Determinación de residuos del espectro de energía gamma Isotopic

Isotopic proporciona soluciones integradas prácticas para varios problemas de medición de rayos gamma encontrados en aplicaciones de análisis y caracterización de residuos radiactivos. Puede analizar espectros de germanio de alta resolución y alta pureza (hpge) y determinar los resultados de la determinación de muestras en masa.

El Isotopic puede "abrir la caja" para formar parte de sistemas móviles fáciles de operar (como ortec ISO - Cart - 85) o integrarse en sistemas automatizados, por ejemplo, para la medición de alto flujo de grandes contenedores en proyectos de desmantelamiento.

aplicabilidad
Se aplica a las siguientes geometrías:

• Caja, barril, tubo o superficie (detector de colisión)
• Pequeños contenedores geométricos cerrados (por ejemplo, botellas con tapas finales)
• Determinación a gran escala del suelo y la superficie (detector no colimado: método M - 1)

Isotopic ofrece muchas "plantillas" de geometría estándar a partir de las cuales se pueden desarrollar configuraciones de medición específicas. Estas plantillas incluyen cilindros (desde la parte superior y lateral; incluye cilindros forrados (tuberías), cajas, fuentes puntuales (campo lejano), pequeños contenedores geométricos cerrados con tapas finales y planos infinitos. La opción de conteo de botellas en la norma ISO - Cart - 85 es un ejemplo de la geometría cerrada "con tapa final". El modo plano infinito (suelo) proporciona mediciones no colimadas de contaminación, desprendimiento o fugas masivas arrastradas a un plano infinito o en un plano infinito, lo que se ve en las mediciones del suelo en el suelo.

Método
En modo contenedor, para el conteo de paquetes, tuberías y superficies, el detector se calibra mediante una sola medición de fuente puntual, incluso cuando se utiliza un colimador. Esta calibración primaria cumple con los estándares de certificación de cualquier detector y puede ser extrapolada o modelada para coincidir con el estado físico de la muestra, la geometría del recipiente, el material y la composición de la matriz. El modelo se basa en el método "punto - núcleo", que descompone todo el problema de medición en múltiples píxeles fuente / matriz y calcula su contribución al espectro compuesto y las suma. Este método es similar al método Monte carlo, utilizando los parámetros del detector proporcionados por el usuario (diámetro del cristal, longitud del cristal, espesor de la capa muerta y la tapa final) como parte de la configuración de medición. Además de una calibración de fuente puntual, no se necesitan mediciones individuales especiales para calibrar el detector.

El Isotopic incluye un algoritmo mejorado de "geometría cerrada" en el que la distancia entre el detector y el contenedor es inferior a 15 centímetros.

Para el recuento de grandes áreas de suelo sin colimación, se puede utilizar el método "1 metro" desarrollado por el estadounidense Doe eml2 y la posterior expansión 3. Se aplica en muchos casos:

• Evaluación de la purificación de los sitios utilizados anteriormente
• Evaluación de radionucleidos depositados en situaciones de emergencia
• Monitoreo Ambiental convencional cerca de instalaciones nucleares

El método eml simplifica el complejo problema de medición al producto de tres factores fáciles de determinar. El área del pico de rayos gamma está relacionada con la actividad específica del nuclídeo a través del producto de tres factores. Se han identificado una serie de tipos de detectores y los factores de las condiciones del suelo, que se enumeran en el programa. La calibración de la eficiencia se determina utilizando la eficiencia especificada en ANSI / IEEE 325 - 1996 a 1,33 mev, así como la longitud y el diámetro del cristal.

Para mejorar la precisión a baja energía, los usuarios pueden usar la misma calibración que el modo de contenedor para reemplazar el método eml.

No se necesita una calibración especial (y costosa) de Monte Carlo del detector. La corrección de atenuación se determina seleccionando el tipo de suelo y el tipo de distribución de nuclídeos: sedimentos recientes (superficiales), sedimentos más antiguos (arrastrados) o sedimentos naturales (uniformes). La calibración de energía y pico se realiza con una fuente multilínea y se puede automatizar. Si utiliza isotopic, no habrá costos inesperados de calibración del detector.

