного источника с энергией 1.33, 0.66 и 0.36 Мэв после поглотителя толщиной 10 г/см3

Энергия, Мэв
Погл,
в 10
 г/см2
Материал плотностью 1.3г/см3
Воздух
1.33 Мэв
0.66Мэв
0.36Мэв
1.33Мэв
0.66Мэв
0.36Мэв
Интенсивность гамма-излуче-
ния после поглотителя плотностью 1.3 г/см3
Интенсивность гамма-излуче-
ния после слоя воздуха толщиной 100 м.
0,025
0,0023
 0.67
 1.01
 0.68
 671
 1014
 675
0,075
0,033
 52.77
70.10
 61.43
 52766
70105
 61433
0,125
0,048
 65.05
69.06
 56.31
 65054
69061
 56311
0,175
0,060
 42.30
38.53
 24.08
 42304
38526
 24076
0,225
0,071
 27.45
20.82
 11.06
 27455
20820
 11060
0,275
0,082
 16.77
11.93
 6.51
 16767
11929
 6511
0,325
0,093
 12.07
 8.49
 2.49
 12069
 8489
 2492
0,360



 5.16


 5163
0,375
0,104
 8.97
 5.76

 8969
 5765

0,425
0,111
 7.00
 4.62

 7000
 4624

0,475
0,120
 5.77
 2.96

 5774
 2958

0,525
0,127
 4.72
 2.58

 4715
 2577

0,575
0,135
 3.50
 1.66

 3498
 1660

0,625
0,142
 3.41
 1.25

 3408
 1250

0,662


 9.50


 9497

0,675
0,150
 2.99


 2988


0,725
0,158
 2.71


 2712


0,775
0,165
 2.46


 2463


0,825
0,170
 1.74


 1741


0,875
0,177
 2.18


 2182


0,925
0,183
 1.41


 1412


0,975
0,189
 1.44


 1441


1,025
0,195
 1.31


 1307


1,075
0,200
 1.10


 1105


1,125
0,207
 0.84


 845


1,175
0,214
 0.99


 990


1,225
0,217
 1.12


 1120


1,275
0,224
 0.80


 796


1,330
0,228
 20.00


20000



Как видно из приведенных значений, при прохождении слоя поглотителя заметно уменьшается интенсивность первичного излучения, в то время как интенсивность рассеянного изменяется незначительно. В качестве примера важности исследования содержания радионуклидов в материалах, в табл. 3 приведены результаты гамма-спектрометрических определений содержания радионуклидов в некоторых глинистых породах и технической керамики /3-7/.

Как указывалось выше, для определения содержания радионуклидов в материалах и конструкциях необходимо знать также и плотность этих материалов и конструкций. Наиболее доступно такие определения проводить с помощью ультразвуковой диагностики. Ультразвуковая диагностики сырья и материалов выполнялась на основе измерения ультразвуковым дефектоскопом волнового сопротивления и использования зависимости:

Z = r x c

Где: r - плотность среды, С – скорость ультразвука.

Для характеристики, в частности исследуемых глинистых пород и получаемых из них технической керамики, использовались критерии - ослабление и длительность зондирующего импульса ультразвукового сигнала (УЗС).

Некоторые результаты проведенных фрагментарных экспериментальных исследований приведены в табл.4,5. Анализ полученных результатов позволил установить следующее:

- каолинитовые глинистые породы при их ультразвуковом контроле имеют близкие по величине значения ослабления и длительности УЗС;

- монтмориллонитовые глинистые породы характеризуются высоким ослаблением УЗС,

- чем древнее глинистые породы по своему происхождению тем больше в них происходит ослабление УЗС а также выше содержание природных радионуклидов;

- ультразвуковой метод позволяет контролировать влажность и плотность глинистых пород и технической керамики;

- плотность технической керамики оказывает существенное влияние на ослабление и длительность УЗС;

- ультразвуковой метод позволяет контролировать структуру технической керамики /6 – 18/.

Таким образом, ультразвуковая диагностика открывает новые возможности и пути контроля в системе горные породы – материалы и на этой основе принципиальное повышение качества материалов.

Заключение

Гамма-спектрометрическая диагностика позволяет определять перечень и концентрацию радионуклидов, содержащихся в материалах и конструкциях вне зависимости от их толщины и глубины залегания радионуклидов.

