XLIII. Dni radiačnej ochrany 2022

Možnosti kontinuálního stanovení aktivity beta ve vodách pomocí pevných scintilátorů

20. 9. 2022 10:01

3min

Kongresová miestnosť (Hotel Academia Stará Lesná)

Poster Metrológia, meranie a prístrojová technika Metrológia, meranie a prístrojová technika

Přednášející

Ondřej Pařízek (Státní ústav radiační ochrany, v. v. i.)

Popis

V současné době je monitorování radionuklidů ve složkách hydrosféry v ČR realizována bodovým odběrem vzorků a jejich následnou analýzou v ex situ. Časové pokrytí monitorování je velmi malé a proto je snaha o vývoj inovativních systémů umožňujících kontinuální monitorování aktivity jednotlivých radionuklidů ve vodách v in situ. Konkrétní požadavky na tyto systémy vycházejí z legislativy platné v ČR ve vztahu k monitorování vod. Ty jsou obsaženy ve vyhlášce č. 360/2016 Sb., Národním programu monitorování a nařízení vlády č. 401/2015 Sb.
Na základě legislativních požadavků byla vytvořena koncepce kontinuálního měření aktivity beta pomocí pevných scintilátorů. Pomocí simulace Monte Carlo byla určena optimální geometrie za účelem zjištění požadované citlivosti detektoru. Simulace byly prováděny se ⁹⁰Sr, které má relativně vysokou hodnotu E_max (přibližně 500 keV). Optimálním tvarem plastického scintilátoru je lamela o rozměrech 30 x 30 x 3 mm. Dalším výstupem ze simulace byla teoretická maximální účinnost detekce. Při konstrukci 90-lamelové komory teoretické hodnoty NVA (Bq/l) pro ⁹⁰Sr při vzdálenosti mezi lamelami 0,8; 1,5 a 2,5 mm a času měření vzorku 10 min nabývala hodnota NVA 0,6; 0,4 a 0,3 Bq/l. Model potvrdil, že teoreticky lze dosáhnout detekčních citlivostí pro zamýšlené použití. Podobné simulace byly provedeny pro další radionuklidy, konkrétně pro ¹⁴C (E_max 156 keV) a ³H (E_max 18,6 keV).
Výsledky simulací byly experimentálně ověřeny, pokud jde o měření aktivity ⁹⁰Sr a ¹⁴C, jsou výsledky slibné. V případě ³H bude detekce velice obtížná vzhledem k nízké E_max a krátké vzdálenosti doletu beta částice ve vodě. Při štěrbině 0,01 mm je účinnost měření ³H pouze do 1 %. Dále byl sestaven jednoduchý experimentální modul s cílem verifikovat výsledky simulací reálným měřením v laboratorních podmínkách. Experimentální modul je sestrojen z YaP(Ce) lamely o mocnosti 3 mm spárované s SiPM diodou. Zajištění homogenní mocnosti štěrbiny kolem lamely bylo zajištěno pomocí plastové obálky.
Bylo ověřeno, že stanovení aktivity beta pomocí průtočného kontinuálního systému je ve vodách teoreticky možné pro E_max=50 keV a vyšší. V konferenčním příspěvku budou prezentovány výsledky simulací i výsledky měření pomocí experimentálního modulu pro zájmové radionuklidy.
Řešení výzkumu bylo podpořeno v rámci projektu TAČR TK02010064.