Múltiples mediciones en un solo recipiente
Al medir cualquier gran contenedor de residuos, generalmente se realizan múltiples mediciones desde diferentes direcciones para garantizar la obtención de resultados. Si solo hay un sistema de hardware disponible, la medición se puede completar en orden y si hay varios grupos de hardware disponibles, la medición se puede completar al mismo tiempo. Isotopic puede combinar automáticamente los resultados obtenidos de acuerdo con la media ponderada definida por el usuario. Cuando se utilizan varios detectores al mismo tiempo, el espectro en tiempo real de cada detector se puede mostrar simultáneamente en la pantalla para garantizar la precisión de los datos.

Informes estándar y personalizados
Isotopic puede proporcionar informes flexibles en productos estándar. Todos los parámetros que se pueden cambiar se pueden incluir en el informe de salida estándar. Los resultados del análisis se almacenan en una base de datos compatible con ms access, lo que facilita la impresión o exportación para su posterior procesamiento en informes resumidos. Los informes personalizados se pueden generar utilizando informes de cristal.

Compatibilidad de hardware
Al igual que todos los productos de software de aplicación ortec connections, Isotopic es compatible con todo el hardware ortec mca. En particular, es muy adecuado para su uso con IDM - 200 - v, un sistema completo y duradero de espectrómetro portátil hpge que no requiere nitrógeno líquido.

Integradores de sistemas de soporte
Los integradores de sistemas suelen tener que desarrollar sistemas automatizados en los que los detalles del control y análisis del hardware están escondidos en gran medida por operadores manuales bajo la capa de software, diseñada para proporcionar una interfaz de usuario simplificada y / o permitir operaciones desatendidas. El conjunto estándar de documentos de usuario contiene una gran cantidad de documentos, en los que el material de muestra muestra muestra cómo controlar el motor de análisis desde la línea de órdenes. Los parámetros de análisis y los resultados del análisis se guardarán en la base de datos compatible con el acceso. Proporciona toda la información necesaria sobre la estructura de archivos, incluida la estructura de archivos de la base de datos isotopic. El espectro o la estructura de archivos "spc" se proporcionan en un manual de acompañamiento separado.

El control de hardware ortec se implementa a través del llamado umcbi, que proporciona una API universal para todo el hardware espectral compatible. El kit de herramientas del programador, como opción, puede proporcionar al integrador de sistemas instrucciones sobre cómo controlar fácilmente el hardware MCA a partir de los programas que desarrolla él mismo. Por lo general, el programa Isotopic básico se utiliza para configurar el hardware del sistema y la calibración, y luego la aplicación del integrador controlará el sistema durante el ciclo de operación convencional. Con estas herramientas y el nivel de documentación proporcionado, los integradores de sistemas pueden desarrollar fácilmente sistemas de medición complejos.

Uso de Isotopic
El Isotopic tiene dos modos: Administrador y operador. El operador solo tiene que elegir desde el pequeño episodio de opciones del sistema definidas por el Administrador. El modo administrador se utiliza para definir las operaciones que se permiten al operador realizar. El asistente guiará al Administrador a establecer el programa del operador. El asistente muestra los parámetros en la pantalla del Grupo lógico y destaca la viabilidad del método.

La División Administrador / operador permite que incluso los operadores semicalificados recopilen buenos datos en el lugar, reduciendo al mismo tiempo el tiempo de repetición perdido (el costo de cada proyecto de medición es más bajo). Por supuesto, los usuarios calificados pueden optar por ejecutar dos modos.

El administrador puede calibrar el sistema, crear una biblioteca, definir la geometría de la muestra, la matriz, el colimador y otras funciones para que el operador las utilice más tarde. El Administrador también puede definir las funciones que permiten el acceso del operador.

La pantalla principal del operador está determinada por los permisos otorgados por el administrador, que es mucho más simple que la pantalla del Administrador. En uso diario, para el análisis de contenedores, el operador solo necesita activar la adquisición, seleccionar la configuración (de la configuración estándar del contenedor) y luego introducir "datos registrados", como el id del contenedor, el tipo, el peso y los datos de medición clave (como la distancia entre el detector y el contenedor).