Большинство глинистых пород, в особенности каолинитовые и монтмориллонитовые а также и материалы из них зачастую имеют высокое содержание природных радионуклидов, причем глины обладают свойством активно сорбировать и прочно удерживать радионуклиды.

При термической обработке глинистого сырья, например в процессе изготовления из него технической керамики (огнеупоры, теплоизоляция, красный кирпич и т.д.), происходит значительное повышение концентрации радионуклидов за счет разложения и выгорания различных примесей, что необходимо учитывать. На предприятиях любой формы собственности необходимо проведение радиационного диагностирования по всей технологической цепочке от сырья до выпуска конечной продукции.

Совокупность гамма-спектрометрической и ультразвуковой диагностики позволяет создать условия для получения радиоэкологически чистых и высококачественных материалов и конструкций, а также открывает пути создания принципиально новых ультразвуковых влагомеров и плотномеров.

Литература:
1. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды». 1991. № 2060-1.
2. Закон РФ «О радиационной безопасности населения». 1996. №3-Ф3.
3. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). Гигиенические нормативы. СП 2.6.1. 758-99. Госкомсанэпиднадзор России. – М. 1999.
4. Бровцин А.К., Силантьев А.Н.. Силантьев К.А. Радиационный контроль минералов и материалов. //Измерительная техника. – 1997. №11. –с.60-61.
5. Бровцин А.К. Друзягин А.В. Строительные материалы и радионуклиды. // Строительные материалы. – 1997. №2. – с. 10-14.
6. Бровцин А.К.. Силантьев А.Н.. Чернышева Г.С. Экология и радиационный мониторинг в системе горные породы-материалы-челевек. //Горный журнал. – 1999. №2. – с.67-69.
7. Бровцын А.К. Природная радиоактивность в системе глинистые породы-материалы. //Экология и промышленность России. – 1999. №8. – с. 34-35.
8. Керлин Б. Ультразвук. – М. ИИЛ. 1950. – 293 с.
9. Крылов Н.А. Электронно-акустические и радиометрические методы исследования материалов и конструкций.–Л-М. Госстройиздат. 1963. – 237с.
10. Трофимов А.И., Бровцин К.А. Основные направления и тенденции развития технического диагностирования АЭС. – Электрические станции. 1990. №11. С. 11-26.
11. Бровцин А.К., Акимов А.Г., Гаджиев М.С. Экспериментальные исследования скорости и затухания ультразвука в водных растворах солей. – Дефектоскопия. 1991. №6. – с. 90-92.
12. Патент 2085055 РФ. Способ изготовления акустического стержневого волновода Бровцина А.К. и Бровциной Т.А. /А.К.Бровцин, Т.А.Бровцина//. Изобретения. 1997. №20.
13. Бровцин А.К., Силантьев А.Н., Чернышева Г.С. Радиационные и ультразвуковые экспериментальны исследования в системе каолины – керамика. //Дефектоскопия. – 1999. - №3. – с. 34-41.
14. Бровцин А.К., Чернышева Г.С. Ультразвуковой контроль влажности и плотности глинистых пород. //Дефектоскопия. – 1999. - №10. – с. 59-63.
15. Бровцин А.К. Ультразвук на службе в строительстве. //Строительный эксперт. М. №17. 1999. – с.26
16. Brovtsyn A.K. Ultrasonic testing of the moisture content and density of avgillaceovs vocks. // Russian Jourual of Mondestruchve testing. Volume 35 year 1999 N 10 page 785-788.
17. Бровцин А.К., Чернышева Г.С. Экспериментальные ультразвуковые исследования по определению влажности глинистых пород. //Огнеупоры и техническая керамика. М. – 2000. - №9. – с. 35, 36.
18. Бровцин А.К., Силантьев А.Н. Радиационные экспериментальные исследования технической керамики. //Дефектоскопия.М.–2000.- №9.– с. 95-99.


По материалам XIII ежегодного семинара «Спектрометрический анализ, аппаратура и обработка данных на ПЭВМ»  

 
Связанные ссылки
· Больше про Материаловедение
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Материаловедение:
Уран – главный металл атомной энергетики

Рейтинг статьи
Средняя оценка: 1
Ответов: 1


Пожалуйста, проголосуйте за эту статью:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 0 Комментарии
Спасибо за проявленный интерес





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(812)438-3277
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
Сайт построен на основе технологии PHP-Nuke. Открытие страницы: 0.08 секунды
Рейтинг@Mail.ru