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

Dozimetriai kutatás-fejlesztési irányok 1.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

Környezeti- és személyi dozimetria 1. Környezeti dozimetria: Sv – Sv (természetes háttérsugárzás, H: ~ 100 nSv/h); 2. Személyi dozimetria: 0.1 mSv – 1 Sv Cél: - Módszer kidolgozása a kis és nagy LET értékű kevert ( , , neutron) sugárterek dózisának szelektív mérésére TL dózismérőkkel: - troposzférában (5 – 10 km, repülőgépek személyzete) - LiF; - sztratoszférában (10 – 60 km, 20 H) – Al 2 O 3 :C ill. CaSO 4 :Tm; - ionoszférában ( 200 – 250 km, 50 – 100 H, űrhajók) – LiF, Al 2 O 3 ;

Reaktor dozimetria Cél: A Paksi Atomerőmű blokkjainak hermetikus, kevert neutron- gamma sugárterében, magas hőmérsékleten (50 – 110 o C) a gamma dózisviszonyok feltérképezése. Dózistartomány: 100 mGy – 10 kGy Alkalmazott dozimetriai rendszer: Saját fejlesztésű (Magyar szabadalom, 1989) alumíniumoxid alapú Al 2 O 3 :Mg,Y kerámia termolumineszcens dózismérő.

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;

Elterjedt sugártechnológiai eljárások 1.Sugársterilezés (25 – 50 kGy) 2.Térhálósítás, felületkezelés, ojtás (20 – 200 kGy) 3.Egyes élelmiszerbesugárzási eljárások (0.05 – 50 kGy) 4.Környezetvédelmi technológiák (0.5 – 50 kGy) (víz-, szennyvíz- és füstgáz kezelés)

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

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

ASTM / ISO szabvány

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: VegyületAbszorpciós max.Dózistartomány tetrazólium ibolya525 nm0.01 – 10 kGy tetrazólium vörös490 nm0.01 – 100 kGy tetrazólium kék520 nm0.01 – 10 kGy tetrazólium nitro-kék 522 és 612 nm0.01 – 25 kGy

A nitro-kék tetrazólium klorid sugárhatáskémiai vizsgálata 1.Impulzus-radiolízis vizsgálatok: NBT 2+ + e aq -  NBT + + H +  + NBT + NBT 2+ + MF + A tetrazolinyl gyök (NBT+ ) képződése és monoformazánt (MF + ) eredményező bomlása az abszorpciós spektrumokkal szemléltetve

Az NBT 2+ vizes oldatának dozimetriai alkalmazhatósága 612 nm   522 nm

Az NBT 2+ film „label” doziméter alkalmazása Az NBT film által elnyelt ill. visszavert fény változása a dózissal:

A visszavert fény mérésére szolgáló műszer Reflektométer:

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

Fluorimetriai vizsgálataink Célja: Az un. „Sunna” film – polietilénben szuszpendált mikrokristályos LiF por – dozimetriai alkalmazhatóságának ellenőrzése. 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. Hasznos dózistartomány: 10 Gy – 200 kGy (sugársterilezés, élelmiszerbesugárzás, műanyag-technológiák);

A Sunna film gerjesztési és emissziós spektruma

A Sunna/Sensolab fluoriméter

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

Köszönöm a figyelmüket!