La configuración estándar del contenedor y la configuración del colimador son definidas y especificadas por el Administrador. La configuración del contenedor incluye el tamaño predeterminado, el material y los detalles de la matriz. Cuando sea necesario, el operador puede especificar y llamar a cualquier número de estas configuraciones.

Herramientas de análisis
Mapa de resultados interactivo
Una vez finalizado el análisis, el operador puede ajustar los parámetros físicos del recipiente / sustrato (como la densidad del sustrato o el espesor de la pared del recipiente) utilizando el mapa de nuclídeos para optimizar los resultados.

La imagen muestra la diferencia porcentual entre corregir la actividad medida y la actividad máxima de referencia calculada para cada nuclídeo. El administrador puede seleccionar el pico de referencia. El operador puede optimizar el análisis, ajustar la fracción de peso del recipiente, la matriz y el uranio para optimizar los resultados. Si los puntos de los nuclídeos multimodales se distribuyen normalmente cerca de la "línea cero", esto significa que hay buenos resultados. Al analizar el uranio, si se conoce el enriquecimiento de U - 235, se puede introducir este valor para calcular con mayor precisión los valores de U - 238 y U - 234 en muestras que contienen actividad de uranio débil. Con este método se pueden analizar muestras uniformes y desiguales con mayor precisión. Para los paquetes con distribución desigual de materiales, el usuario obtendrá una combinación de parámetros que pueden hacer que algunos mapas de actividad de nuclídeos sean más planos. El gráfico, junto con el espectro, puede formar parte del informe de salida.

Calculadora de campo de visión
El campo de visión del detector es un parámetro importante en la medición. Los algoritmos de software "corrigen" o ajustan el contenido "visto" en el campo de visión del colimador para analizar el contenido de todo el contenedor. En general, la selección del campo de visión para que se llene por el contenedor, lejos de esta posición, reducirá la relación señal - ruido en el espectro, y cerca de esta posición hará que la medición sea más vulnerable a la desigualdad local (al realizar múltiples mediciones en diferentes direcciones, se puede reducir aún más el impacto). Una conveniente calculadora de campo de visión permite al operador evaluar qué parte del contenedor está realmente dentro del campo de visión del detector de colimación.

informe
Una vez finalizado el ajuste fino, el operador puede seleccionar el informe para cada nuclídeo que muestre la actividad y el peso. Luego imprime estos resultados y los archiva. El archivo del informe se puede escribir en forma de resumen de la base de datos o informe completo, que mostrará toda la información de entrada y corrección. Utilice la opción generador de informes para generar informes personalizados. La tabla de componentes para la estimación de errores se puede utilizar para ayudar a reducir la incertidumbre general, por ejemplo, extendiendo el tiempo de conteo o reposicionando el detector. Si alguna corrección parece demasiado grande, el usuario también recibirá una advertencia. Calcular la actividad detectable mínima (mda) de cada nuclídeo. La actividad medida en varias ocasiones, el número de gramos de U o pu o el malondialdehído se pueden reportar como media ponderada. La ponderación puede ser definida por el usuario.

Precisión de los resultados
La hipótesis básica de una sola medición es que todo el objeto contiene la misma matriz y actividad específica que el volumen de la parte medida. Al realizar múltiples mediciones y comparar similitudes desde diferentes puntos de la superficie del objeto, se puede reducir la inexactitud causada por esta hipótesis incorrecta. Estas comparaciones se pueden utilizar para desarrollar estrategias de medición de objetos individuales, reduciendo así tales errores sistémicos. Si es necesario, Isotopic puede proporcionar un informe promedio ponderado, incluida la actividad detectable mínima relevante.

En general, los principales factores que influyen en la precisión de los resultados son: el tiempo estadístico y de conteo, la incertidumbre de calibración, el número de mediciones repetidas realizadas a un solo objeto (incertidumbre aleatoria), la densidad de la matriz y la desigualdad en la distribución de nuclídeos, y el número de mediciones realizadas a un solo objeto desde diferentes direcciones (error del sistema).

