Összetett minták belső részleteinek vizsgálata Prompt-Gamma Aktivációs Analízissel

(A nukleáris analitika multidiszciplináris alkalmazása)

Révay Zsolt, Belgya Tamás, Szentmiklósi László, Kis Zoltán,

Kasztovszky Zsolt

Nukleáris Kutatások Osztálya

A Nukleáris Kutatások Osztálya• Korábbi Magfizikai Osztály

Magreakció csoportja– Vezetője: Molnár Gábor (†2004)– A csoport eredeti profilja

• Rugalmatlan neutronszórás

• Nagy energiás gamma-spektroszkópia

• NKO profilja– Hidegneutronos (n,γ)-reakció

vizsgálata– Vezetője: Belgya Tamás– Alapkutatás, módszerfejlesztés,

alkalmazás

Molnár Gábor1947-2004

PGAA módszer• Sugárzásos neutronbefogás, azaz (n,γ) reakció analitikai

alkalmazása• Elvileg minden elem minden izotópja vizsgálható vele• A neutronok és a gamma-sugárzás nagy

áthatolóképessége miatt– A besugárzott mintarész átlagösszetételét adja– Mintaelőkészítést nem igényel (roncsolásmentes)

Prompt-Gamma Aktivációs Analitika Budapesten

• 1996 első mérések• 1997—2000 PGAA adatkönyvtár

(termikus), első alkalmazások• 2001 hidegneutron-nyaláb• 2004 Kézikönyv• 2005—2009 módszerfejlesztés

– In situ PGAA– Neutrontomográfia– ...

Budapesti Kutatóreaktor

10 MW (hűtőközeg és moderátor: H2O)

cseppfolyós H2 hidegneutron-forrás

PGAA detektorrendszer és az új mintaváltó

Összetett minták belső részleteinek vizsgálata

1. In situ PGAA katalitikus reakciók vizsgálatára

2. Hasadóanyag kimutatása vastag sugárvédelmi tok belsejében

3. PGAI-NT– Régészeti tárgyak vizsgálata– Elrejtett nukleáris anyagok kimutatása

1. In situ PGAA

Berlini Fritz Haber Intézettel közösen (Teschner Detre, Robert Schlögl, Borsodi János)

• Katalitikus reaktorban: alkinek hidrogénezése Pd-on– PGAA – Neutronradiográfia

Reaktor PGAA spektruma

10

100

1000

10000

100000

500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

Gamma-Ray Enegy (keV)

Co

un

ts

0

500

1000

1500

610 615 620 0

100

200

300

400

2210 2215 2220 2225 2230

AlPd H

In situ PGAA eredmények• Próbamérés

– 1,6 kg Al ház – 3 g kerámia reaktorcső– 100 mg Pd– 50—200 μg H

• Kísérlet– 2 g reaktorcső– 100mg SiC + 7 mg Pd– 5—50 μg H

• A mérések segítségével a reakciómechanizmust tisztázni lehetett (Science, Anal. Chem., Angewandte Chemie, TudásMédia TV report, ...)

H kimutatási határ: 5 μg!!

2. Hasadóanyag kimutatása sugárvédelmi tok belsejében

(OAH, NAÜ támogatásával)

Urán spektruma ólomtokban

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Energia (keV)

Be

üté

szám

(cp

s)

Pb

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Energia (keV)

Be

üté

szá

m (

cp

s)

U/10

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Energy (keV)

cou

nt

rate

(cp

s)

Pb

U in Pb

U/10

3.1. PGAA és Neutronradiográfia kombinálása

Belső részletek külön-külön elemezhetők

3.2. PGAI-NT régészeti alkalmazása

VI. sz.-i frank (?) fibula (Kölked, Nyugat-Magyarország)

fotó neutronradiogram

Elemtérképek (fibula másolatáról)

n-radiogram Fe térkép Cu térkép

Köszönetnyilvánítás

• OTKA

• NKTH (NAP VENEUS)

• OAH

• IAEA (CRP-k)

• EU FP6 (ANCIENT CHARM)