Джерело радону і торону

Реферат: Джерело радону і торону містить металевий корпус з верхньою герметичною кришкою, крізь яку проходить металева трубка, в якому міститься радіоактивний матеріал та пристрій для відбору проб повітря. Корпус оснащений негерметичною нижньою кришкою, містить рудний матеріал на основі урану і торію, розміщений між шарами піску і ґрунту, а пристрій для відбору проб повітря виконаний у вигляді металевої трубки-зонда, нижній кінець якої, обладнаний фільтром, міститься всередині рудного матеріалу. UA 79533 U (54) ДЖЕРЕЛО РАДОНУ І ТОРОНУ UA 79533 U UA 79533 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до джерел еманації радону у повітрі і може бути використана у схемах вимірювань об'ємної активності радону-222 у ґрунтовому повітрі та одночасного вимірювання радону-222 і радону-220 (торону) у ґрунтовому повітрі. Відоме герметичне джерело радону-222, яке складається із корпусу, оснащеного кришкою з впускним і випускним клапанами з розміщеною у ньому ємністю з радіоактивним матеріалом (урановою рудою) та системою регулювання та стабілізації температур, що дозволяє генерувати радон із постійним коефіцієнтом еманації (див. пат. № 2147149, RU, G21G4/10, G21G4/00, опубл. 27.03.2000). Недоліком цього джерела радону є складність конструкції, обмежений об'єм повітря всередині джерела та тривалий (протягом 30 діб) процес урівноваження у системі уранова руда - радон після кожного використання джерела. Найбільш близьким за технічною суттю до джерела, що заявляється, є стандартний зразок радону, який складається з джерела еманації радону - робочої речовини (монофракції гранітного порошку), герметичного корпусу, верхньої кришки, бокового ущільнюючого пристрою; через верхню кришку пропущена наскрізна трубка, до нижнього кінця якої герметично приєднаний розміщений всередині корпусу гумовий балон, з'єднаний з атмосферою (див. пат. № 2075092, RU, G01T1/169, G01V5/00, опубл. 10.03.1997). Недоліком конструкції цього стандартного зразка є складність системи герметизації, обмежений об'єм повітря, технічна складність відбору повітря із герметичного об'єму та тривалий (протягом 30 діб) процес урівноваження у системі уранова руда - радон після кожного використання джерела. В основу корисної моделі поставлена задача розробити конструкцію джерела еманації радону і торону, яке могло б працювати без герметизації, дозволяло змінювати активність радону у широких межах при скороченні часу врівноважування системи і, крім того, визначати співвідношення активності торон/радон. Поставлена задача вирішується тим, що джерело радону і торону, що включає металевий корпус з верхньою герметичною кришкою, крізь яку проходить металева трубка, в якому міститься радіоактивний матеріал та пристрій для відбору проб повітря, згідно з запропонованим рішенням, оснащено корпусом з негерметичною нижньою кришкою, містить рудний матеріал на основі урану і торію, розміщений між шарами піску і ґрунту, а пристрій для відбору проб повітря виконаний у вигляді металевої трубки-зонда, нижній кінець якої, обладнаний фільтром, міститься всередині рудного матеріалу. Негерметичність корпусу з боку нижньої кришки дозволяє під час прокачування джерела повітрям ззовні змінювати у широких межах питому активність радону в робочому об'ємі, а використання рудного матеріалу на основі урану і торію забезпечує широкий діапазон співвідношень активності торон/радон, при цьому питома активність торону досягає максимальної величини через три хвилини після порушення рівноваги а максимальна питома активність радону досягається протягом 2-3 діб. На кресленні представлено конструкцію джерела радону і торону. Джерело складається із металевого корпусу циліндричної форми 1, верхньої та нижньої кришок (2, 3), металевої трубки-зонда 4, нижня частина якого оснащена фільтром 5. На дні корпусу розміщено шар ґрунту 6, над ним - шар рудного матеріалу 7, шар піску 8 як буфер та шар цементного