Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛОВ
СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛОВ

СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к радиационным методам обработки минералов с целью повышения их ювелирной ценности. Предлагаемый способ позволяет уменьшить наведенную активность образцов, обусловленную тепловыми и резонансными нейтронами, которые образуются в рабочем объеме за счет замедления быстрых нейтронов. Сущность изобретения: тепловые нейтроны частично отфильтровываются с помощью кадмиевой фольги, которой оборачивают контейнер. Контейнер заполняется веществом или смесью веществ, поглощающих тепловые и резонансные нейтроны, например бор, кадмий, бор-индий, кадмий-тантал, кадмий-индий и т.д. Затем размещают в нем минералы, причем соотношение предлагаемых веществ в смеси и плотность заполнения ею контейнера рассчитывают из условия, чтобы в момент облучения в контейнере отношение потока быстрых нейтронов к потоку тепловых нейтронов было больше или равно 10.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2104770
Класс(ы) патента: B01J19/08, C30B33/04, G21G1/10
Номер заявки: 96111306/25
Дата подачи заявки: 04.06.1996
Дата публикации: 20.02.1998
Заявитель(и): Петербургский институт ядерной физики им.Б.П.Константинова РАН; Коноплев Кир Александрович; Орлов Сергей Петрович; Чмшкян Донг Владимирович
Автор(ы): Коноплев К.А.; Орлов С.П.; Чмшкян Д.В.
Патентообладатель(и): Петербургский институт ядерной физики им.Б.П.Константинова РАН; Коноплев Кир Александрович; Орлов Сергей Петрович; Чмшкян Донг Владимирович
Описание изобретения: Изобретение относится к радиационным методам обработки минералов с целью изменения их окраски, устранения дефектов и т.д. (с целью повышения их ювелирной ценности).
Известен способ обработки минералов и драгоценных камней с помощью ускоренных электронов с энергией от 3 до 45 МэВ с интегральной дозой от 1·1016 до 1·1018 электрон/см2 при температуре от 80oC до 350oC (DE, N 2910520, кл. C 04B 41/00, 1982).
Известен способ изменения окраски минералов в реакторе действием нейтронного и сопутствующего ему гамма-излучения. Облучение производится быстрыми нейтронами с энергией не ниже 0,5 МэВ при интегральной дозе облучения 5·1015 - 1·1018 нейтрон/см2 и при интегральной дозе гамма-облучения 5·106 -1·109 рентген при температуре не выше 300oC. В качестве фильтра тепловых нейтронов используется кадмиевая фольга (DE, N 2934944, кл. C 04B 41/00, 1982).
Известен также способ облучения минералов в реакторе в потоке быстрых нейтронов с энергией не ниже 0,5 МэВ при интегральной дозе от 5·1015 - 1·1018 и интегральной дозе гамма-излучения 5·105 -1·109 рентген. Тепловые нейтроны, присутствующие в спектре потока ядерного реактора, отфильтровывают с помощью кадмиевой фольги (NL, N 172467, кл. C 30 B 33/00, 1987).
Наиболее близким к заявляемому является способ облучения минералов нейтронным и гамма-излучением реактора (SU, N 601855, кл. B 01J 19/08, 1983). Способ заключается в том, что используют для оптимизации характеристик получаемого изделия быстрые нейтроны с энергией не менее 2 МэВ ори интегральных потоках нейтронного излучения 5·1015 - 5·1018 нейтрон/см2 и интегральных дозах гамма-излучения 5·106 - 5·109 рентген. Тепловые нейтроны частично отфильтровывались с помощью кадмиевой фольги, окраска минералов, облученных таким способом, оказалась устойчивой к световому и тепловому воздействию.
Однако все описанные выше способы требует длительного высвечивания для устранения наведенной активности.
Предлагаемый в качестве изобретения способ позволяет уменьшить наведенную активность образцов, обусловленную тепловыми и резонансными нейтронами, образующимися за счет замедления быстрых нейтронов в рабочем объеме. Для этого в способе облучения минералов в нейтронном потоке реактора, когда тепловые нейтроны частично отфильтровываются с помощью кадмиевой фольги, согласно заявляемому изобретению предлагается следующее.
Емкость (или контейнер), в которую помещены облучаемые минералы, заполняют веществом или смесью веществ, поглощающих тепловые и резонансные нейтроны, например бор-индий, кадмий-тантал, кадмий-индий, причем соотношение указанных веществ в смеси и плотность заполнения ею контейнера рассчитывают таким образом, что в момент облучения в контейнере должно быть соблюдено условие