El rango de precisión entre el 10% y el 50% debe considerarse representativo, y el rango más pequeño es la geometría claramente definida en una matriz uniforme y ligera.

Gestor de la Biblioteca de análisis
Isotopic contiene un editor de biblioteca integral para construir una biblioteca de análisis personalizada. El editor permite al operador cortar y pegar nuclídeos y picos desde la Biblioteca principal, añadir marcas de identificación (picos de escape individuales, rayos X u otros) y análisis (líneas clave o excluir del cálculo de actividad) a cada pico y guardar la biblioteca como cualquier nombre. También integra la herramienta completa de la Biblioteca nuclide Navigator (navigator de nuclídeos). Isotopic utilizará el "navegante de nuclídeos" para leer la Biblioteca "navegante de nuclídeos" en el formato de base de datos Microsoft Access (sin conversión) y guardar la biblioteca en el formato de base de datos para su uso por el "navegante de nuclídeos".

Garantía de calidad
La garantía de calidad de Isotopic cumple con los requisitos de ANSI n13.30. Para cada detector, se monitorizará lo siguiente:

• Fondo total del detector
• Actividad total (corrección de desintegración) de todos los nuclídeos calibrados
• Relación fwhm media (espectro y estándar de calibración)
• Relación fw1 / 10m media (espectro y estándar de calibración)
• Desviación media del pico del valor de la biblioteca
• Energía del Centro del pico real

Detalles del cálculo

Resumen de los métodos de patrón isotópico de los contenedores
La actividad de los isótopos en el recipiente se da por la siguiente fórmula:

Entre ellos

Una_isótopo=Actividad isotópica notificada..Bq/μCi).

PA_meas= tasa de conteo de área pico (c / s) de los rayos gamma de referencia isotópica medidos. Esta cantidad se puede determinar directamente desde el espectro y el tiempo de vida de la recolección. El algoritmo de corrección de tiempo muerto zdt de ortec será muy útil si existen isótopos de media vida corta o cambios rápidos en la actividad de las muestras en muestras en movimiento.

CF_artículo= factor de corrección de atenuación automática del recipiente, la matriz y la muestra. Isotopic calcula estos datos a partir de los datos físicos proporcionados en la configuración.

CF_col= factor de corrección del colimador. Algunos rayos gamma penetrarán en el colimador alrededor del detector de germanio. El factor de corrección del colimador depende en gran medida del diámetro del colimador, la profundidad del colimador y el grosor de la pared del colimador, así como del ángulo de radiación y su energía.

El factor de corrección del colimador se puede determinar calculando primero la parte de actividad que no está sombreada por el colimador y luego la longitud del colimador de penetración de actividad restante. Esto se determina para cada voxel del objeto medido.

Si no hay colimador, se establece en 1.

BR¿ qué?rayo=Relación de rama de rayos gamma. La información está incluida en la Biblioteca de nuclídeos.

Det = eficiencia del detector medida con una fuente de punto rastreable NIST (cps / bq, μci). La distancia de calibración típica es de 30 centímetros, donde el detector y la fuente pueden considerarse objetos puntuales. A corta distancia, no se puede ignorar la longitud y el tamaño del diámetro del detector. Al proporcionar estas dimensiones durante el proceso de calibración, se pueden corregir automáticamente las hipótesis simples de "detector de puntos". La corrección de la geometría cerrada se describe en el Manual del Administrador de Isotopic 1.

Cuando es necesario informar sobre el número de gramos de isótoposMisa_isótopoCuando, estos se dan por la siguiente fórmula:


Entre ellos
N = número atómico del isótopo reportado.
Lambda_isótopo= constante de desintegración del isótopo reportado (segundos - 1).
At = número atómico del isótopo medido (g / av).
AV = constante de avogadro.

Resultados de la media de múltiples mediciones
Después de combinar los resultados de varias mediciones, se puede calcular la media ponderada de acuerdo con la siguiente fórmula:

Una_promedio=ÖUna_iW_i/.ÖW_i

Entre ellos
Una_i= resultado de cada actividad (gramos o malondialdehído).
W_i= factor de ponderación definido por el usuario.

