ВИЗНАЧЕННЯ ІЗОТОПНОГО ВІДНОШЕННЯ ¹⁰B/¹¹B ТА КОНЦЕНТРАЦІЇ БОРУ В НЕРЖАВІЮЧІЙ СТАЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ ICP MS
Анотація
Великий переріз поглинання теплових нейтронів ізотопом 10B дозволяє використовувати бор у якості поглинача нейтронів для контролю реактивності в ядерних реакторах. Інформація про точне значення як ізотопного складу, так і концентрації бору в нейтронпоглинаючому матеріалі є дуже важливою, адже ступінь регулювання реактивності залежить від кількості 10B. В роботі проведено серію експериментів з визначення концентрації бору та його ізотопного відношення в зразках корозійностійкої хромонікелевої неіржавіючої сталі, яка використовується як матеріал поглинаючих стрижнів системи управління та захисту ядерного реактора. Дослідження виконано з використанням мас-спектрометра з індуктивно-зв’язаною плазмою на 5 зразках неіржавіючої сталі з сертифікованим значенням масової частки бору.
Для визначення ізотопного відношення 10B/11B використовувався метод зовнішнього стандарту. В якості зовнішнього стандарту використовувався спеціалізований багатокомпонентний калібрувальний розчин ICP-MS-68A Standard з природним співвідношенням ізотопів 10B:11B = 19.9:80.1. Для визначення концентрації бору в сталі використовувався метод ізотопного розбавлення (метод внутрішнього стандарту). До невідомого за вмістом бору зразка з природнім співвідношенням його ізотопів додавали відому кількість індикатора з іншим ізотопним відношенням. У якості індикатора використовували порошок елементарного аморфного бору зі співвідношенням ізотопів 10B:11B = 95.0:5.0. Запропоновані методи дозволяють визначити ізотопне відношення та концентрацію бору в зразку вимірюючи лише ізотопи 10B та 11B. Отрмані в роботі значення порівнювались з паспортними даними, представленими виробником. У межах невизначеності вимірювань дані співпадають, що може свідчити про надійність запропонованих методів для визначення ізотопного співвідношення та вмісту бору в зразках сталі.
Завантаження
Посилання
J.A. Evans, M.D. DeHart, K.D.Weaver, et al., Nucl. Eng. and Des. 391, 111726 (2022). https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2022.111726
L. Desgranges, J.M. Escleine, P. Bienvenu, et al., Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 432, 42 (2017). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.07.011
C. Subramanian, A.K. Suri, and T.S.R. Ch Murthy, BARC Newsletter, 313, 42, (2010). https://inis.iaea.org/records/wb5s0-j1n27
G.L. Foster, H.R. Marschall, and M.R. Palmer, Boron Isotope Analysis of Geological Materials, (Springer, 2018). https://doi.org/10.1007/978-3-319-64666-4 2
L.B. Williams, and R.L. Hervig, Appl. Geochem. 19, 1625 (2004). https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2004.02.007
A.M. Hughes, and N. Hu, Cancers, 15, 4091 (2023). https://doi.org/10.3390/cancers15164091
H. Wiltsche, K. Prattes, M. Zischka, and G. Knapp, Spectrochim. A. Part B: Atomic Spectroscopy, 64, 341, (2009). https://doi.org/10.1016/j.sab.2009.03.008
T. Ishikawa, and K. Nagaishi, J. Anal. At. Spectrom. 26, 359 (2011). https://doi.org/10.1039/C0JA00060D
V. Karki, M. Singh, K.S. Bhushan, et al., Intern. J. of Mass Spectrum, 460, 116475, (2021). https://doi.org/10.1016/j.ijms.2020.116475
D. Malinovsky, P.J.H. Dunn, and H. Goenaga-Infante, Nucl. Eng. and Des. 35, 2723, (2020). https://doi.org/10.1039/D0JA00145G
A. Saeed, Nucl. Eng. and Des. 413, 112515 (2023). https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2023.112515
P. Rodr´ıguez-Gonz´alez, and J.I. Garc´ıa Alonso, J. Anal. At. Spectrom. 25, 239, (2010). https://doi.org/10.1039/B924261A
A. Quemet, A. Hubert, and A. Gourgiotis, et al., J. Anal. At. Spectrom. 39, 1665 (2024). https://doi.org/10.1039/D4JA00029C
D.V. Kutnii, D.D. Burdeynyi, S.A. Vanzha, and N.V. Rud., East Europ. J. of Phys. (2), 104, (2020). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-2-09
D.V. Kutnii, S.A. Vanzha, D.D. Burdeynyi, et al., East Europ. J. of Phys. (2), 75, (2022). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-2-08
ZeptoMetrix, ICP-MS Multi Element Solution Standard with 48 Components at 10 µg/mL, https://www.zeptometrix.com/us/en/icp-ms-standard-at-10-g-ml-solution-a-100-ml-ICP-MS-68A-A.
National High Technology Center of Georgia, Amorphous boron powder with boron-10 isotope, http://geoisotopes.com/ka/bori-ge/b10-am-ge.
Авторське право (c) 2026 Iнна Афанасьєва, Сергiй Афанасьєв, Дмитро Кутнiй, Дмитро Бурдейний, Станiслав Ванжа, Наталя Рудь, Олександр Медведєв
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
