Chương 5 Các ứng dụng
5.3.2Đo trong điều kiện hoạt độ cao
So với các phép đo phông thấp, các phép đo ở hoạt độ cao, mức phóng xạ biến đổi lớn có nhu cầu ít hơn. Nếu một nguồn có hoạt độ cao, có thể tăng khoảng cách nguồn-đầu dò. Nhưng có những tình huống đặc biệt như trong chu trình tái chế nhiên liệu hạt nhân, ở đó mức phóng xạ thay đổi lớn hoặc một thành phần yếu của phổ cần được nghiên cứu trong một nền phông cao của các bức xạ khác, nên phép đo rất khó có thể thực hiện được.
nguội. Thời gian đo ứng với lượng chất lòng chảy qua là 30 giây. Sự phụ thuộc của thời gian vào hoạt độ nguồn không thể dự báo trước, nên hệ thống đo phải có khả năng điều chỉnh để thay đổi theo tốc độ đếm.
Mỗi đầu dò nhìnống dẫn chất lỏng làm nguội qua một ống chuẩn trực dài có thể điều chỉnh, do đó xác định một thể tích nhỏ của nguồn, các phần khác của ống được che kín. Tác dụng của che chắn này là rất lớn, nó có tác dụng giảm tốc độ đếm và chuẩn chính xác hình học đo.
Với các hệ đo dùng trong môi trường hoạt độ lớn, có hai điểm cần lưuý: Thứ nhất, sử dụng thiết bị điện tử có tốc độ đếm cao, cóchống chồng chập xung cho phép hệ thống thu được phổ có chất lượng khi thời gian chết lên đến 98%. Sử dụng máy phát xung biên độ kép để đo thời gian sống, chuẩn năng lượng và độ phân giải. Sự thành công khi sử dụng máy phát xung để theo dõi chuẩn năng lượng được trình bày trong bảng 3.9 của phần 3.5.1.
Thứ hai, sử dụng một ống trực chuẩn có khẩu độ mở thay đổi. Khẩu độ này thay đổi một cách tự động giữa các lần đo để làm giảm tốc độ đếm trong đầu dò. Theo cách này, tốc độ đếm có thể thay đổi cỡ 1000 lần. Ống chuẩn trực có thể đóng hoàn toàn để đo phổ ‘phông’. Khi đó, có thể ước lượng được mức độ xuyên qua tấm chắn, sự xâm nhập của các sản phẩm khí phân hạch vào vùng xung quanh đầu dò vàđóng góp của các tương tác với nơtron trong phổ quan sát được. Hình 5.11 minh hoạ về các kết quả của phép đo cho thấy hoạt độ của134I là một hàm phụ thuộc thời gian.
Hình 5.11. Hoạt độ 134I như một hàm phụ thuộc thời gian trong một thanh nhiên liệu bị hỏng (Putnam và cộng sự 1985).
Ngoài các vấn đề thiết kế hệ đo, người sử dụng phải có khả năng vận dụng các phương pháp luận về phân tích các phổ rất phức tạp. Trong thí nghiệm này có đến 60 đồng vị phóng xạ được nhận diện trong một phổ đơn.
Thay vì khớp phổ với các thành phần riêng lẻ, các phương pháp khớp với các thành phần phức tạp hơn cũng được sử dụng. Phương pháp này đầu tiên được phát triển để phân tích phổ gamma của các đầu dò NaI(Tl). Thường có hai loại thành phần được sử dụng, loại thứ nhất đưa ra một hàm tương ứng (phổ biên độ xung) của các tia gamma đơn năng và loại thứ hai là một phổ trọn vẹn cho một đồng vị phóng xạ. Trong cả hai trường hợp, quá trình khớp bình phương tối thiểu tuyến tính được ứng dụng nhiều hơn khớp bình phương tối thiểu phi tuyến.
Hình 5.12. Vùng từ 94 keV đến 104 keV của phổ Plutôni. Sáu đường biểu diễn đóng góp của bốn đồng vị Plutôni,241Am và mộtthành phần tia X (Gunnink 1978). Gunnink (1978, 1980, 1981) đã sử dụng phương pháp, để xác định độ phổ biến của đồng vịplutôni, từ các số liệu phổ trong vùng từ 90 đến 110 keV. Với ứng dụng này, các hàm tương ứng chỉ cần tạo ra cho một vùng phổ giới hạnvà bị chi phối chủ yếu bởi hiệu ứng quang điện. Trong ví dụ này, năm hàm tương ứng với 238Pu, 239Pu, 240Pu, 241Pu và
241
Am và một để mô tả bức xạ huỳnh quang tia X của plutôni đã được tạo ra. Gunnink (1978) đã tính các hàm này từ các năng lượng, xác suất phát các bức xạ phôton và hình