Lado del suelo
La actividad específica a (bq / m2 o Bq / g) está relacionada con la tasa de conteo pico neto nf:

Entre ellos
N_f/ N₀= para la distribución de la fuente dada en el suelo, el factor de corrección del ángulo del detector bajo esta energía.
N₀ /.Φ= tasa de conteo pico por unidad de flujo sin colisión para un haz de rayos gamma paralelo con energía máxima incidente perpendicular a la superficie del detector(cpm/γs^{- -1}(...).
Φ/ A= flujo total sin colisión por unidad de inventario que llega al detector a la energía máxima o concentración de nuclídeos en el suelo(γcm^{- -2}s^{- -1}(...)o(γg^{- -1}s^{- -1}(...).

El método para estimar el factor de calibración utiliza información sobre el detector y la distribución del radionucleido medido:

• Eficiencia del detector (expresado en%)
• Dirección del detector (arriba o abajo)
• Relación longitud - anchura del detector (calculada en longitud de cristal / diámetro de cristal)
• Valor alfa / RHO del parámetro del perfil sedimentario

Para todos los emisores naturales, Supongamos que alfa / P es 0 (distribución uniforme). Para el asentamiento en el suelo original, se asume que alfa / RHO es infinito (solo para la distribución superficial).

Al calcular el valor de cada parámetro de calibración, se aplica el método Beck en isotopic. Se calculará cada rayos gamma de todos los nuclídeos identificados.
¿¿ de...?

1Hagenauer，R.C.， "Análisis cuantitativo de pruebas no destructivas de radioisótopos mal caracterizados", colección de trabajos de la Cuarta Conferencia de pruebas no destructivas y caracterización de residuos no destructivos, Salt Lake city, 1995.

2h.l. Beck y otros, "medición in situ del espectro de energía de rayos gamma GE (li) y Nai (tl)", Departamento de energía de Estados unidos, laboratorio de medición ambiental, HASL-258， Septiembre (1972).

3i.k. Helfer y K.M. miller, "factores de calibración para detectores de GE para la determinación espectral in situ", física de la salud, volumen 55, No. 1, páginas 15 - 29 (1988).

Ejercicio de prueba de capacidad de la industria nuclear NPL 42012. NPL informa ir 30 2013 (laboratorio nacional de física del Reino unido). El sistema ortec tiene el número 9 en él.

5 para la caracterización del suelo en modo M - 1, se recomienda el uso de hpge con una longitud / diámetro de cristal entre 0,5 y 1,3. El 80% de los detectores de hpge cumplen con este estándar. Los detectores de la serie M ortec propele son muy adecuados para esta medición y contenedores isotopic. Especificaciones -

Especificaciones generales
Las funciones de control de recolección y análisis cuantitativo se integran en un paquete de programas conciso adecuado para un sistema de medición espectral gamma in situ basado en pc, que puede determinar el contenido de radiactividad de contenedores, objetos, superficies y suelos.

sistema operativo
La compatibilidad de hardware de 64 bits de Windows 7 se aplica a todos los instrumentos ortec que utilizan protocolos de conexión USB y TCP / Ip. Los sistemas operativos Windows 7 y XP de 32 bits también admiten estos instrumentos, así como otros hardware tradicionales.

Soporte de hardware de medición espectral
Se recomienda combinar Isotopic con el espectrómetro hpge integrado ortec IDM - V - 200. Pero es compatible con todos los ortec MCB (pasados y presentes) y con todos los demás dispositivos compatibles con ortec connections. Soporte para operaciones avanzadas (requiere soporte de hardware): control de ganancia / cirugía plástica del amplificador, pz automática, "optimización" e Insight ™ Modo, modo de campo digidart, configuración gráfica del estabilizador de espectro MCB y pico de incertidumbre estadística. En general, se recomienda utilizar el IDM - 200 - V para mediciones in situ.

Formato de archivo soportado
Ortec.spc Y. CHN y ascii. SPE "son los formatos estándar en las funciones de guardar, llamar y comparar archivos. Se pueden importar otros formatos de archivo utilizando el maestro de datos a49 - b32.

