Радиоизотопного источника

К работе по расшифровке и оценке результатов радиоизотопной дефектоскопии с выдачей заключения допускаются инженерно-технические работники и дефектоскописты, имеющие удостоверения на право выполнения таких работ с правом выдачи заключений (протоколов) о результатах дефектоскопии.

Радиационная безопасность обеспечивается безусловным соблюдением «Основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений» (ОСП-72/87), «Норм радиационной безопасности» (НРБ-76/87), «Санитарных правил по радиоизотопной дефектоскопии» (СПРД-75), «Правил устройства и эксплуатации рентгеновских кабинетов и аппаратов при дефектоскопии», «Правил безопасности при транспортировании радиоактивных веществ» (ПБТРВ-73).

В книге систематизированы результаты разработок методов и средств радиоизотопной дефектоскопии за последнее десятилетие. Приведены расчетные и экспериментальные данные метода неразрушающего контроля.

Книга рассчитана на работников служб неразрушающего контроля качества материалов и изделий, центральных заводских лабораторий, цехов и участков промышленных предприятий, монтажных и строительных организаций, использующих в практической работе методы и средства радиоизотопной дефектоскопии.

Проведенные в последнее время научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в значительной степени способствуют дальнейшему развитию методов и средств ра*-диоизотопной дефектоскопии и ее более широкому внедрению в различные отрасли народного хозяйства. Созданы новые более производительные средства радиоизотопной дефектоскопии, соответствующие современным требованиям МАГАТЭ, СЭВ, ИСО, ГОСТов на источники излучения, гамма-дефектоскопы и принадлежности для промышленной радиографии.

ГЛАВА I ОСНОВЫ РАДИОИЗОТОПНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

Для проведения радиоизотопной дефектоскопии необходимы: источник ионизирующего излучения, контролируемое изделие, детектор, регистрирующий дефектоскопическую информацию (рис. 1).

Дб изменяет интенсивность и энергию выходящего пучка излучения на М и Е, который содержит дефектоскопическую информацию о структуре контролируемого изделия. Методы радиоизотопной дефектоскопии: радиографический, радиометрический, радиоскопический—различаются способами детектирования получаемой информации. Изделия просвечивают с использованием радиоизотопных источников излучений: тормозного, Y-излучения, нейтронов и т. п.

§ 2. Основные параметры радиоизотопной дефектоскопии

Влияние энергии и мощности экспозиционной дозы (МЭД) излучения на основные параметры радиоизотопной дефектоскопии рассмотрены в § 3.

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПРИ РАДИОИЗОТОПНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

АНАЛИЗ [активационный — метод определения химического состава вещества с помощью регистрации излучения радиоактивных изотопов, образующихся при облучении вещества ядерными частицами; люминесцентный — химический анализ вещества по характеру его люминесценции; рент-генорадиометрический — анализ химического состава, основанный на регистрации рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии излучения радиоизотопного источника с атомами вещества; рентгеноспектральный — метод определения химического состава примесей вещества по характеристическому рентгеновскому спектру его атомов; рентгеност-руктурный — метод исследования структуры вещества, основанный на изучении дифракции рентгеновского излучения в этом веществе; спектральный — физический метод качественного и количественного анализа веществ, основанный на изучении их спектров — испускания, поглощения, комбинационного рассеяния света, люминесценции; АНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМ— магнитоупорядоченное состояние кристаллического вещества с антипараллельной ориентацией спиновых магнитных моментов соседних атомов в кристаллической решетке

На современном этапе принята концепция создания энергетических установок на базе унифицированных модулей радиоизотопного источника (Ри-238) мощностью 2,4 кВт, разработка которого была сопряжена со значительными затратами времени (до 8 лет) и средств [139]. К настоящему времени создана унифи-

цированная ПТУ с радиоизотопным источником теплоты (рис. 9.11). Такая ПТУ рассчитана на номинальную мощность 1,3 кВт, а также способна обеспечивать мощности 0,5 ... 2,0 кВт, кроме того предусмотрена возможность форсирования ее мощности до 5,0 кВт. Установка, включая радиоизотопный источник теплоты, имеет массу 205 кг и холодильник-излучатель площадью 10,8 м2. Надежность ее функционирования в условиях орбитального полета в течение 10 лет составляет 0,961 ... 0,996, при этом полагается, что запуск ПТУ осуществляется на старте и она работает на активном участке полета ракеты-носителя [139]. Для более полного использования температурного потенциала радиоизотопного источника теплоты в энергетическую установку одновременно с паротурбинным преобразователем может быть включен в качестве верхнего каскада термоэлектрический генератор (ТЭГ). Исследования [116] свидетельствуют, что такие комбинированные установки обладают лучшими показателями, чем системы, использующие преобразователь, работающий по циклу Брайтона, или только термоэлектрический генератор. В табл. 9.1 сопоставлены основные энергетические и массогабаритные харак-

