Файл: Кузнецов, Р. А. Активационный анализ.pdf

Точность активационного анализа на тепловых нейтронах реактора

У каждого метода активационного анализа имеются свой особенности, которые специфичным образом влияют на сходи­ мость и правильность получаемых результатов. Поэтому обсуж­ дение этих аналитических характеристик должно проводиться индивидуально для каждого метода. Следует напомнить, что отдельные источники погрешности основных методов активаци­ онного анализа уже были затронуты ранее в соответствующих разделах.

Поскольку облучение тепловыми нейтронами реактора — ве­ дущий метод активационного анализа, то исследованию источ­ ников погрешности общей точности этого метода было уделено большое внимание. Так, Кали и др. [330] критически рассмот­ рели эту проблему в целом, систематизировали источники по­ грешности и оценили их вклад в суммарную погрешность ана­ лиза. Результаты их оценок можно видеть в табл. 22. Конечно,

Т а б л и ц а 22

Источники погрешности активационного анализа на тепловых нейтронах

приведенные данные следует рассматривать как ориентировоч­ ные и погрешности конкретной методики анализа могут не­ сколько отличаться от указанных величин. Общая оценка дала следующие величины относительного среднего квадратического

отклонения: 1) для метода эталонов 7%; 2) для абсолютного метода 10—60%.

Гирарди и др. [331] тщательно изучили возможности абсо­ лютного метода анализа. Было показано, что с уточненными данными по сечениям реакций и параметрам схем распада при измерении на сцинтилляционном гамма-спектрометре, прокали­ брованном по эффективности, относительная погрешность со­ ставляет 10—20%. Правда, указанная величина получена толь­ ко для отдельных элементов и в модельных опытах, т. е. без учета влияния матрицы, при облучении в хорошо термализованном потоке нейтронов совместно с монитором из кобальта (1%-ный сплав с алюминием). По существу эти результаты относятся к одному из вариантов метода мониторов.

Критический анализ метода мониторов при облучениях теп­ ловыми нейтронами был выполнен Гирарди и др. [332], а так­ же Н. А. Дубинкой и Л. Л. Пелекисом [333]. Специфичную проблему в данном случае представляет влияние вариаций спектра нейтронов на правильность и сходимость получаемых результатов.

Различия в спектре нейтронов могут возникнуть по несколь­ ким причинам: из-за возмущения нейтронного потока веществом пробы или при облучении в непосредственной близости от ис­ следуемых проб других объектов, сильно поглощающих нейтро­ ны; при облучении серии проб в разных каналах реактора; вследствие перестройки активной зоны реактора и т. д. Изме­ нение спектра нейтронов сказывается на величине коэффициен­ та ks [см. уравнение (11.12)], поскольку определяемый эле­ мент и монитор могут иметь разный ход зависимости эффектив­ ного сечения от соотношения тепловых и резонансных нейтро­ нов в общем потоке. Напомним, что для облучений в реакторе

ст=ат/т+ /р/р, где fr и /р соответственно доля тепловых и резо­ нансных нейтронов в общем потоке.

Если калибровочные опыты сделаны в потоке с одним спект­ ральным составом (/р' = Ь), а облучение проб проводится в дру­ гих условиях (fp"¥=b), то появляется смещение результатов, величина которого равна отношению

290

Большинство аналитических облучений проводится в пото­ ках, в которых доля резонансных нейтронов лежит в пределах 0,01—0,1. Представление о величине смещения результатов для изотопов с разной величиной отношения /р/сгт, которое возникает

* М о н и т о р и з г о т о в л е н и з м е д и , к а л и б р о в к а с д е л а н а п р и / р = 0 , 1 .

Из приведенных данных следует, что в указанных условиях менее чувствительны к изменению спектра нейтронов те эле­ менты, которые имеют близкую к монитору величину отноше­ ния /р/ат. В противном случае смещение результатов может до­ стигнуть значительной величины. Отсюда со всей очевидностью вытекает вывод о необходимости подбора монитора с величи­ ной отношения /р/стт, близкой к аналогичному отношению для определяемых элементов. Однако при одновременном определе­ нии многих элементов с одним монитором это условие выпол­ нить практически невозможно. Поэтому метод одного монитора применим главным образом тогда, когда число определяемых компонентов мало, или поток нейтронов хорошо термализован (/р 0,01), или же его спектральный состав поддерживается с достаточно высокой стабильностью.'

Чтобы обойти ограничения, свойственные методу одного мо­ нитора, Декорте и др. [334] развили метод трех мониторов. Идея метода состоит в том, чтобы путем облучения и после­ дующего измерения активности трех элементов с различным от­ ношением /р/ат получить необходимые данные для расчета сред­ них величин / т и / Р. Зная последние значения, а также отно­

шения для всех определяемых элементов, по уравнению (11.18) не представляет труда рассчитать значения коэффици­ ентов ka для новых условий облучения. В качестве мониторов

вупомянутой работе предложено использовать Со, In и Аи. Применение метода внутреннего монитора позволяет более

точно учесть средний поток в пробе и в определенной степени контролировать эффект возмущения потока нейтронов веществом пробы. Можно полагать, что более эффективным средством в

последнем случае может оказаться метод нескольких монито­ ров.

Ряд исследователей [335—336] проводили активационный анализ некоторых эталонных проб с хорошо установленным содержанием определяемых компонентов, в результате чего по­ казано согласие получаемых результатов с сертификатными в пределах относительной погрешности 5—10%. Причем в каче­ стве эталонных были использованы пробы разного состава: сплавы, стали, некоторые породы и т. д.

Интересные результаты были получены при сравнении пра­ вильности и сходимости некоторых аналитических методов, ис­ пользуемых для определения малых концентраций элементов [337]. Эти исследования были проведены при участии лабо­ раторий нескольких стран и таким образом, чтобы по возмож­ ности воспроизвести условия рядовых анализов. Статистическая обработка полученных результатов позволила оценить величину относительной погрешности отдельного определения (при 95%-ном доверительном интервале) для каждого из исследован­ ных методов: а) эмиссионной спектрографии (40%); б) поляро­ графии (25%); в) нейтронного активационного анализа (20%); г) абсорбционной спектрофотометрии (10%).

Хотя эти данные в общем ориентировочные, так как они по­ лучены без учета влияния матрицы, тем не менее ясно, что ак­ тивационный анализ на тепловых нейтронах имеет хорошую точность по сравнению с другими методами анализа малых кон­ центраций. Если при этом учесть, что этот метод для многих элементов обладает высокой чувствительностью и не нуждается в поправке на холостой опыт, то становится очевидной принад­ лежность активационного анализа на тепловых нейтронах к наи­ более надежным и лучшим методам определения малых коли­ честв элементов.

Точность активационного анализа на быстрых нейтронах

Эта проблема рассматривается на примере определения кис­ лорода в различных объектах с использованием нейтронного ге­ нератора. Ввиду особого практического значения анализу кис­ лорода этим методом было уделено большое внимание. Обстоя­ тельно исследованы источники погрешности и разработаны ме­ тоды и системы для получения надежных результатов. Основ-

292