Выбор радиоактивного трассера

Выбор радиоактивного трассера

1.1.           Состояние

Физическое или химическое состояние трассера определяется изученными ранее процессами. Трассер должен действовать сходным способом, как физически, так и химически, как и  изучаемый материал. Например, жидкий трассер не подходит для потока пудры.   Также, если изучаемый материал – это летучее вещество при температуре прохождения процесса, трассер должен обладать такой же летучестью.

1.2.           Изотоп

Другие особенности трассера, которые должны учитываться, связаны с радиоактивностью. Трассер должен обладать такими радиоактивными свойствами, которые могут быть легко обнаружены и минимизируют радиологическую опасность для операторов, населения и окружающей среды.

1.2.1.    Излучаемая радиация

Если трассер используется для авто-радиографии, высокоэнергетические бета излучатели, такие как Фосфор-32 ( энергия бета излучения — 1.7 МэВ, период полураспада — 14 дней) может быть первым выбором.

Если пробы берутся для анализа, могут использоваться как бета так и гамма излучатели.  В этом случае, такие факторы как состояние трассера, радиологическая токсичность и период полураспада, могут быть более важными, чем вид излучения. Метод измерения далее определяться видом и энергией излучаемой трассером  радиации.

Там, где трассер должен быть наблюдаем извне оборудования технологической системы, радиоизотоп в трассере должен быть гамма излучающим. Обычно высокоэнергетические гамма излучатели требуются для того, чтобы обеспечить проникновение радиации через металл оборудования и его последующее детектирование.  Типичные трассеры, используемые для этой цели содержат  Бром-82 (энергия излучения 0.6 и 1.5 МэВ) или газ Криптон-85 ( энергия гамма излучения от дочернего  Rb-85m — 0.5 МэВ)

1.2.2.    Период полураспад

Период полураспада радиоизотопного трассера должен быть достаточно большим для того, чтобы позволить его определение в течении всего периода изучения, но достаточно коротким для того, чтобы не предоставлять радиологической опасности. В некоторых случаях, например, при мониторинге водных масс тестирование может осуществляться в течение нескольких месяцев. Напротив изучение интенсивности водных потоков требует использование изотопа в течение короткого времени.  Короткоживущие изотопы, такие как Барий -137m ( с периодом полураспада в 2.6 минуты и энергией гамма излучения — 0.662MeV)  может быть использован в данном случае.

1.2.3.    Радиотоксичность

Радиотоксичность радиоизотопа в трассере должна быть как можно более низкой. Радиотоксичность радиоизотопа является показателем потенциального вреда, который он может причинить при попадании в тело человека.  Показателями радиотоксичности радионуклида являются ПГП или его дозовый коэффициент на единицу активности.


ПГП (Бк) для лиц из населения равен  0.001 Зв разделённому на
дозовый коэффициент на единицу активности (Зв Бк-1).Где это возможно должен использоваться радиоизотоп с наиболее высоким показателем ПГП и наиболее низким дозовым коэффициентом на единицу активности.

 

Как правило, альфа излучающие радиоизотопы не используются как радиотрассеры из-за из высокой радиотоксичности.

1.2.4.    Активность

Активность радиоизотопа должна удерживаться на как можно более низком уровне для минимизации радиологической опасности и сокращении проблемы отходов. Требуемое  количество радиоактивности может быть достигнуто благодаря использованию эффективных методов измерения и оценивается с учетом радиоактивного распада и других потерь радиоизотопа в системе  за время интересующее время.

1.2.5.    Производство изотопов

Важно осознать, как производятся изотопы, используемые в виде трассера, особенно с учетом их периода полураспада. Необходима ли их транспортировка к месту использования или они могут производиться непосредственно на месте?

Некоторые радиоактивные трассеры производятся специально в ядерном реакторе. Примером этого является активация  катализатора. Для изучения слоёв катализатора используют недолго живущий высокоэнергетический гамма излучающий газ Аргон-41 который производится реактором. Таким же образом производятся и многие другие коммерчески используемые радиоизотопные трассеры. Одной из полезных линий трассеров являются трассеры с коротким периодом полураспада, являющиеся дочерними продуктами радионуклидов с большими периодами полураспада. Многие из родительских изотопов могут быть химически связаны с ионно-обменными смолами (Рисунок 4). Когда соответствующий раствор проходит через  смолу дочерний радионуклид вымывается в раствор, который может использоваться затем как трассер. Этот вид системы обычно называется радиоизотопным генератором и «коровой»,  и схож с аналогичными устройствами, которые используются в медицине.

Преимущества использования радиоизотопных генераторов, состоят в их хорошей защищенности, компактности, легкости транспортировки. С их использованием, изотоп с коротким периодом полураспада используемый в качестве трассера может быть транспортирован на большие расстояния. Большим преимуществом является так же то, что система на их основе может быть непосредственно связана  с основным производственным оборудованием и сделана совершенно закрытой, обеспечивая высокий уровень безопасности.