Анализ спектров для разного обогащения урана

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Вводятся энергии известных линий, их приведенные площади и погрешности площадей. Для того, чтобы построить зависимость эффективности регистрации от энергии необходимо найти отношения площадей известных линий к их интенсивностям, а также абсолютные погрешности. В таблице 1.6 указаны данные, необходимые для ввода в программу Deming. Первым делом производим идентификацию энергетических линий… Читать ещё >

Анализ спектров для разного обогащения урана (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Спектр УЕ природного урана

Первый спектр, выбранный для анализа — это спектр учетной единицы (УЕ) природного урана. Содержание урана-238 составляет 99,3%. Измерения выполнены на ОЧГ-гаммаспектрометре, энергетическая шкала которого прокалибрована по эталонным гамма-источникам. Ниже приведена таблица 1.1. с данными первичной обработки спектра с помощью программы Джинни. Там приводятся данные об энергиях линий, площадях пиков, ПШПВ, подложке, погрешностях площадей. Однако, нас интересуют только 4 столбца в этих данных. Это: энергия линий, площадь пика, ПШПВ и погрешность.

Таблица 1.1.


Пик.	Энергия.	Площадь.	Подложка.	I имп/с.	%.
	120,71.			0,27.	34,3.
	131,29.			0,53.	15,5.
	143,85.			8,4.	1,5.
	163,38.			5,1.	2,1.
	185,79.				0,2.
				0,74.	11,9.
	202,25.			1,6.	5,5.
	205,39.			7,2.	1,1.
	227,08.			0,8.	10,4.
	258,32.			4,2.	2,3.
	294,08.			0,35.	20,5.
	352,07.			0,38.	16,7.
	369,07.			0,21.	28,7.
	427,81.			0,19.	28,2.
	450,81.			0,13.	39,2.
	458,94.			0,2.	28,8.
	468,41.			0,19.	29,3.
	475,94.			0,22.	24,7.
	511,41.			1,1.
	544,03.			0,25.
	565,11.			0,15.	20,7.
	569,45.			1,7.
	609,67.			0,27.
	654,34.			0,2.	17,5.
	661,78.			5,7.	1,1.
	691,55.			0,71.	6,6.
	699,22.			0,24.	12,4.
	702,17.			0,31.	9,4.
	706,11.			0,4.	9,5.
	733,51.			0,65.	6,4.
	740,12.			0,75.
				6,1.	0,8.
	755,02.			0,046.	60,6.
	766,55.				0,4.
	781,88.			0,53.	8,5.
	786,46.			3,5.	1,2.
	796,37.			0,49.	8,6.
	806,09.			0,47.	8,3.
	819,43.			0,29.	10,2.
	825,17.			0,44.	7,3.
	831,55.			0,57.
	844,17.			0,073.	31,9.
	851,74.			0,38.	7,6.
	876,12.			0,26.	10,2.
	880,65.			1,2.	2,3.
	883,43.			1,3.	2,4.
	887,54.			0,41.	6,4.
	898,91.			0,33.
	911,39.			0,11.
	921,93.			0,68.	3,5.
	926,19.				1,6.
	946,35.			1,9.	1,9.
	965,38.			0,062.	29,5.
	980,68.			0,26.	8,6.
	984,33.			0,15.	11,7.
	995,18.			0,33.	7,2.
	1001,25.				0,2.
	1029,19.			0,036.	35,7.
	1042,23.			0,028.	50,9.
	1063,13.			0,35.	6,6.
	1083,46.			0,064.	25,7.
	1120,91.			0,084.	16,9.
	1125,34.			0,25.	7,7.
	1173,15.			0,032.	37,8.
	1193,95.			0,68.	2,9.
	1220,17.			0,059.	23,4.
	1237,61.			0,21.	7,6.
	1292,96.			0,034.	33,3.
	1332,37.			0,033.	35,8.
	1353,47.			0,097.	15,3.
	1393,36.			0,17.	9,7.
	1414,26.			0,099.
	1434,54.			0,41.	3,8.
	1452,7.			0,05.	22,6.
	1460,99.			0,48.	3,3.
	1510,46.			0,54.	3,2.
	1527,39.			0,09.	12,9.
	1548,68.			0,058.
	1554,16.			0,33.	3,8.
	1571,16.			0,042.	24,1.
	1593,11.			0,27.
	1668,77.			0,059.	16,6.
	1694,08.			0,052.	17,8.
	1738,05.			0,76.	1,7.
	1760,5.			0,051.	14,4.
	1765,77.			0,3.	3,3.
	1809,4.			0,13.	6,1.
	1820,05.			0,033.	20,5.
	1831,79.			0,6.	1,9.
	1868,04.			0,27.	3,6.
	1875,41.			0,26.	3,4.
	1893,7.			0,079.
	1911,52.			0,2.	4,6.
	1926,28.			0,022.
	1937,29.			0,086.	7,7.
	2103,99.			0,085.
	2204,54.			0,028.	19,4.
	2614,83.			0,55.	1,5.

