Background concentrations Hg in lakes Khanty-Mansi Autonomous Area, Russia

The materials of the study: the background concentrations of mercury dissolved in water and precipitated in bottom sediments of the 95 lakes. Methods: a total of 332 samples of lake sediments and 37 samples of lake water were collected during the background ecological monitoring of petroleum deposit areas between 2007–2011. Results: The mean background concentration of mercury had values of 0.046±0.012 mg/kg and 0.025±0.014 mg/kg in lake bottom sediments and waters, respectively. The highest concentrations of Hg were found in the eluvial and transeluvial positions, the lowest – in superaqual landscapes. The highest concentration of Hg in lake bottom sediments was found in string bogs (ridge-hollow-pool complex bogs) and the lowest – in mineral soils. There is a general tendency to for an increase the concentration of mercury in the bottom sediments of lakes from the tundra zone through the northern taiga to the middle taiga subzone. However, the middle taiga was characterized by a significant (R = 0.4) increase in Hg concentrations in the bottom sediments from the south to the north due to an increase in the proportion of string bogs in the same direction. Dissolved mercury concentrations significantly (R=0.6) increased from the west to the east The assessment of seasonal dynamics of mercury contents showed that Hg concentrations in bottom sediments significantly increased during the winter

Estimation of gross-structure parameters of giant dipole resonance: 1. A method

Available data on photonuclear cross-sections, both measured experimentally and obtained on the basis of theoretical models, are characterized sometimes by a considerable spread. In work, a simple method for the estimation of width (FWHM) and maximum (σₘₐₓ) of excitation function of a reaction with dominant giant dipole resonance, is given. An analytical model is developed for the description of isotope production in an X-ray beam. It is shown, that the established yield of the reaction in a thin target, overlapping completely the beam with known end-point photon energy makes it possible to estimate the σₘₐₓ and FWHM values. The possibilities of new approach are demonstrated by a numerical experiment on the reference reactions.Наявні дані з фотоядерних перетинів, як такі, що одержані експериментально, так і на основі теоретичних моделей, інколи характеризуються значним розкидом. Описано простий метод оцінки ширини (FWHM) і максимуму (σₘₐₓ) функції збудження реакції з домінуванням гігантського дипольного резонансу. Розроблена аналітична модель для опису генерації ізотопів в пучку гальмівного випромінення. Показано, що за відомим виходом реакції у тонкій мішені, яка повністю перекриває пучок з наданою граничною енергією фотонів, можна встановити область значень σₘₐₓ та FWHM. Можливості нового підходу продемонстровані на референтних реакціях з використанням методу чисельного експерименту.Имеющиеся данные по фотоядерным сечениям, как полученные экспериментально, так и на основе теоретических моделей, иногда характеризуются значительным разбросом. Описан простой метод оценки ширины (FWHM) и максимума (σₘₐₓ) функции возбуждения реакции с доминированием гигантского дипольного резонанса. Разработана аналитическая модель для описания генерации изотопов в пучке тормозного излучения. Показано, что по известному выходу реакции в тонкой мишени, полностью перекрывающей пучок с заданной граничной энергией фотонов, можно установить область значений σₘₐₓ и FWHM. Возможности нового подхода продемонстрированы на референтных реакциях с использованием метода численного эксперимента

Formation of mixed X,n-radiation field at an electron accelerator

For conducting photonuclear programs with the use of a high-intensity photon source the latter is ordinary obtained by transformation of an electron beam into X-ray radiation. Such a process is performed using an intermediate target-converter maid from a high-Z material. The (γ,n) reactions take place in the converter under the action of high-energy bremsstrahlung photons. As a result, a quasi-isotropic neutron flux escapes the converter jointly with the photon beam directed forward. The parameters of the both types of radiation, as well as the ratio of their intensities play the important role depending on a program under way. In work, the spatial radiant characteristics of the mixed X,n-radiation generated with the electron beam in the converter located together with an isotopic target in the middle of a neutron moderator in the electron energy range 40…95 MeV and various size of the moderator are studied by computer simulations with the use of a GEANT4 transport code.Для виконання фотоядерних програм з використанням джерела фотонів великої інтенсивності останнє зазвичай одержують шляхом трансформації пучка електронів у гальмівне випромінення. Цей процес здійснюють за допомогою проміжної мішені-конвертера, який виготовляють з матеріалу з великим Z. Під дією високоенергетичних гальмівних фотонів у конвертері відбуваються (γ,n)-реакції. Як результат, з нього, крім спрямованого уперед потоку фотонів, виходить також квазіізоторопний потік нейтронів. Параметри обох видів випромінення, так само як і співвідношення їх інтенсивностей, грають важливу роль залежно від програми, що виконується. У роботі методом комп’ютерного моделювання з використанням транспортного коду GEANT4 досліджено просторово-енергетичні характеристики мішаного X,n-випромінення, яке генерується електронним пучком у конвертері з танталу, що розміщений разом з ізотопною мішенню у середині модератора нейтронів, при енергії електронів у діапазоні 40…95 МеВ і різному розмірі модератора

