СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЕВРОПИЯ-155 ДЛЯ ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИИ
METHOD OF OBTAINING EUROPIUM-155 FOR GAMMA FLAW DETECTION

Изобретение относится к области ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения.
Известны способы получения радиоактивных изотопов, например способ получения радиоизотопа тулия-170 [1]. Использование тулия-170 в гамма-дефектоскопии рассмотрено в работе [2]. Тулий-170 имеет период полураспада 128 суток. В связи с этим требуется частая перезарядка гамма-дефекоскопа, что обуславливает низкую производительность и значительные материальные затраты.
В тоже время источник на основе тулия-170 является единственным удовлетворительным источником для просвечивания легких сплавов, например, алюминия толщиной от 3 до 50 мм.
Тулий-170 возможно заменить на близкий ему по энергетическому спектру европий-155, период полураспада которого, примерно, 5 лет.
Известен способ получения европия-155 путем облучения в реакторе изотопа самария-154 [3] - прототип. Однако накоплению количества европия-155 в мишени необходимого и достаточного для промышленного использования в гамма-дефектоскопии препятствует превращение европия-155 в короткоживущий изотоп европий-156 в результате реакции захвата нейтрона, что приводит к «выгоранию», к исчезновению изотопа европия-155 практически сразу после его появления в мишени.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, заключается в повышении производительности и снижении материальных затрат за счет увеличения срока перезарядки гамма-дефектоскопа.
2
3
3
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения европия-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154 облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона. Изотоп самария-154 с обогащением 98,6% имеет химическую форму в виде оксида SmO, плотность 7,54 г/см. Образование европия-155 происходит по схеме:
В
Протоны могут поглощаться ядром мишени с зарядом Z и образовывать составные ядра с последующим испусканием гамма-квантов. Критическая энергия протона определяется кулоновским барьером Е, который равен [4]:
В
-1/3
2/3
Е≈Z·А≈0,8·Z МэВ
В
При Z=63 имеем Е=12,6 МэВ.
Удельная активность накопившегося радионуклида равна [1]:
2
2
01
1
2
1
1
2
А=λ·N·(∩/∩-∩)[ехр(-∩·t)-ехр(-∩·t),
01
2
3
2
1
2
1
1
2
2
2
где N - количество ядер исходного стабильного нуклида Sm-154 в одном грамме оксида SmO; λ - константа распада образующего радионуклида Eu-155; Ф - плотность потока протонов; σ - сечение поглощения протона ядром Sm-154; σ - сечение поглощения протона ядром Eu-155; ∩=Ф·σ; ∩=λ+Ф·σ.
Наработку радионуклида европий-155 можно производить на ускорителе протонов типа У-150 предприятии ЗАО «Циклотрон». Ускоритель работает в режиме ускорения протонов до энергии 20-23 МэВ. Средний ток внутреннего пучка при облучении мишеней достигает 1100 мкА [9].
01
1
2
2
2
21
-8
-1
-8
-1
-8
-1
7
Исходными данными для расчета удельной активности радионуклида являются: N=3,37·10 ядер Sm-154/г оксида, ∩=1,53·10 с, λ=0,44·10 с, ∩=1,97·10 с. Удельная активность радионуклида европий-155 при облучении на ускорителе протонов мишени из самария-154 в течение t=1·10 c=100 суток достигнет величины А=67 Ки/г.
Таким образом, полученных активностей радионуклида европий-155 оказывается вполне достаточно для получения удовлетворительной степени выявляемости дефектов и имеется возможность использования в дефектоскопии радионуклида европия-155 вместо тулия-170.
Источники информации
1. Левин В.И. Получение радиоактивных изотопов. М.: Атомиздат. 1972, стр. 216-217.
2. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия. М.: Атомиздат. 1974, стр.120-121.
3. Промышленная радиография. Перевод с английского под редакцией А.С.Штань и В.И.Синицына. М.: Атомиздат, 1960.
4. Зингер С.Ф. «Действие пыли и радиации на космические корабли в межпланетном пространстве». В кн.: Радиационная опасность при космических полетах. М.: МИР, 1964, стр.195.