Активность нуклидов в воздухе

Активность нуклидов в воздухе определяется методом протяжки воздуха через фильтр и последующим расчётом активности нуклидов в воздухе по активности нуклидов на фильтре.

Рассмотрим процесс накопления и распада одиночного нуклида на фильтре в процессе протяжки воздуха через фильтр. Процесс описывается дифференциальным уравнением:
       
Здесь: N -  число атомов нуклида на фильтре,  - постоянная распада нуклида,
P – производительность протяжки (куб.м/с), K – коэффициент улавливания фильтра,
- число атомов нуклида в кубическом метре воздуха.
Решение:
      
Здесь: A(t) - активность нуклида на фильтре,  t – длительность протяжки,   - активность нуклида в воздухе (Бк/куб.м).
Соответственно:
      

Равновесие на фильтре между накоплением и распадом наступает когда  exp(-λ·t) становится пренебрежимо малой  (t > 10 ·T_1/2 ) и активность равновесного состояния пропорциональна периоду полураспада нуклида. Это соотношение рекомендуется использовать при обработке спектра. Сведения о соотношении активностей нуклидов на фильтре на дату отбора (а датой отбора в данном случае будет окончание протяжки воздуха через фильтр) рекомендуется использовать как априорные данные начального соотношения активностей для цепочек распада Pb-212, Bi-212 и Pb-214, Bi-214 и других короткоживущих нуклидов входящих в цепочки распада:

Рис. 1 Априорные данные в шаблоне декомпозиции

Это повышает эффективность (точность) оценивания активности определяемых нуклидов.

В программном пакете «СПЕКТР» расчёт активности нуклидов в воздухе по результатам измерения активности нуклидов на фильтре реализуется при помощи встроенного программируемого калькулятора.

Рис. 2 Программа калькулятора для расчёта активности нуклидов в ввоздухе

Рис.3 Результаты расчёта активностей по программе калькулятора

Если наша задача экспресс оценка активности I-131 в воздухе на сцинтилляционном спектрометре, то определению I-131 нам будет мешать излучение продуктов распада торона (Pb-212 и Bi-212) и радона (Pb-214 и Bi-214):

 Рис.4 Спектры пиков нуклидов

Использование известных нам априорных данных о соотношениях активностей Bi-212/Pb-212 и B-214/Pb-214 на фильтре в момент окончания протяжки воздуха (рис. 1) и совместная обработка двух измерений фильтра позволяет получить эффективные оценки активности I-131 в воздухе. Поскольку расчёт отликов спектрометра на излучение короткоживущих нуклидов включающий и спектры непрерывного рассеяния непрост, рекомендуется для разложения спектров использвать спектры пиков с аппроксимацией спектра непрерывного рассеяния сплайном.

Реультаты измерений проб воздуха в Московском Центре Гигиены и Эпидемиологии (спектрометр DSPEC) и Самарской станции Управления Гидрометеорологической службы (спектрометр GAMMA) приведены на странице "ВФУ" журнала измерений демонстрационной версии пакета. 

30.08.2022  Дрёмин Геннадий Иванович.