Первым делом производим идентификацию энергетических линий. Определяем изотопы, которые проявились в видимых линиях. Далее отбрасываем линии, площади которых известны с погрешностью больше 50%. В данном спектре эти линии были отброшены ранее.

Переходим к рассмотрению столбца ПШПВ. В данном спектре аномального увеличения ПШПВ не наблюдается. Поэтому ни одна линия не была устранена.

Производим проверку энергий линий. То есть определяем какой энергетической линии какой изотоп соответствует.

Сначала в данном спектре были выявлены все фоновые линии, они приведены в таблице 1.2. Эти линии были устранены из дальнейшего анализа.

Таблица 1.2.

Фоновые линии в спектре.


Энергия, кэВ.	Изотоп.
294.08.	Pb-214.
352.07.	Pb-214.
609.67.	Bi-214.
755.02.	Bi-214.
844.17.	Cosmic Fe-56.
911.39.	Ac-228.
1063.13.	Cosmic Pb-207.
1120.91.	Bi-214.
1460.99.	K-40.
1765.77.	Bi-214.

Из анализа были исключены такие лини как: 1593.11 кэВ и 2103.99 и 2204.54 кэВ. Данные линии являются линиями процесса образования пары электрон-позитрон квантами с энергией 2614 кэВ и не несут новой информации по сравнению с фотопиком при этой энергии.

Итак, таблица известных линий выглядит следующим образом:

Таблица 1.3.

Все известные лини в спектре.


Изотоп.	Энергия, кэВ.	Площадь, S.	Погрешность площади, %.
U235.	143,85.		1,5.
U235.	163,38.		2,1.
U235.	185,79.		0,2.
U235.			11,9.
U235.	202,25.		5,5.
U235.	205,39.		1,1.
Pa234m.	450,81.		39,2.
Pa234m.	468,41.		29,3.
Pa234m.	475,94.		24,7.
Pa234m.	544,03.
Pa234m.	691,55.		6,6.
Pa234m.	706,11.		9,5.
Pa234m.	740,12.
Pa234m.			0,8.
Pa234m.	766,55.		0,4.
Pa234m.	781,88.		8,5.
Pa234m.	786,46.		1,2.
Pa234m.	806,09.		8,3.
Pa234m.	851,74.		7,6.
Pa234.	880,65.		2,3.
Pa234m.	887,54.		6,4.
Pa234m.	921,93.		3,5.
Pa234m.	946,35.		1,9.
Pa234m.	1001,25.		0,2.
Pa234m.	1125,34.		7,7.
Pa234m.	1193,95.		2,9.
Pa234m.	1237,61.		7,6.
Pa234m.	1414,26.
Pa234m.	1434,54.		3,8.
Pa234m.	1510,46.		3,2.
Pa234m.	1527,39.		12,9.
Pa234m.	1554,16.		3,8.
Pa234m.	1593,11.
Pa234m.	1738,05.		1,7.
Pa234m.	1760,5.		14,4.
Pa234m.	1765,77.		3,3.
Pa234m.	1809,4.		6,1.
Pa234m.	1820,05.		20,5.
Pa234m.	1831,79.		1,9.
Pa234m.	1868,04.		3,6.
Pa234m.	1875,41.		3,4.
Pa234m.	1893,7.
Pa234m.	1911,52.		4,6.
Pa234m.	1937,29.		7,7.

В нашем спектре присутствуют 44 известные линии. Шесть из них принадлежат урану, а 38 линий принадлежат протактинию.

Таблица 1.4.

Все неизвестные лини спектра.


Энергия, кэВ.	Изотоп.	Площадь, S.	Погрешность площади, %.
131.29.	Th-228.		15.5.
661.78.	Cs-137.		1.1.
2614.83.	Th-228.		1.5.

Неизвестных линий оказалось 3. Из них 2 линий принадлежат торию-228 и одна линия цезию.

Рассчитываем грубую оценку интенсивности неизвестных линий. Все неизвестные линии привязывали к линии протактиния 1001 кэВ.

Находим отношение площадей линии выявленного изотопа и известной линии, затем учитываем их квантовые выходы и получаем приблизительную долю интенсивности нового изотопа относительно известного изотопа:

Анализ спектров для разного обогащения урана.