Operation of an industrial electron accelerator in a double-beam e,X-mode

Analysis of mixed e,X-radiation formation in output devices of an industrial electron accelerator is conducted. The possibility is demonstrated to obtain an extra radiation channel on the basis of a practically free source of Xrays simultaneously with the main channel of product processing with electron beam. The conditions of production of the secondary radiation in the state of electronic equilibrium at product treatment with scanning electron beam in the main radiation channel are studied by means of computer simulation. The dependence of spatial radiant characteristics of the X-ray radiation on the spectrum of a primary electron beam and surface density of a treated load has been established. For an industrial accelerator LU-10 of NSC KIPT, the regime of object processing in the extra radiation channel is examined. The results of calculation of the X-ray dose rate and its spatial distribution are in good agreement with the experimental data. The comparative capacity of both radiation channels of the plant is analyzed. The extra radiation source can be used for the execution of non-commercial programs like sanitation of cultural artefacts.Проведено аналіз умов формування змішаного е,Х-випромінювання у вихідних пристроях промислового прискорювача електронів. Показана можливість отримання одночасно з основним каналом опромінювання продукції пучком електронів додаткового радіаційного каналу на основі практично безкоштовного джерела гальмівних фотонів. Методом комп'ютерного моделювання вивчені умови отримання вторинного випромінювання в стані електронної рівноваги при проведенні обробки продукції скануючим пучком електронів в основному радіаційному каналі. Отримана залежність просторово-енергетичних характеристик гальмівного випромінювання від спектра первинного пучка електронів і поверхневої щільності оброблюваного ним вантажу. Для промислового прискорювача ЛУ-10 ННЦ ХФТІ досліджені умови обробки об'єктів у додатковому радіаційному каналі. Результати розрахунку потужності дози гальмівного випромінювання та її просторового розподілу задовільно узгоджуються із зміряними в експерименті. Отримані дані з порівняльної продуктивності установки в обох радіаційних каналах. Додаткове джерело випромінювання може бути використане для проведення некомерційних програм (наприклад, санітарної обробки об'єктів культурної спадщини).Проведен анализ условий формирования смешанного е,Х-излучения в выходных устройствах промышленного ускорителя электронов. Показана возможность получения одновременно с основным каналом облучения продукции пучком электронов дополнительного радиационного канала на основе практически бесплатного источника тормозных фотонов. Методом компьютерного моделирования изучены условия получения вторичного излучения в состоянии электронного равновесия при проведении обработки продукции сканирующим пучком электронов в основном радиационном канале. Получена зависимость пространственноэнергетических характеристик тормозного излучения от спектра первичного пучка электронов и поверхностной плотности обрабатываемого им груза. Для промышленного ускорителя ЛУ-10 ННЦ ХФТИ исследованы условия обработки объектов в дополнительном радиационном канале. Результаты расчета мощности дозы тормозного излучения и ее пространственного распределения удовлетворительно согласуются с измеренными в эксперименте. Получены данные по сравнительной производительности установки в обоих радиационных каналах. Дополнительный источник излучения может быть использован для проведения некоммерческих программ (например, санитарной обработки объектов культурного наследия)

Studying the changes in the characteristics of radiation-protective composition materials in dependence on homogeneity of distributing of metal components

