Введение
Глава 1. Использование изотопной масс спектрометрии для аналитического контроля производства обогащенного гексафторида урана 11
1.1 Система масс-спектрометрического технологического контроля работы газоцентробежного разделительного завода. Основные требования к масс-спектрометрическому оборудованию 11
1.2 Разработка общих принципов построения специализированных масс-спектрометров для изотопного анализа в ядерном топливном цикле 15
1.2.1 Концепция блочно-модульного принципа построения масс-спектрометров и конструктивные особенности базовой части 21
1.2.2 Общие требования к вакуумной системе масс-спектрометров... 27
1.3 Выводы 31
Глава 2. Исследование эффекта "памяти" масс-спектрометра для изотопного анализа гексафторида урана 32
2.1 Обзор существующих методов учета и снижения величины эффекта "памяти" масс-спектрометра. Влияние эффекта "памяти" на точность масс-спектрометрических измерений 32
2.2 Основные составляющие эффекта "памяти", как следствие физико-химических процессов в системе ввода пробы газового масс-спектрометра 36
2.3 Особенности системы ввода гексафторида урана, реализованной на масс-спектрометре МАТ-281 (ТермоФинниган МАТ, Германия) 44
2.4 Разработка системы молекулярного ввода гексафторида урана в источник ионов газового масс-спектрометра 47
2.4.1 Основные понятия в теории направленных пучков 47
2.4.2 Определение оптимальных размеров эмиттера молекулярного пучка 50
2.4.3 Поперечное распределение молекулярного пучка в ионизационной камере масс-спектрометра 52
2.4.4 Разработка и исследование системы молекулярного ввода гексафторида урана для масс-спектрометра МТИ-350Г 54
2.4,5 Сравнение метрологических характеристик масс-спектрометров до и после установки системы молекулярного ввода гексафторида урана 57
2.5 "Память минорных" изотопов урана. Дополнительные требования к ионно-оптической системе масс-спектрометров 60
2.6 Выводы 66
Глава 3. Разработка основных узлов масс-спектрометра для изотопного анализа гексафторида урана - МТИ-350Г 68
3.1 Разработка и исследования ионно-оптической схемы масс-спектрометра 70
3.2 Организация диспергирующего секторного магнитного поля. Расчет электромагнита 74
3.3 Расчет порога изотопической чувствительности 78
3.4 Разработка источника ионов 84
3.4.1 Особенности конструкций источников ионов масс-спектрометров типа МИ-1201В и МИ-1201АГ/ИГ (г. Сумы, ПО Электрон, Украина) 84
3.4.2 Источники ионов на основе модифицированной схемы Нира: приборы МАР-15 (Mass Analytical Products, UK) и VG-5400 (VG Instruments, UK) 88
3.4.3 Источник ионов типа ИЭ-26 92
3.4.4 Источник ионов масс-спектрометра МАТ-281 (Finnigan МАТ, Германия) 94
3.4.5 Разработка источника ионов масс-спектрометра МТИ-350Г 95
3.5 Разработка приемника ионов и системы регистрации масс-спектрометра МТИ-350 Г 107
3.6 Разработка электронных схем масс-спектрометра МТИ-350 Г 111
3.6.1 Канал питания электромагнита анализатора 112
3.6.2 Канал регистрации ионного тока 115
3.6.3 Шинные интерфейсы, используемые для связи масс-спектрометра с ЭВМ 118
3.7 Разработка системы подготовки и ввода пробы 121
3.8 Выводы 129
Глава 4. Метрологическая аттестация и результаты сертификационных испытаний масс-спектрометра МТИ-350Г 131
4.1 Экспериментальные результаты, полученные на опытных образцахмасс-спектрометра МТИ-350Г 131
4.1.1.Определение разрешающей способности 131
4.1.2.Определение изотопического порога чувствительности 132
4.1.3. Определение порога чувствительности по урану 133
4.1.4. Определение нестабильности интенсивности сигнала на середине склона пика 134
4.1.5 Определение нелинейности плоской части вершины пика 135
4.1.6 Определение времени откачки гексафторида урана 135
4.1 .7 Определение расхода пробы 136
4.1 .8 Полученные технические характеристики 137
4.2 Оценка метрологических характеристик с помощью стандартных образцов изотопного состава урана 138
4.3 Ресурсные испытания промышленных образцов масс-спектрометра МТИ-350Г 157
4.3.1 Параметры испытаний
4.3.2 Анализ результатов измерения технических характеристик 141
4.3.3 Результаты измерений изотопного состава урана с помощью лдс различных методов анализа
4.3.3.1 Относительный многоколлекторный метод измерений 147
4.3.3.2 Абсолютный многоколлекторный метод измерений 149
4.3.3.3 Абсолютный одноколлекторный метод измерений с использованием ВЭУ 153
4.3.4 Анализ состояния масс-спектрометра МТИ-350Г в целом 156
4.5 Выводы 157
Заключение 158
Литература 162
Приложение А. Результаты определения содержания урана-235 в от борном потоке разделительного каскада 170
Приложение Б. Паспортные значения СОИСУ, используемых в качестве проб при измерении абсолютным многолучевым методом 171
Приложение В. Результаты определения изотопного состава СО относительным многоколлекторным методом 172
Приложение Г. Результаты определения изотопного состава ГФУ абсолютным многоколлекторным методом 173
ПриложениеД. Результаты определения изотопного состава ГФУ абсолютным одноколлекторным методом с использованием ВЭУ
ПриложениеЕ. Сертификат об утверждении типа средств измерений 176
