DETERMINATION OF IMPURITIES IN LEAD AND
ALUMINIUM SAMPLES USED IN IRRADIATION
PROCESSES IN THE NUCLEAR REACTOR *

ABDEL-FATTAH, A.A., SANAD, W.A., ALLAN, K.F.
and EL-KOLALY, M.T.

Nuclear Chemistry Department, Hot Laboratories Centre,
Atomic Energy Authority, Cairo, Egypt.

Key words: Instrumental neutron activation analysis (INAA),
Lead, Aluminium, Irradiation.

تعيين العناصر المختلفة فى عينات الرصاص والألومنيوم المستخدمة
فى عمليات التشعيع فى المفاعل النووى

علاء الدين عبد الفتاح مصطفى عبد الفتاح  و وفاء عبد العزيز سند 
و كرم فتوحى علان و محمد طه حسين القللى

خلاصـة

يهدف هذا البحث إلى المساهمة فى حل مشكلة من أكبر مشاكل التشعيع النيترونى فى المفاعل النووى وهى ارتفاع المستويات الإشعاعية للعينات المشععة فى المفاعل بدرجة كبيرة وخطيرة، لذا ركزت هذه الدراسة فى البحث عن مصدر هذه المستويات الإشعاعية العالية الناتجة بعد التشعيع للحفاظ على العناصر البشرية العاملة فى هذا المجال أولا وكذلك البيئة المحيطـة لذلك تم استخدام طريقة التحليل بالتنشيط النيترونى غير الإتلافى فى مفاعل مصر البحثى الأول لمعرفة العناصر المختلفة وتقدير مستوياتها الإشعاعية الموجودة فى أربعة عينات لأربعة مواد تستخدم بصورة أساسية فى عمليات التشعيع. تمثل العينة الأولى مادة الرصاص المستخدمة كثقل لغمر علبة التشعيع الخارجية فى الماء من أجل التبريد. العينتان الثانية والثالثة تمثلان النوع الجديد والنوع القديم على الترتيب من مادة الألومنيوم المستخدمتان كعلب داخلية للتشعيع. العينة الرابعة تمثل مادة الألومنيوم المستخدمة كعلبة تشعيع خارجية. وبالتحليل وجد أن جميع العينات تحتوى على عدد كبير ومتنوع من العناصر ذات المستويات الإشعاعية المختلفة ومن الطبيعي أن تؤدى هذه العناصر إلى رفع المستويات الإشعاعية والعينات الأصلية الموجودة بداخلها عند خروجها من المفاعل بعد التشعيع . وقد وجد أن عينة الرصاص قد تميزت بأعلى مستوى إشعاعى بالنسبة لبقية العينات وقد تم تفسير ذلك بأن وجود قطعة الرصاص مغمورة فى الماء أثناء عملية التشعيع  يتيح أفضل الظروف لتفاعل النيترونات ذات الطاقات المختلفة معها حيث يمثل الماء وسط فعال لتبريد وتهدئة النيترونات مما يؤدى لرفع المستوى الإشعاعى لها عند نهاية فترة التشعيع ويتمثل ذلك فى احتواء عينة الرصاص على مستويات إشعاعية عالية جداً من نظائر الصوديوم والبوتاسيوم ذات الطاقات الإشعاعية الكبيرة بصفة خاصة بالإضافة الى نظائر الكادميوم والنيكل والأنتيمون ذات فترات نصف العمر الطويلة نسبياً بالإضافة للكثير من النظائر الأخرى ذات الطاقات الإشعاعية وفترات نصف العمر المختلفة.

وبناءا على ما تقدم، توصى الدراسة بضرورة استخدام مواد ذات درجة نقاوة عالية جدا أو البحث عن بدائل لهذه المواد يمكن أن تستخدم فى عمليات التشعيع بالمفاعل وخاصة الرصاص الذى يفضل استبداله بمادة أخرى  أو استخدام طرق أخرى لتبريد العينات بدونه. ويجب مراعاة الحذر الشديد وقواعد الوقاية والآمان النووى عند التعامل مع العينات الخارجة من المفاعل بإعطائها فترة التبريد الكافية بعد تشعيعها نظراً للخطورة الإشعاعية لعبوات الألومنيوم التى تحتوى على هذه العينات وكذلك تصريف مخلفات هذه العبوات والعينات بطريقة آمنة على البشر والبيئة. وقد تم اقتراح برنامج لفصل العناصر المكتشفة بهذه العينات كيميائياً وذلك لإمكانية الاستفادة منها أو تصريفها تصريفاً آمناً على الإنسان والبيئة.

وبذلك نكون قد أسهمنا بدرجة ما من خلال هذا البحث فى حل مشكلة من أخطر مشاكل التشعيع بالمفاعل النووى التى تواجه العاملين بالمفاعل والباحثين المتعاملين مع هذه المواد الخطرة على الإنسان والبيئة .

ABSTRACT

Non-destructive instrumental neutron activation analysis (INAA) has been exploited for studying the elemental composition of one lead and three aluminium samples used in the irradiation processes in the Egyptian nuclear reactor; ETRR-1 (Pb is used as a gravitational mass for diving the aluminium cans in cooling water during irradiation and enclosed in the outer Al can, two Al samples as inner irradiation cans and one Al sample as outer irradiation can). The induced radioactivities of the detected elements were measured using the computerized multi-channel analyzer connected with a high purity Co-axial germanium detector. It was found that lead sample gave the highest radioactivity levels after irradiation with respect to other samples. This observation was explained by the cooling and moderating effects caused by water, in which Pb sample was dived, on the neutrons of irradiation which facilitates the nuclear reaction with Pb. The relevant nuclear data has been tabulated. The SD's of the measured activities has been provided. Moreover, a group separation scheme (flow chart) has been suggested for the detected elements. The study aims to investigate the radioactive hazards of these materials used in the irradiation processes in the reactor in order to achieve the efficient protection from their radiations and to attain the safe disposal and treatment of their radioactive wastes.