The dependence of the hardness of polystyrene-metal composite materials on the homogeneity of the distribution of particles of a component over the volume of a composite material is investigated. Improvements are made to thermoplastic-automata, which make it possible to improve the quality of composites production. The methods of IR-radiometric diagnostics of the component mixing efficiency are improved. The speeds of the mixer blades are experimentally determined depending on the size and number of particles of the metal components. Radiation protective characteristics were obtained for composite materials by numerical methods. Analyzed the attenuation of the absorbed dose of ionizing radiation, depending on the energy of gamma-rays.Досліджено залежність твердості полістирол-металевих композиційних матеріалів від однорідності розподілу часток компонент за об’ємом композиційного матеріалу. Запропоновано удосконалення термопластавтоматів, які дозволяють підвищити якість виготовлення композитів. Доопрацьовані методики ІЧ-радіометричної діагностики ефективності перемішування компонент. Дослідним шляхом визначено швидкості лопатей змішувача, в залежності від розмірів і кількості частинок металевих компонент. Для конкретних композиційних матеріалів чисельними методами отримані радіаційно-захисні властивості. Проаналізовано ослаблення поглиненої дози іонізуючого випромінювання в залежності від енергії гаммаквантів.Исследована зависимость твердости полистирол-металлических композиционных материалов от однородности распределения частиц компонент по объему композиционного материала. Предложены усовершенствования термопластавтоматов, которые позволяют повысить качество изготовления композитов. Доработаны методики ИК-радиометрической диагностики эффективности перемешивания компонент. Опытным путем определены скорости лопастей смесителя в зависимости от размеров и количества частиц металлических компонент. Для конкретных композиционных материалов численными методами получены радиационно-защитные характеристики. Проанализировано ослабление поглощенной дозы ионизирующего излучения в зависимости от энергии гамма-квантов

Metal containing composition materials for radiation protection

In individual protective complete sets, for application as elements of radiation biological protection, five types of composition materials are offered. Their basis is polystyrene reinforced by an aluminum with addition of powderlike tungsten. By means of numeral methods efficiency of absorption of ionizing radiation is rotined. The technological modes of making of composition materials were worked off. It is discovered that hardness of standards increases with the increase of amount a metallic constituent. It is suggested to use the methods of IRradiometry for control of homogeneity of compositeВ индивидуальных защитных комплектах для применения в качестве элементов радиационной биологической защиты предложены пять видов композиционных материалов. Их основой является полистирол, армированный алюминием с добавлением порошкового вольфрама. Посредством численных методов показана эффективность поглощения ионизирующего излучения. Отрабатывались технологические режимы изготовления композиционных материалов. Обнаружено, что твердость образцов возрастает с увеличением количества металлической составляющей. Предложено использовать методы ИК-радиометрии для контроля однородности композита.В індивідуальних захисних комплектах для застосування в якості елементів радіаційного біологічного захисту запропоновано п'ять видів композиційних матеріалів. Їх основою є полістирол, армований алюмінієм з додаванням порошкового вольфраму. За допомогою чисельних методів показана ефективність поглинання іонізуючого випромінювання. Відпрацьовувалися технологічні режими виготовлення композиційних матеріалів. Виявлено, що твердість зразків зростає із збільшенням кількості металевої складової. Запропоновано використати методи ІЧ-радіометрії для контролю однорідності композит

Study of strength characteristics and radiation-protective properties of polystyrene tungsten composite materials

Samples of composite materials are made of polystyrene, which is reinforced with dispersed aluminum. The radiation protective additive was powdered tungsten or powdered steel. The tensile strength, for these samples of composites, was investigated. The tensile strength value was obtained at various temperatures. It has been found that the ultimate strength of composites increases with an increase in the metal component. Composites with different component compositions were studied. The relative attenuation of the absorbed dose of gamma radiation by these composite materials has been calculated. Composites were with different mass composition. The code of Geant4 v 4.9.6p03 applied for calculations. It is got, that experimental results coincide with calculation results.Зразки композиційних матеріалів виготовлені з полістиролу, армованого дисперсним алюмінієм. Радіаційно-захисною добавкою був порошковий вольфрам або порошкова сталь. Межу міцності для цих зразків композитів досліджували. Значення межі міцності отримано за різних температур. Знайдено, що межа міцності композитів збільшується із збільшенням металевої компоненти. Вивчалися композити з різним компонентним складом. Проведено розрахунки щодо ослаблення поглиненої дози гамма-випромінювання цими композиційними матеріалами. Композити були iз різним масовим складом. Код Geant4 v 4.9.6p03 застосовували для розрахунків. Отримано, що експериментальні результати збігаються із розрахунковими

