Определение Ra-226 гамма спектрометрическими методами

Ra-226 имеет практически одну значимую гамма линию (186.211 кэВ, 3.64 %), которая почти совпадает с наиболее мощной гамма линией U-235 (185.715 кэВ, 57 %) и рядом слабых линий дочерних U-238: Pa-234 (186.15 кэВ, 1.85 %), (Th-230 (186.53 кэВ, 0.0088 %), Pa-234m (184.7 кэВ, 0.00168 %).

Возможности разделения спектра на U-235, U-238 (или U-nat) и Ra-226 для сцинтилляционных спектров практически нет. Поэтому используется определение Ra-226 по дочерним Rn-222 (Pb-214, Bi-214). Но Rn-222 имеет достаточно длительный период полураспада (3.82 дня) и вполне может вылететь из материала пробы и из измерительной ёмкости. Стандартная методика определения Ra-226 по Rn-222 требует 20-ти дневную выдержку счётного образца в герметичном измерительном сосуде. Как показала практика стандартные пластмассовые сосуды Маринелли требуемой герметичностью не обладают. Требуются металлические сосуды с герметичной крышкой. Методика экспрессной оценки содержания Ra-226 предлагает использовать средний коэффициент эманирования Rn-222 равный 0.75±0.25 и соответственно к погрешности измерения добавляется неопределённость коэффициента эманирования (≈30 %).

 
В последние годы опубликовано немало исследований коэффициентов эманирования радона для различных материалов – например, «Влияние свойств глинистых пород на эманирование радона» Микляев П.С., Петрова Т.Б и др., «Особенности эманации радона из грунтов на территориях, подработанных угольными шахтами (на примере Ленинск-Кузнецкого района)» Т.В. Лещуков, А.В. Ларионов и др. и т.п.
Корректнее использовать не усреднённый коэффициент эманирования радона, а различный для разных материалов. Пакет «СпектрРад» такую возможность предоставляет - в структуре нормативов пакета «СпектрРад» норматив 5 используется процедурой формирования отчёта как коэффициент неравновесности Kneq.

В том случае, если активность нуклида в равновесной цепочке определяется через активность другого нуклида  , коэффициент неравновесности N2 относительно N1 определяется как  . В этом случае активность нуклида N1 рассчитывается по формуле   (1). Коэффициент неравновесности определяется процессами, не учитываемыми процедурами расчёта отклика спектрометра на излучение равновесной цепочки нуклидов: эманация газообразных продуктов распада из пробы, различная растворяемость нуклидов в растворителях и т.п.  При определении активности Ra-226 экспресс методом (без 20 дневной выдержки в герметичном сосуде) по излучению дочерних Rn-222 коэффициент неравновесности будет в основном определяться коэффициентом эманации Rn-222 из счётного образца. Расчёт по формуле (1) производится только в том случае, если в параметрах формирования отчёта установлен флажок «Учитывать коэффициент неравновесности».

Для гамма спектров, измеренных на спектрометрах с охлаждаемыми детекторами из особо чистого германия, возможно использование собственной линии Ra-226.
U-238 и U-235 в уране находятся в определённом соотношении и поэтому, если уран не обогащённый, разумнее не разделять ураны в библиотеке, а использовать естественную смесь уранов – U-nat:

Поскольку у Ra-226 химические свойства отличаются от химических свойств урана (в грунтах он может вымываться), радий в цепочке распада выделен как отдельный нуклид.

Если мы уверены, что Ra-226 находится в равновесии с U-nat, мы можем включить Ra-226 в U-nat:

Это повышает обусловленность задачи и, соответственно, точность определения Ra-226.

16.01.2023  Дрёмин Геннадий Иванович