Разработка энергетической установки заданной электрической мощности на базе унифицированного радиоизотопного источника теплоты обусловливает необходимость иного подхода к оптимизации ее термодинамических параметров, отличного от традиционного, при котором для минимизации топливной составляющей эксплуатационных затрат термодинамические параметры определяются из условия обеспечения максимума эффективного КПД установки. При использовании унифицированного источника теплоты загрузка, а значит и топливная составляющая эксплуатационных расходов заранее определены. Поэтому оптимизацию термодинамических параметров цикла преобразователя целесообразно вести по критерию минимума удельной (на единицу УУЭЛ) площади холодильника-излучателя FXH при условии получения требуемого эффективного КПД установки г^ф. Значение последнего вычисляется по УУЭЛ и тепловой мощности унифицированного источника теплоты. В этом случае достигается снижение приведенных затрат в космическую энергетическую установку за счет сокращения транспортной составляющей эксплуатационных расходов, поскольку на долю холодильника-излучателя приходится до 30 % общей массы установки и его размеры существенно зависят от термодинамических параметров цикла. При таком подходе в общем виде задача оптимизации термодинамических параметров преобразователя формулируется следующим образом:

При расчетном значении эффективного КПД 15,3 % потребная тепловая мощность радиоизотопного источника составляет 391 Вт. Из-за высокой удельной стоимости (500 долл./Вт) затраты на создание такого источника теплоты равны 1 960 000 долл. В то же время благодаря длительному периоду полураспада Ри-238 (87 лет) имеется возможность многократного использования этого источника. В этом случае удельная стоимость выгоревшего топлива за год составляет 5,75 долл./Вт и является приемлемой с точки зрения экономических требований к энергоустановке.

Соответственно космические радиоизотопные ЭХУ оптимизируются по минимуму удельной (на единицу Nan при заданных У, и Т'рф) тепловой мощности радиоизотопного источника теплоты, ядерные — по минимуму удельной суммарной площади холодильников-излучателей, стоящих в контурах прямого и обратного циклов, солнечные — по минимуму удельной суммарной площади проекции концентратора на плоскость, перпендикулярную солнечным лучам, и площади холодильников-излучателей контуров прямого и обратного циклов.

Активность радиоизотопного источника определяет интенсивность (экспозиционную дозу) корпускулярного излучения. С течением времени за счет распада нуклидов число радиоактивных атомов препарата уменьшается по экспоненциальному закону: Лг< = Л^оехр (—t/Ti/i), где No и Nt— число радиоактивных атомов в начальный момент времени и в момент времени t, Tin — перепад полураспада, т. е. время, в течение .которого распадается половина всех атомов данного радионуклида.

и не может быть изменен внешними воздействиями. Спектр излу-чения радиоизотопного источника является дискретным и задается обычно в виде таблицы. Поскольку утечка или распыление радиоактивного вещества может представлять серьезную опасность, его помещают в герметическую ампулу, помещаемую в контейнер из специальных материалов. Типичные конструкции радиоизотопных источников ионизирующего излучения изображены на рис. 7.1.

Экспозиция и обработка фотопленки или ксеропластины производится по номограммам в соответствии с выбранными условиями и технологическими рекомендациями для них. В качестве примера на рис. 7.19 приведена номограмма при радиационном контроле качества с помощью рентгеновской трубки, а на рис. 7.20 — с помощью радиоизотопного источника.

В наиболее сложном варианте радиационного контроля качества с помощью радиоизотопного источника интенсивность излучения, прошедшего сквозь объект в виде листа (см. рис. 7.15), может быть записана в виде

особенно целесообразно в гаммаграфии (индикатор — фотопленка), поскольку из-за снижения активности радиоизотопного источника во времени возможны ошибки в выборе времени экспозиции. Для удобства транспортировки гамма-дефектоскопа и дополнительных принадлежностей придается тележка Т.