где: S — площадь изотопа;

I — искомая интенсивность;

So — площадь линии, с которой сравниваем;

Io — интенсивность линии, с которой сравниваем;

K — квантовый выход искомой линии.

Таблица 1.5.

Грубая оценка интенсивности неизвестных линий.


Энергия, кэВ.	Изотоп.	Площадь.	Отношение площадей.	Аппаратурная оценка, г/г· с.	Абсолютная погрешность.
131.29.	Th-228.		11.5 · 10−3.	42.5.	2.7.
661.78.	Cs-137.		125.1 · 10−3.
2614.83.	Th-228.		12· 10−3.

Для сведения воедино оценок интенсивности изотопа по разным его линиям, необходимо применить метод неравноточных измерений. Поскольку у нас имеется несколько линий тория-228.

Итак, рассчитаем суммарную интенсивность для всех линий тория. Для расчета используем следующие формулы:

где: Xcp — среднее значение интенсивности;

Хi — текущее значение интенсивности по конкретной линии;

xi — абсолютная погрешность интенсивности;

?x_ср — объединенный результат погрешности.

Общая интенсивность по торию составляет (96.8 ± 9.5) г/г· с, а интенсивность по цезию составляет (738 ± 87) г/г· с.

Суммируем интенсивности линии урана 205 кэВ и линии протактиния 1001 кэВ. Находим отношение интенсивности тория к суммарной интенсивности основных линий в процентах.

В итоге получилось, что вклад регенерированной добавки составил — (0.13 ± 0.1)%, а по цезию соответственно (2.56 ± 0.3). Общая дополнительная интенсивность (2.69 ± 0.4)%.

Вклад регенерированной добавки небольшой. Определим теперь количественную оценку дополнительной активности.

Используется метод наименьших квадратов, реализованный в программе Deming.

Таблица 1.6.

Эффективность регистрации для известных линий.


Изотоп.	Энергия, кэВ.	S/I.	Абсолютная погрешность, %.
U235.	143,85.	7.96.	0.12.
U235.	163,38.	10.68.	0.22.
U235.	185,79.	13.015.	0.0273.
U235.		12.54.	1.44.
U235.	202,25.	15.62.	0.8.
U235.	205,39.	15.26.	0.15.
Pa234m.	450,81.
Pa234m.	468,41.	799.75.
Pa234m.	475,94.	1070.2.
Pa234m.	544,03.		277.4.
Pa234m.	691,55.		105.6.
Pa234m.	706,11.		251.6.
Pa234m.	740,12.	981.18.	58.9.
Pa234m.		1075.71.	8.6.
Pa234m.	766,55.	1011.58.	7.28.
Pa234m.	781,88.	867.8.	73.8.
Pa234m.	786,46.	1012.69.	12.1.
Pa234m.	806,09.		118.8.
Pa234m.	851,74.	910.95.	69.2.
Pa234m.	887,54.	761.85.	48.7.
Pa234m.	921,93.		32.1.
Pa234m.	946,35.		90.2.
Pa234m.	1001,25.	762.64.	1.52.
Pa234m.	1125,34.		65.3.
Pa234m.	1193,95.		21.3.
Pa234m.	1237,61.		37.7.
Pa234m.	1414,26.		65.1.
Pa234m.	1434,54.	10.1.	0.38.
Pa234m.	1510,46.	666.3.	21.3.
Pa234m.	1554,16.		2.31.
Pa234m.	1738,05.		10.7.
Pa234m.	1760,5.		104.8.
Pa234m.	1765,77.		14.4.
Pa234m.	1809,4.		Общая интенсивность по торию составляет (70· 10^-3 ± 5.8· 10^-3) г/г· с, интенсивность по цезию составляет (2· 10^-3 ± 0.32· 10^-3) г/г· с, интенсивность по кобальту составляет (13· 10^-3± 0.9· 10^-3) г/г· с, интенсивность по марганцу составляет (48· 10^-3 ± 8.3· 10^-3) г/г· с, интенсивность по наобию составляет (0.1· 10^-3± 0.01· 10^-3) г/г· с, интенсивность по церию составляет (3· 10^-3 ± 0.4· 10^-3) г/г· с, Общая интенсивность составляет (136.1 ± 15.72) · 10^-3 г/г· с Находим, процентную составляющую, активационной добавки, как отношение ее интенсивности к интенсивности основной линии. В итоге получилось, что вклад добавки составил — (5 ± 0.3)%. Следующий этап анализа спектра — количественная оценка дополнительной активности.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой