РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ ГЕРМАНИЕВОГО ДЕТЕКТОРА И ПОЛУЧЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ СПЕКТРОВ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ УРАНА U₃O₈ SRM-969

Проведено компьютерное моделирование гамма-спектров ядерных материалов, измеренных при помощи полупроводникового детектора из особо чистого германия ORTEC GEM25P4-70. В качестве источников гамма-излучения использовались стандартные образцы SRM-969, представляющие собой цилиндрические емкости фиксированного объема, выполненные из алюминиевого сплава (aluminum alloy 6061), заполненные мелкодисперсным порошком оксида урана (U₃O₈) с различной концентрацией ²³⁵U. Определены продукты распада из цепочек радиоактивных превращений изотопов урана ²³⁵U и ²³⁸U, которые дают наибольший вклад в гамма-спектр оксида урана (U₃O₈). Разработана методика, позволяющая сопоставить результаты измерений с модельными спектрами. Соответствие измеренных спектров модельным спектрам производилось путем сравнения площадей пиков полного поглощения для энергий 185 и 1001 кэВ, наиболее часто используемых в гамма-спектрометрии для определения обогащения урана. Выбранные параметры модели детектора и источника позволили описать измеренные гамма-спектры с погрешностью не хуже 6 % в площадях пиков полного поглощения в энергетическом диапазоне 150–1100 кэВ. Разработанная модель позволяет получить модельные гамма-спектры различных делящихся материалов при условии наличия сведений об изотопном составе, квантовом выходе гамма-линий для каждого изотопа, активности делящегося материала. Данные модельные спектры могут быть использованы при разработке методик выполнения измерений и тестировании программного обеспечения в области ядерной спектроскопии. Наиболее вероятное применение компьютерной модели – получение модельных спектров для контроля обогащения ядерного топлива и математическая калибровка гамма-спектрометра для неразрушающего анализа ядерных материалов различных конструкций и различного химического и изотопного состава.

1. Андрушечко, С. А. АЭС с реактором типа ВВЭР-1000 / С. А. Андрушечко, А. М. Афров, Б. Ю. Васильев. – М.: Логос, 2010. – 604 с. 2. Пассивный неразрушающий анализ ядерных материалов / Д. Райлли [и др.]. – М.: Бином, 2000. – 703 с.

2. David A. Anthony. Background and source term identification in active neutron interrogation methods: Ms. phys. and math. sci. thesis [Electronic Resource]. – Department of the Air Force Air University. Air Force Institute Of Technology, 2011. – Access mode: http://www.dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD=ADA539486. – Access date: 19 January 2017.

3. Uranium oxides investigated by X-ray absorption and emission spectroscopies / M. Magnuson [et al.] // Appl. Surf. Sci. – 2006. – Vol. 252. – P. 5615–5618.

4. Фролов, В. В. Ядерно-физические методы контроля делящихся веществ / В. В. Фролов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 184 с.

5. Ebaid, Y. Y. Use of gamma-ray spectrometry for uranium isotopic analysis in environmental samples / Y. Y. Ebaid // Rom. J. Phys. – 2010. – Vol. 55, N 1. – P. 69–74.

6. Briesmeister, J. F. MCNP-A general monte Carlo N-particle Transport Code (Version 4C) [Electronic Resource] / J. F. Briesmeister. – Los Alamos National Laboratory, 2000. – Access mode: http://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanlrepo/lareport/LA-13709-M. – Access date: 19 January 2017.

7. Stewart, J. E. Guide to Nondestructive Assay Standards: Preparation Criteria, Availability, and Practical Considerations [Electronic Resource] / J. E. Stewart, S. T. Hsue, T. E. Sampson. – Los Alamos National Laboratory, 1997. – Access mode: http://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-13340-MS. – Access date: 19 January 2017.

8. DeLynn, C. U235: A Gamma Ray Analysis Code for Uranium isotopic Determination [Electronic Resource] / C. DeLynn. – Lawrence Livermore National Laboratory, 1997. – Access mode: https://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/310887. – Access date: 19 January 2017.

9. Gamma Vision Gamma-Ray Spectrum Analysis MCA Emulator [Electronic Resource]. – Oak Ridge, Tennessee, 2012. – Access mode: https://www.ortec-online.com/-/media/ametekortec/manuals/a66-mnl.pdf. – Access date: 19 January 2017.

10. Евсеев, В. Р. Активность, удельная активность и объемная активность гамма-излучающих радионуклидов в счетных образцах технологических сред АЭС. Методика выполнения измерений с использованием полупроводниковых спектрометров энергий гамма-излучения / В. Р. Евсеев, Е. П. Богданова // Сб. докл. VIII Междунар. науч.-техн. конф. «Метрология и измерительная техника». – Харьков, 2012. – С. 546–549.