Új doziméter-rendszerek fejlesztése

1. Új doziméter-rendszerek fejlesztése MTA Izotópkutató Intézet Sugárbiztonsági Osztály Kovács András 2007

2. Dozimetriai kutatás-fejlesztési irányok Doziméter alapanyagok kutatása Témavezető: Dr. Kelemen András 2. Környezeti és személyi dozimetria (10-7 Sv – 1 Sv) Témavezető: Dr. Osvay Margit 3. Reaktor dozimetria (100 mGy – 10 kGy) Témavezető: Dr. Osvay Margit 4. Sugártechnológiai dozimetria (10 Gy – 1 MGy) Témavezető: Dr. Kovács András

3. Környezeti- és személyi dozimetria Cél: - Módszer kidolgozása a kis és nagy LET értékű kevert (, , neutron) sugárterek dózisának szelektív mérésére TL dózismérőkkel: 1. Környezeti dozimetria: 10-7 Sv – 10-1 Sv (természetes háttérsugárzás, H: ~ 100 nSv/h); - troposzférában (5 – 10 km, repülőgépek személyzete) - LiF; - sztratoszférában (10 – 60 km, 20 H) – Al2O3:C ill. CaSO4:Tm; - ionoszférában ( 200 – 250 km, 50 – 100 H, űrhajók) – LiF, Al2O3; 2. Személyi dozimetria: 0.1 mSv – 1 Sv

4. Reaktor dozimetria Dózistartomány: 100 mGy – 10 kGy Cél: A Paksi Atomerőmű blokkjainak hermetikus, kevert neutron-gamma sugárterében, magas hőmérsékleten (50 – 110 oC) a gamma dózisviszonyok feltérképezése. Alkalmazott dozimetriai rendszer: Saját fejlesztésű (Magyar szabadalom, 1989) alumíniumoxid alapú Al2O3:Mg,Y kerámia termolumineszcens dózismérő.

5. Sugártechnológiai dozimetria Cél: Sugártechnológiai folyamatok minőségellenőrzésére szolgáló dozimetriai módszerek kidolgozása és bevezetése: - dozimetriai rendszerek reakciómechanizmusának vizsgálata; - doziméterek alkalmazhatósági vizsgálata; Alkalmazási területek: - gamma- és elektronbesugárzó berendezések bemérése; - besugárzási technológiák kidolgozása; - besugárzási technológiák rutin ellenőrzése;

6. Elterjedt sugártechnológiai eljárások Sugársterilezés (25 – 50 kGy) Térhálósítás, felületkezelés, ojtás (20 – 200 kGy) Egyes élelmiszerbesugárzási eljárások (0.05 – 50 kGy) Környezetvédelmi technológiák (0.5 – 50 kGy) (víz-, szennyvíz- és füstgáz kezelés)

7. Technológiai dozimetriai módszerek fejlesztése 1. Nagyfrekvenciás vezetőképességmérés: - szerves és vizes oldatok (alkoholos klórbenzol, alanin oldat); - vezetőképes műanyagok; 2. Fotometria: - „radiokróm” vegyületek, pl. tetrazóliumsók; - „label” doziméterek; 3. Fluorimetria: - LiF alapú un. Sunna filmek; 4. Kalorimetria: - rutin un. „process” kaloriméterek (1.5 – 10 MeV);

8. Nagyfrekvenciás vezetőképességmérés Alkoholos klórbenzol oldat: - oszcillometriás kiértékelés (1 – 300 kGy) - 18 országban alkalmazott eljárás - besugárzási hőmérséklet hatása (-78  + 60 oC) - „transfer standard” módszer

9. ASTM / ISO szabvány

10. Tetrazóliumsók dozimetriai alkalmazhatósága Tetrazólium sók, mint „radiokróm” vegyületek besugárzása során sugárkémiai redukcióval színes formazán vegyületek képződnek, ami dozimetriai célú alkalmazhatóságuk alapja. A vizsgált tetrazólium vegyületek és dozimetriai jellemzőik: Vegyület Abszorpciós max. Dózistartomány tetrazólium ibolya 525 nm 0.01 – 10 kGy tetrazólium vörös 490 nm 0.01 – 100 kGy tetrazólium kék 520 nm 0.01 – 10 kGy tetrazólium nitro-kék 522 és 612 nm 0.01 – 25 kGy

11. A nitro-kék tetrazólium klorid sugárhatáskémiai vizsgálata Impulzus-radiolízis vizsgálatok: NBT2+ + eaq-  NBT+•+ H+  + NBT+• NBT2+ + MF+ A tetrazolinyl gyök (NBT•+) képződése és monoformazánt (MF+) eredményező bomlása az abszorpciós spektrumokkal szemléltetve

12. Az NBT2+ vizes oldatának dozimetriai alkalmazhatósága  522 nm 612 nm 

13. Az NBT2+ film „label” doziméter alkalmazása Az NBT film által elnyelt ill. visszavert fény változása a dózissal:

14. A visszavert fény mérésére szolgáló műszer Reflektométer:

15. A fluorimetria dozimetriai alkalmazása Az alkalmazás indoka: Nagy érzékenységű módszer, igen kis koncentrációk kimutatására (g – ng/ml) alkalmas. Az alkalmazás háttere: Bizonyos besugárzott anyagok gerjesztését követően ezek az elnyelt energiát 10-9 – 10-6 s-mal a gerjesztés után adják le pl. látható fény kibocsátásával. Az alkalmazás alapja: A besugárzott anyagban keletkezett – fluoreszcenciát adó – radiolízis termékek fluoreszcencia spektrumának ill. intenzitásának mérése.

16. Fluorimetriai vizsgálataink Alapja: A filmben besugárzás hatására keletkező hibahelyek (M-center) besugárzást követő fénygerjesztésének eredményeként jelentkező un. optikailag stimulált lumineszcencia mérése szolgál a dozimetriai alkalmazás alapjául – rutin fluoriméterrel. Célja: Az un. „Sunna” film – polietilénben szuszpendált mikrokristályos LiF por – dozimetriai alkalmazhatóságának ellenőrzése. Hasznos dózistartomány: 10 Gy – 200 kGy (sugársterilezés, élelmiszerbesugárzás, műanyag-technológiák);

17. A Sunna film gerjesztési és emissziós spektruma

18. A Sunna/Sensolab fluoriméter

19. A Sunna film „ipari” ellenőrzése Nagyaktivitású 60Co besugárzóban végzett összemérés:

20. Köszönöm a figyelmüket!