Analysis of a double-beam e,X-mode at an idustrial accelerator “EPOS”

The main assignment of industrial plant with an accelerator “EPOS” providing the electron energy up to 30 MeV is radiation dyeing of gemstones. At treatment of them, the part of the electron energy is transformed into bremsstrahlung (X-) radiation. The energy characteristics of the electron beam were measured by a dosimetry wedge technique. On the basis of obtained results, the parameters of the mixed e,X-flux (the energy conversion coefficient and the factor of secondary radiation) along the path of radiation formation were alculated using a transport code GEANT4. The conditions for production of X-ray radiation in the state of electronic equilibrium have been determined. The spectrum of the X-ray photons as well as the dose rate and its distribution behind a target device for gemstone irradiation were calculated. A measured dose profile is satisfactory agreed with the data of the simulation. Implementation of a double-beam mode enables to conduct the extra radiation programs in the field of the bremsstrahlung radiation (modification of semiconductors and polymers, radiation tests, photonuclear activation of samples, etc.).Основним призначенням технологічної установки з прискорювачем «ЕПОС», що забезпечує енергію електронів пучка до 30 МеВ, є радіаційне фарбування ювелірних каменів. У процесі їх обробки частина енергії електронів трансформується в гальмівне випромінювання. За допомогою дозиметричного клину зміряні енергетичні характеристики пучка. На основі одержаних даних методом моделювання з використанням транспортного коду GEANT 4 розраховані параметри змішаного е,Х-випромінювання (енергетичний коефіцієнт конверсії і показник вторинного випромінювання) уздовж тракту його формування. Визначені умови отримання на виході тракту гальмівного випромінювання в стані електронної рівноваги. Розраховано спектр фотонів, а також потужність поглинутої дози гальмівного випромінювання та її розподіл. Результати вимірювання останнього задовільно узгоджуються з даними моделювання. Реалізація двопучкового режиму забезпечує можливість, разом з опромінюванням продукції електронами в основному радіаційному каналі, проводити також додаткові програми в полі гальмівного випромінювання (радіаційні випробування, фотоядерну активацію зразків, модифікацію напівпровідників і полімерів, тощо).Основным назначением технологической установки с ускорителем «ЭПОС», обеспечивающим энергию электронов пучка до 30 МэВ, является радиационное окрашивание ювелирных камней. В процессе их обработки часть энергии электронов трансформируется в тормозное излучение. С помощью дозиметрического клина измерены энергетические характеристики пучка. На основе полученных данных методом моделирования с использованием транспортного кода GEANT 4 рассчитаны параметры смешанного е,Х-излучения (энергетический коэффициент конверсии и фактор вторичного излучения) вдоль тракта его формирования. Определены условия получения тормозного излучения в состоянии электронного равновесия. Рассчитаны спектр фотонов, а также мощность поглощенной дозы тормозного излучения и ее распределение. Результаты измерения последнего удовлетворительно согласуются с данными моделирования. Реализация двухпучкового режима обеспечивает возможность, наряду с облучением продукции электронами в основном радиационном канале, проводить также дополнительные программы в поле тормозного излучения (радиационные испытания, фотоядерную активацию образцов, модификацию полупроводников и полимеров и т. д.)

