154359. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés ásványi nyersanyagok szilicium- és alumínium-tartalmának meghatározására neutronaktiválásos analízissel

3 154359 4 alatt az egyéb radioaktív izotópok termelésének zavaró hatása minimálisra szoruljon. Nagytisztaságú anyagok mikro-szennyeződéseinek aktivációs elemzésére eredményesen alkalmazhatók a fenti elvek értelmében a különböző részecskegyorsítók, (pl. Van de Graaff) neutrongenerátorok, neutronmultiplikátorok. Az aktiválásos analitika szempontjából legismertebb aktiváló eszköz az atomreaktor, mely a vegyes neutronenergia és magas fluxus miatt általában csak az aktív termékek kémiai nedves elválasztásával képes ezt a nagyérzékenységű analitikai eljárást biztosítani. Jelen találmányunk azon a felismerésen alapszik, hogy az ipariszintű elemzéshez az ásványi nyersanyagban, pl. bauxitban levő szilicium- és alumínium-tartalom meghatározásához az eddig használt igen költséges, bonyolult, helyhezkötött, fentiekben említett berendezések helyett, olyan egyszerű, könnyen mozgatható, zárt radioaktív neutronforrást használhatunk, mely hosszú felezési idejű és így gyakorlatilag korlátlan ideig szolgáltat állandó neutronfluxust, minden beavatkozás és kezelési költség nélkül. Neutroneiiergiiája a találmány szerint kialakított aktiválótérben, a szilicium- és alumínium-meghatározása szempontjából optimálisra állítható és az aktiváló javasolt telepítésével sem sugárvédelmi, sem szakmai felkészültséget a kezelőszemélyzettől nem igényel. Azokat az előnyöket, amelyeket a zárt neutronforrások a főkomponensek roncsolásmentes meghatározása szempontjából mutatnak, már korábban is megpróbálták kihasználni. Közlemények jelentek meg laboratóriumi vizsgálatokról, amelyek azonban nem elégítették ki az üzemi igényeket. Rövid felezési idejű alfasugárzóval készített neutronforrásokat (Po—Be, Tj/2

= = 138 nap) alkalmaztak és így a mérési eredmények állandó korrigálásra szorultak. Nem oldották meg a szilicium és alumínium egyidejű meghatározását sem, mivel aktiváló berendezésük csak manuális beavatkozás útján volt átalakítható, külön a szilicium és külön az alumínium meghatározás szempontjából optimális neutronenergia szolgáltatására. A neutronfluxust a manuális beavatkozások miatt alacsony szinten kellett tartani és ezért nagy volt a vizsgálandó anyag mennyisége. Az aktiváló és mérőrendszer között a mintákat kézzel továbbították, mely legalább egy percet vett igénybe. Ezért nagyságrenddel nagyobb volt az aktiválási veszteségük és alacsonyabb volt a mérési pontosságuk. Ismeretes ugyanis, hogy az aktiválás befejezése után a felezési időtől függően exponenciálisan csökken a minta aktivitása. A szóbanlevő feladatnál az egy perc alatt történő mintaáthelyezés következtében az aktív termék 75%-ra csökken. A mérési eredmények értékelésénél az aktív termékek gammasugárenergia meghatározására támaszkodtak, ezért üzemi szempontból kedvezőtlen, bonyolult elektronikus műszereket kellett alkalmazniuk. A két ízben történő aktiválás az analízis idejét nagymértékben megnövelte és így az eljárás nem volt versenyképes a korszerű, nedves, kémiai expressz analízisekkel. A mérési eredményekből külön számították ki a szilicium és külön az 5 alumínium koncentráció értékét, így sem a dokumentálás, sem pedig az automatizált üzemi feldolgozás vezérléséhez szükséges elektromos jeleket nem tudták biztosítani. A találmány célja a fenti hiányosságok ki-10 küszöbölésén kívül az, hogy az ipari üzemek céljaira alkalmas eljárást és az üzem helyszínén alkalmazható berendezést hozzon létre. A találmány szerinti berendezés tehát a termelő üzemen belül helyezhető el és néhány !5 , perc alatt az üzem részére pontos és megbízható mérési eredményeket tud szolgáltatni, melynek alapján az automatizált üzem vezérlése közvetlen megtörténhet. Jelen találmány szerinti mérési eljárásnál és 20 berendezésnél a neutronforrásban hosszú felezési idejű, mesterséges alfasugárzót alkalma^ zunk, így a mérőrendszer eredményeinek időbeli korrigálására nincs szükség. Az adott neutronforrást az aktiválótérben célszerűen úgy 25 helyezzük el, hogy a szilicium és alumínium optimális aktiválását egyidejűleg .elvégezhetjük, manuális beavatkozás nélkül. Az aktiválótérben a neutronforrást külön kezelni nem kell, így a neutronfluxus az ipari igények által meghatá-30 rozott pontosság figyelembevételével választható meg. A minta mozgatását csőpostarendszerhez hasonló pneumatikus szállítóberendezéssel végezzük. Ennek segítségével a hasznos aktivitást teljes mértékben ki tudjuk használni, 35 mert a mintát az aktiválótérből a mérőtérbe 2 másodperc alatt át tudjuk szállítani. Az aktív termék 99%-« a mérési rendszerben hasznosítható és az analizálás érzékenysége az ipari igényeket messzemenően kielégíti. 40 Találmányunk további jellemzője, hogy egyszerű integrálásos impulzusszámlálást alkalmazunk, melynek alapján elektromos úton meghatározzuk a szilicium és alumínium súlyszázalékát és ezeket kinyomtatva dokumentáljuk. Az 45 így kapott eredményeket az üzemi gyártástechnológia automatikájának vezérlésére is alkalmassá tesszük. A találmány szerinti berendezés különös előnye, hogy az aktiválótér teljes műszaki sugár-50 védelem mögött van és miután a mintákat csőpostarendszer szállítja, nagy neutronfluxust nyújtó és hosszú felezési idejű radioaktív neutronforrások használata lehetővé válik még abban az esetben is, ha a neutronhozammal egy-55 idejűleg jelentős gammasugárzás lépne fel. Ilyen hosszú felezési idejű neutronforrást biztosít a Pu—Be (Ti/, = 24 300 év), vagy Am—Be (Ti/2 = 470 év). A találmány szerinti mérési eljárás alapja az 60 az empirikus megfigyelés, hogy a radioaktív neutronforrások hatásának kitett ásványi nyersanyagokban a folytonos neutronenergia spektrum eredményeként, helyesen megválasztott aktiválási idő mellett, csak az alábbi magreak-65 ciók dominálnak: 2