Método de análisis espectral cuantitativo

Búsqueda de picos
La búsqueda de picos de nuclídeos designados por dirección de biblioteca y la búsqueda de picos de mariscotti de nuclídeos no designados se utilizan tanto la biblioteca principal como la Biblioteca complementaria ("sospechosa").

Ajuste interactivo de los parámetros de la muestra por lotes
Ajuste interactivo de la matriz y el contenedor y corrección automática de atenuación de la nueva matriz. Una Visualización gráfica de los resultados del análisis de correlación fácil de usar puede mostrar la matriz.

Método de deconvolución
Tanto el buscador de picos como la Biblioteca se pueden utilizar para guiar el proceso de deconvolución. En la medida de lo posible, la energía / canal se recalibra automáticamente en función del pico identificado.

Selección de la forma del límite de detección

• Tradición ortec
• Nivel crítico de ortec
• Sin malondialdehído (cero reportado si está por debajo de malondialdehído)
• Reglas de KTA
• Límite de detección 2 sigma - Japón
• Límite de detección 3 sigma - Japón
• Límite de detección de Curie
• RISO MDA
• ORTEC LLD
• Superficie del pico
• Monitoreo del aire - método gimrad
• Guía regulatoria 4.16 metodología
• Laboratorio de conteo - Estados Unidos
• Límite de detección Din 25 482.5
• DIN 25 482.5 límite de detección
• Gtn5 / CEA / EDF (francia)
• Nureg 0472

Corrección de desintegración

• Corrección de desintegración para retroceder o avanzar en cualquier fecha / hora

Corrección espectral

• Corrección de fondo del pico
• Suma aleatoria (pérdida de conteo de alta velocidad)
• Corrección de interferencia pico basada en la biblioteca

informe
Elija las opciones de informe estándar ortec:

• Impresión directa
• Escribir automáticamente en la base de datos
• Salida en formato de Crystal Report
• Informe en formato htl. Desde allí se puede guardar como un archivo de Disco.

calibración

Calibración energética

• Multipunto, energía y cuadrado de fwhm
• Calibración automática de energía (número 6006162)

Opciones de ajuste de calibración de eficiencia semiempírica:

Modelo isotópico
Establecer la calibración de la fuente puntual a través de uno de los siguientes métodos:

• Polinomios Monofuncionales (puntos x)
• Interpolaciones por encima y por debajo del "punto de inflexión"
• El usuario establece la segunda potencia por encima o por debajo del "punto de inflexión"
• El usuario establece la línea por encima o por debajo del "punto de inflexión"

A través del cálculo del núcleo de la fuente puntual dentro del programa, la calibración de la fuente puntual se extrapola a la geometría física de la matriz.

Modo plano infinito (para suelos y superficies: detectores no colimados)
El método beck21 metros se puede extender al gran tamaño del detector 3 y es utilizado por el laboratorio de medición ambiental (eml) del Departamento de energía de Estados Unidos. El método eml genera curvas de eficiencia basadas en el tamaño del detector y los valores de eficiencia ieee. La densidad y atenuación del suelo se especifica en el archivo alfa / RHO que el usuario puede editar.

Factor de atenuación del suelo
En el suelo, la atenuación depende del espesor y densidad del suelo, que se modela por el parámetro alfa / P (donde alfa es la cuenta atrás de la longitud de relajación, definida como el espesor del suelo necesario para reducir e veces el flujo a una energía específica, P es la densidad del suelo, en unidades GM / cc). Para la distribución superficial, alfa / RHO es infinito, mientras que para la distribución uniforme (emisor natural), alfa / RHO es 0. Se encontró que los valores alfa / RHO en el rango de 0,05 a 0,5 eran capaces de describir con precisión la distribución real del asentamiento, y el asentamiento más largo se expresaba por valores alfa / RHO más pequeños.

Los valores alfa / RHO están relacionados con nuclídeos específicos y se almacenan en una tabla que el usuario puede editar para reflejar las condiciones de medición.