An estimate of ⁴⁷Sc photonuclear yield in a production target

⁴⁷Sc is considered as a promising beta-emitter for cancer immunotherapy. For its carrier-free production, the ⁴⁸Ti(γ,p) ⁴⁷ Sc reaction in the field of bremsstrahlung radiation of an electron accelerator can be used. On the basis of developed analytical model and a double-foil activation technique, the main characteristics of the photonuclear isotope production and optimal dimensions of a production target have been established. The measured photonuclear yield of ⁴⁷Sc and dominant scandium admixtures in thin foils of natural titanium in the electron energy range of 35 to 95 MeV enabled to specify the available data on the cross-section of the ⁴⁸Ti(γ,p)⁴⁷Sc reaction. Using those results, the gross and specific activity of ⁴⁷Sc in the cylindrical titanium targets of optimal size were calculated by a simulation technique. The comparison of capacity of the photonuclear method of the ⁴⁷Sc production with other techniques is carried out.⁴⁷Sc вважається перспективним бета-емітером в імунотерапії раку. Для виробництва ізотопу без носія може бути використана реакція ⁴⁸Ti (γ,p)⁴⁷Sc у полі гальмівного випромінення прискорювача електронів. На основі розробленої аналітичної моделі і методу сумісної активації двох фольг встановлені основні характеристики фотоядерного виробництва ізотопів та оптимальні розміри технологічної мішені. Одержані експериментальні дані щодо виходу ⁴⁷Sc і основних домішкових ізотопів скандію в тонких фольгах з природного титану в діапазоні значень енергії електронів 35…95 МеВ дозволяють уточнити наявні дані щодо перетину реакції ⁴⁸Ti(γ,p)⁴⁷Sc. На основі цих результатів методом моделювання розраховані загальна і питома активність ⁴⁷Sc у циліндричних мішенях з титану оптимального розміру. Проведено порівняння продуктивності фотоядерної технології виробництва ⁴⁷Sc з іншими методами.⁴⁷Sc считается перспективным бета-эмиттером в иммунотерапии рака. Для производства изотопа без носителя может быть использована реакция ⁴⁸ Ti (γ,p)⁴⁷ Sc в поле тормозного излучения ускорителя электронов. На основе разработанной аналитической модели и метода совместной активации двух фольг установлены основные характеристики фотоядерного производства изотопов и оптимальные размеры технологической мишени. Полученные экспериментальные данные по выходу ⁴⁷Sc и основных примесных изотопов скандия в тонких фольгах из природного титана в диапазоне значений энергии электронов 35…95 МэВ позволяют уточнить имеющиеся данные по сечению реакции ⁴⁸Ti(γ,p)⁴⁷Sc. На основе этих результатов методом моделирования рассчитаны общая и удельная активность ⁴⁷Sc в цилиндрических мишенях из титана оптимальных размеров. Проведено сравнение производительности фотоядерной технологии производства ⁴⁷Sc с другими методами

Estimation of gross-structure parameters of giant dipole resonance: 2. Experimental testing

Experimental testing of a novel technique for determination of width and maximum of excitation function of a photonuclear reaction with dominant giant dipole resonance is conducted. The method is based on measurement of normalized reaction yield in a thin target, overlapping entirely a flux of X-rays and on processing of data obtained with the use of a developed analytical model. For the checking of method, the nickel and molybdenum foils of natural isotopic composition were activated by bremsstrahlung radiation at four energies of the electron beam in the range 40…95 MeV. The obtained parameters of cross-section of the reference reactions ⁵⁸Ni(γ,n)⁵⁷Ni and ¹⁰⁰Mo(γ,n)⁹⁹Mo are in good agreement with those presented in the available databases.Проведена експериментальна перевірка нового методу визначення ширини і максимуму функції збудження фотоядерної реакції з домінуванням гігантського дипольного резонансу. Метод базується на вимірюванні нормованого виходу реакції у тонкій мішені, що повністю перекриває потік гальмівного випромінювання прискорювача електронів, і обробці одержаних даних з використанням розробленої теоретичної моделі. Для перевірки методу були активовані фольги з нікелю та молібдену природного складу гальмівним випромінюванням при чотирьох значеннях енергії пучку електронів у діапазоні 40…95 МеВ. Одержані параметри перерізів референтних реакцій ⁵⁸Ni(γ,n) ⁵⁷Ni та ¹⁰⁰Mo (γ,n) ⁹⁹Mo добре узгоджуються з такими, що представлені у наявних базах даних.Проведена экспериментальная проверка нового метода определения ширины и максимума функции возбуждения фотоядерной реакции с доминированием гигантского дипольного резонанса. Метод основан на измерении нормированного выхода реакции в тонкой мишени, перекрывающей полностью поток тормозного излучения ускорителя электронов, и обработке полученных данных с использованием разработанной аналитической модели. Для проверки метода фольги из никеля и молибдена природного состава были активированы тормозным излучением при четырех значениях энергии пучка электронов в диапазоне 40…95 МэВ. Полученные параметры сечений референтных реакций ⁵⁸Ni(γ,n) ⁵⁷Ni и ¹⁰⁰Mo (γ,n) ⁹⁹Mo хорошо согласуются с представленными в имеющихся базах данных