Θεωρητικός και πειραματικός προσδιορισμός πεδίων ραδιενέργειας με εφαρμογή στην βιομηχανία ανακύκλωσης παλαιών μετάλλων

Abstract

The objective of the present study is the determination of minimum detectable activities (MDA) of various radionuclides in scrap metal loads and the definition of the worst detection position in each case (radionuclide scrap metal density). Therefore a comparison of simulations and measurements with a scrap load with an embedded source and a well simulated HPGe detector was conducted in order to determine whether a simulation of scrap metal is pragmatic. Subsequently the radiation portal monitors that scan scrap loads at the factory entrance were modeled. The model was validated through comparison of both response and spectral measurements with analogous simulations. This model was tested for a load portal monitor geometry using measurements taken with homogenous loads and scrap metal loads. After validating the model for the aforementioned geometry the MDA values of various radionuclides (¹³⁷Cs, ⁶⁰Co, ¹⁹²Ιr) were computed for different scrap metal densities using the radiation portal monitor’s alarm algorithm. Furthermore, the worst detection position was determined in each case In conclusion the simulated model is adequate for more homogenous scrap types and can be used to determine MDA values for various geometries and nuclides.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι ο καθορισμός ελάχιστων ανιχνεύσιμων ενεργοτήτων σε σκραπ (μέταλλο προς ανακύκλωση) για διάφορα ραδιονουκλίδια και διάφορους τύπους και πυκνότητες σκραπ καθώς και ο προσδιορισμός της χειρότερης θέσης ανίχνευσης ανά περίπτωση (ραδιονουκλίδιο πυκνότητα σκραπ). Για την επίτευξη του στόχου αρχικά πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε φορτίο σκραπ με εισηγμένη ραδιενεργή πηγή και ανιχνευτή HPGe ο οποίος είχε προσομοιωθεί επιτυχώς. Οι μετρήσεις συγκρίθηκαν με αντίστοιχες προσομοιώσεις ώστε να διαπιστωθεί κατά πόσο είναι ρεαλιστική η προσομοίωση του σκραπ. Έπειτα δημιουργήθηκε ένα μοντέλο των πυλών ελέγχου ραδιενέργειας που είναι εγκατεστημένες στις βιομηχανίες ανακύκλωσης παλαιών μετάλλων το οποίο επικυρώθηκε από μετρήσεις απόκρισης και φασματοσκοπίας. Με το μοντέλο αυτό ελέγχθηκε κατά πόσο είναι ρεαλιστική η προσομοίωση της γεωμετρίας πύλης ελέγχου φορτίου για ομογενή φορτία και φορτία διαφόρων τύπων σκραπ. Μετά τον έλεγχο το μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό ελάχιστων ανιχνεύσιμων ενεργοτήτων για διάφορες πηγές (¹³⁷Cs, ⁶⁰Co, ¹⁹²Ιr) και πυκνότητες σκραπ βάσει του αλγορίθμου συναγερμού της πύλης ελέγχου. Επιπλέον προσδιορίστηκαν και οι θέσεις χειρότερης ανίχνευσης για τα νουκλίδια αυτά. Συμπερασματικά, οι προσομοιώσεις είναι ορθές για πιο ομογενείς τύπους σκραπ και το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό ελάχιστων ανιχνεύσιμων ενεργοτήτων για διάφορες γεωμετρίες.