розчину 9. Джерело радону та торону працює наступним чином: при відкачуванні повітря із шару рудного матеріалу 7 через трубку-зонд 4 усередину корпусу 1 ззовні надходить повітря через негерметичну нижню кришку 3. Повітря проходить через шар ґрунту 6 у нижній частині корпусу 1 і потрапляє у товщу рудного матеріалу 7, змішуючись у робочому об'ємі. Закачане повітря вирівнює тиск всередині і розбавляє радон у рудному матеріалі 7. Оскільки рудний матеріал містить уран і торій, генеруються два ізотопи радону - радон-222 та радон-220 (торон). Поведінка ізотопів радону визначається їх періодами напіврозпаду: 3,82 доби для радону-222 та 55,6 с - для торону. Як результат - питома активність торону вже через три хвилини після порушення рівноваги сягає максимальної величини, тоді як максимальна питома активність радону-222 досягається протягом 2-3 діб, у залежності від швидкості накопичення та дифузії. Прокачування повітря через робочий об'єм змінює його технічні характеристики у широкому динамічному діапазоні: знижує активність радону-222 відносно до рівноважної максимальної активності та визначає співвідношення активності торон/радон, оскільки активність торону змінюється лише на короткий (2-3 хвилини) час. У лабораторних умовах було виготовлено три джерела на основі рудного матеріалу з різним 3 вмістом урану та торію. Проби повітря відбирали шприцом об'ємом 150 см , причому перша порція не використовувалась, а для вимірювань використовували усереднення трьох наступних 1 UA 79533 U 5 10 порцій. Для тестування джерел між вимірами проводили прокачування повітря через джерело зі 3 1 швидкістю 40 дм ·хв.- . Визначали питому активність радону та співвідношення активності торон/радон. Випробування виготовлених джерел показало, що фільтруючий матеріал, який охоплює трубку-зонд всередині рудного матеріалу, запобігає всмоктуванню рудного матеріалу під час відбору проб, тобто стабілізує проникність джерел для повітря, що забезпечує тривалу експлуатацію джерела. Максимальна питома активність радону в джерелах досягалася після урівноважування протягом трьох днів. Плавне зниження активності радону в джерелі здійснювали регульованим прокачуванням повітря за допомогою насосу протягом однієї десяти хвилин. Величина динамічного діапазону питомої активності радону та діапазону співвідношень активності торон/радон (див. табл.) залежала від вмісту урану і торію в рудному матеріалі. Високі (понад 1,0) значення співвідношення активності торон/радон утримувались після глибокого прокачування високоактивного джерела радону протягом 10-20 хвилин, тоді як для низькоактивного джерела цей час становив 60-100 хвилин. 15 Таблиця Характеристики джерел радону і торону Вид джерела Джерела з високим рівнем радону Джерело з помірним рівнем радону 20 Питома активність радону-222, -3 кБк·м Співвідношення активності торон/радон-222 3-1000 0,01-2,0 1-5-100 0,01-20,0 Таким чином, запропонована корисна модель - джерело радону і торону за рахунок регульованого прокачування повітря та збільшення робочого об'єму дозволяє генерувати радон у широкому динамічному діапазоні активності та отримувати змінні в широких межах співвідношення активності торон/радон, при цьому рівноважна максимальна питома активність радону в джерелах досягається протягом трьох днів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Джерело радону і торону, що містить металевий корпус з верхньою герметичною кришкою, крізь яку проходить металева трубка, в якому міститься радіоактивний матеріал та пристрій для відбору проб повітря, яке відрізняється тим, що корпус оснащений негерметичною нижньою кришкою, містить рудний матеріал на основі урану і торію, розміщений між шарами піску і ґрунту, а пристрій для відбору проб повітря виконаний у вигляді металевої трубки-зонда, нижній кінець якої, обладнаний фільтром, міститься всередині рудного матеріалу. 2 UA 79533 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3