где Φб.н. - поток быстрых нейтронов с энергией выше 1 МэВ;
Φт.н. - поток тепловых нейтронов.
Такая совокупность признаков, как было установлено экспериментальным путем, позволяет уменьшить наведенную активность после двухнедельной выдержки до ≅ 74 Бк/г, что по нормам МАГАТЭ не представляет радиационной опасности.
Поскольку материалы, как правило, содержат активируемые примеси и их наведенная активность пропорциональна потоку тепловых нейтронов, а для получения желаемой окраски минерала необходимо облучить их флюенсом быстрых нейтронов не менее 1018 н/см2, т.к. в ядерном реакторе соотношение быстрых нейтронов к тепловым 1, то минералы при таком облучении получат такой же флюенс тепловых нейтронов, что приводит к наведенной активности 1000 Бк/г, что не допустимо. Облучаемый контейнер с минералами имеет некоторый объем, и его экранирование поглощающим тепловые нейтроны материалом, например, кадмием в качестве фильтра тепловых нейтронов (который используется в рассмотренных выше аналогах и прототипе), не обеспечивает необходимое соотношение между быстрыми и тепловыми нейтронами ввиду генерации тепловых нейтронов внутри контейнера за счет замедления быстрых нейтронов.
Экспериментальным путем было установлено такое соотношение потока быстрых нейтронов к потоку тепловых нейтронов внутри контейнера в момент облучения, при котором осуществляется устранение различных дефектов в минералах, улучшение их окраски, а наведенная активность уменьшается на порядок. Для этой цели могут быть использованы известные поглотители тепловых и резонансных нейтронов, например бор, индий, тантал и т.д., а также их смеси.
Плотность заполнения контейнера поглощающими веществами рассчитывается в каждом конкретном случае (исходя из веса минералов потока нейтронов в месте облучения и т.д.), но при этом должно быть соблюдено условие, чтобы в контейнере в момент облучения

Возможность осуществления способа подтверждается следующими примерами.
1. Топазы были помещены в контейнер объемом 100 см3, экранированный кадмием, заполненный 185 г минералов и 20 г карбида бора (ρ = 0,2 г/см3). Это по расчетам обеспечивает в контейнере в момент облучения соотношение Φб.н.т.н. = 12. Контейнер был облучен в канале реактора, за 15 ч облучения флюенс нейтронов (с энергией выше 1 МэВ) составил 3,9·1018 н/см2. После двухнедельной выдержки активность топазов составила 47 Бк/г . После облучения минералы приобрели темно-голубую окраску.
2. Топазы были помещены в контейнер объемом 100 см3, экранированный кадмием, заполненный 185 г минералов, 20 г индия и 20 г карбида бора. Это по расчетам обеспечивает в контейнере в момент облучения соотношение Φб.н.т.н. = 25. Контейнер был облучен до флюенса нейтронов (с энергией выше 1 МэВ) 2,7·1018 н/см2. После двухнедельной выдержки активность топазов составила 8 Бк /г. После облучения минералы приобрели темно-голубую окраску.
Формула изобретения: Способ облучения минералов в нейтронном потоке реактора в контейнере, отличающийся тем, что в контейнер, в котором размещены облучаемые минералы, помещают также вещество или смесь веществ, содержащих элементы, поглощающие тепловые и резонансные нейтроны, причем соотношение указанных веществ и плотность заполнения ими контейнера рассчитывают так, чтобы в момент облучения минералов в контейнере отношение потока быстрых нейтронов к потоку тепловых нейтронов должно быть больше или равно 10.