Применение спектрометрии: ядерная энергетика

 Дополнительную информацию  для данного применения может  дать использование масс- и хромато-масс-спектрометров  для органического анализа (Finnigan MAT 95 XP,  POLARIS Q,  TRACE DSQ, TEMPUS, LCQ), позволяющих  определять микропримеси органических  или элементо-органических соединений, а также масс-спектрометров для  анализа стабильных изотопов  легких элементов - C, H/D, N, O - (Finnigan  DELTA Plus ADVANTAGE и DELTA Plus XP).

 

5. Контроль окружающей  среды

 

Разумеется, и здесь невозможно обойтись без масс-спектрометрического  анализа. Влияние на окружающую среду - это попадание радионуклидов  и токсичных элементов в воздух, почву, воду, растения. Методы масс-спектрометрии, как никакие другие, способны определять содержание этих элементов в объектах окружающей среды на предельно низком уровне. Более того, определение  изотопных отношений элементов  в объектах окружающей среды позволяет  получить информацию об источнике загрязнения  и времени их попадания. В данном случае, опять, точность определения  изотопного состава, достоверность  и предельно высокая чувствительность являются определяющими. Приборы, предлагаемые Thermo Finnigan MAT, по всем этим трем характеристикам  не имеют себе равных в мире. Например, присутствие технеция в грунтовых, поверхностных водах или в  грунте свидетельствует об утечках  ядерных отходов. Ни один другой прибор кроме ELEMENT2  не способен определить технеций на уровне ppq (10-15 г). Это же относится к нептунию, америцию и  другим элементам, которые могут  присутствовать в ядерных отходах. Также ни один другой прибор кроме  ТИМС TRITON TI не способен измерить состав минорных изотопов урана , , с необходимой точностью на предельно низких концентрациях в объектах окружающей среды. Существует множество задач анализа объектов окружающей среды, связанных с ядерной безопасностью окружающей среды. Только один показательный пример. Производимые постояно с 1986 года измерения содержания стронция в годовых кольцах деревьев в Англии позволяют проводить оценку диссипации окружающей средой выброса радионуклидов в момент Чернобыльской аварии. Выполнение такого анализа по силу только методу ИСП/МС.

 

6. Контроль воздействия  расщепляющихся материалов на  живые  организмы

 

Люди, работающие на ядерных производствах, животные, проживающие на территориях, прилегающих к соответствующим  предприятиям, могут подвергаться воздействию  ядерных материалов в ничтожных  количествах. Однако, и эти ничтожные  количества способны нанести непоправимый вред здоровью или наследственности. Выявление присутствия расщепляющихся материалов в живых организмах представляет собой сложнейшую задачу не только по той причине, что необходимо добиваться высочайшей чувствительности, но и  анализировать их в присутствии  сложнейших биологических матриц. Решение  такой задачи под силу только самому высококлассному оборудованию, характеризующемуся не только предельной чувствительностью, но и исключительной селективностью. Масс-спектрометры высокого разрешения (NEPTUNE, ELEMENT2, TRITON TI) позволяют решать все эти задачи с успехом. Как и в других случаях, не только элементный, но и изотопный состав является важнейшим показателем источника попадания радионуклидов или техногенных элементов в организм человека, животных или продукты питания. Эта информация имеет первостепенное значение для оценки безопасности технологии, чистоты производства и хранения материалов, равно как и для выяснения механизмов появления загрязнений, их токсичности, воздействия на живые организмы и способов борьбы с ними.

 

 

 

 

 

 

 

 

Спектрометр ELEMENT2

 

Масс-спектрометр высокого разрешения с ионизацией в индуктивно-связанной  плазме для элементного и изотопного анализа

Аналитические параметры:

Чувствительность (с  концентрическим распылителем)		1 ×  отсчетов в секунду (cps) на ppm In
Мощность детектирования		< 1 ppq для неинтерферирующих  элементов
Динамический диапазон		линейность > при автоматической калибровке усиления
Разрешение по массам		300, 4000, 10,000 (10%, эквивалентно 5% высоте) = 600, 8000, 20,000 (FWHM)
Стабильность сигнала		лучше чем 1% за 10 минут лучше чем 2% за 1 час
Cкорость сканирования (магнитом)		m/z 23 -> 240 -> 23 меньше чем за 355 мс
Cкорость сканирования (электростатикой)	1 мс на прыжок между  массами, независимо от диапазона  масс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В настоящее время в 30 странах  мира эксплуатируется 430 атомных электростанций, причем ядерная энергетика производит 16% всей электроэнергии. Безопасность таких ядерных установок имеет  первостепенное значение. Каждый аспект АЭС должен тщательно контролироваться и рассматриваться с целью  обеспечения безопасности на каждом этапе. Эти аспекты включают проектирование, сооружение, ввод в эксплуатацию, пробную  эксплуатацию, промышленную эксплуатацию, ремонт и техническое обслуживание, модернизацию станции, дозиметрический  контроль персонала, обращение с  радиоактивными отходами и, в конечном итоге, снятие с эксплуатации.

Поэтому  спектрометрия – один из важных разделов физики, играющий одну из важных ролей в ядерной энергетике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e094.htm
2. http://www.textronica.com/aplicate/isotop/nuclear_ms.html
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Масс-спектрометрия#.D0.9F.D1.80.D0.B8.D0.BC.D0.B5.D1.87.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.8F
4. Методы ядерной спектрометрии / Н. Г. Волков, В. А. Христофоров, Н. П. Ушаков – М.:Энергоатомиздат, 1990. – 256с.