Вопросы и задачи междисциплинарного экзамена

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор ФТИ
_____________О.Ю.Долматов
«____»_________2014 г.
Программа и вопросы междисциплинарного экзамена
Бакалавров по профилю
«Безопасность и нераспространение ядерных материалов»
Прием 2011 года
Томск 2014
I. ПРОГРАММА
междисциплинарного экзамена по специальности 140800 "Безопасность и
нераспространение ядерных материалов"
ВВЕДЕНИЕ
Междисциплинарный
экзамен
является
завершающим
этапом
теоретической подготовки студентов по специальности " Безопасность и
нераспространение ядерных материалов". Вопросы, выносимые на экзамен, не
только обобщают материал изученных ранее дисциплин, но и способствуют
установлению логических связей и причинно-следственных зависимостей
между физическими закономерностями, лежащими в основе реакторной
техники и технологии.
Такая комплексная проверка знаний повышает
профессиональный уровень выпускников, ускоряет их адаптацию на
производстве и вырабатывает творческий подход в инженерной работе.
Проверка знаний является средством организации систематической работы
студентов и совершенствования знаний. Процесс проверки и оценки знаний,
инициируя
познавательную
деятельность,
содействуют
развитию
самостоятельного мышления, богатой и прочной памяти, выразительной речи.
Результаты экзамена позволяют оптимизировать совершенствование методики
преподавания.
Особая
роль
междисциплинарного
экзамена
заключается
в
дополнительной подготовке выпускников к тестированию профессиональных
знаний при сдаче квалификационных экзаменов на инженерные должности
предприятий атомной энергетики. Это позволяет ускорить процесс их
адаптации на производстве.
II .СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
1.Физическая защита ядерных объектов
Ведение
Принципы построения систем безопасности. Место физической защиты
(ФЗ) в ряду общей безопасности предприятий атомной отрасли. Назначение и
выполняемые функции систем физической защиты (СФЗ). Структура основных
федеральных, ведомственных норм и правил, посвященных вопросам
физической защиты.
Методические и организационные основы функционирования ФЗ
ЯО
Основные подходы, реализуемые при организации и функционировании
ФЗ ЯО. Цели, выполняемые функции, характеристики и критерии разработки
СФЗ. Определение характеристик и особенностей объекта на разных этапах
ядерно-топливного цикла. Выделение возможных угроз и целей диверсии.
Требования к ФЗ, учитываемые при проектировании, создании, эксплуатации и
снятии с эксплуатации конкретного ядерного объекта.
Специфика угроз безопасности для ядерных объектов (ЯО).
Функциональная структура СФЗ ЯО. Выбор структуры охраняемых зон.
Определение целей нарушителей, анализ нежелательных последствий их
действий. Категорирование и выделение жизненно важных участков ЯО.
Организационные и правовые основы обеспечения СФЗ ЯО.
Структура нормативно-правовых документов по организации ФЗ
ядерных материалов ЯО
Структура основных федеральных, ведомственных норм и правил,
посвященных вопросам физической защиты. Основные требования,
предъявляемые к организации и построению СФЗ ЯО.
Назначение инженерно-технических средств физической защиты.
Требования к организации ФЗ при транспортировке ядерных материалов и
радиоактивных отходов.
Регулирующий орган. Основные задачи государственного надзора за
обеспечением
ФЗ.
Ведомственный
контроль
за
состоянием
и
функционированием ФЗ на объекте. Особенности уведомления о
несанкционированных действиях в отношении радиационных источников и
ядерных материалов.
Специфика угроз безопасности для радиационных источников, пунктов
хранения и радиоактивных веществ. Анализ нежелательных последствий
действий
нарушителей.
Назначение
организационных
мероприятий,
инженерно-технических
средств
физической
защиты
радиационных
источников, пунктов хранения и радиоактивных веществ.
Технические средства систем физической защиты ЯО
Составные части технических средств ФЗ ЯО. Периметровые средства
обнаружения. Физические барьеры. Организация контрольно-пропускных
пунктов. Контроль и управление доступом в системах ФЗ.
Выбор средств и устройств защиты периметра. Описание промышленных
устройств, их основные параметры и характеристики. Обустройство периметра
ЯО.
Назначение и построение систем охранной сигнализации. Применение и
расположение объектовых средств обнаружения. Схемы реализации систем
охранной
сигнализации
(СОС).
Виды
и
способы
управления
функционированием СОС. Технические средства и устройства СОС.
Назначение, структура и принципы организации системы контроля и
управления доступом (СКУД). Особенности построения подсистемы контроля
и управления доступом на ЯО.
Требования к аппаратурным элементам подсистемы контроля и
управления доступом. Управляющие и преграждающие устройства.
Пропускной контроль.
Задачи
подсистемы
оптико-электронного
наблюдения.
Состав
подсистемы. Формирование, функционирование и взаимодействие составных
частей. Установление секторов обзора, сопряженность и перекрытие полей
наблюдения.
Системы телевизионного наблюдения и получения видеоизображения:
Выбор устройств. Основные требования при размещении устройств в зонах
наблюдения и контроля.
Инженерные средства систем физической защиты
Виды инженерных средств. Заграждения для транспортных средств.
Выбор их физических характеристик и размещение на пути следования.
Объектовые строительные конструкции: стены, двери, окна, крыши и полы.
Временные и механизированные заграждения. Способы укрепления
периметров.
Организация пунктов управления элементами СФЗ ЯО
Управление в системах ФЗ. Принципы организации центральных и
локальных пунктов управления. Взаимодействие сил охраны в системах
физической защиты. Техническое обеспечение подразделений охраны и служб
безопасности. Действия сил ответного реагирования.
Основные принципы построения систем безопасности
Основные принципы построения систем безопасности. Место физической
защиты (ФЗ) в ряду общей безопасности предприятий атомной отрасли.
Назначение и выполняемые функции систем физической защиты (СФЗ).
Классификация подсистем СФЗ по назначению. Основные требования к
техническим средствам и устройствам.
Методические и организационные основы построения СФЗ
Основные подходы, реализуемые при создании СФЗ. Цикл
проектирования и анализа уязвимости физической защиты. Цели, выполняемые
функции, характеристики и критерии
разработки СФЗ. Определение
характеристик и особенностей объекта. Выделение возможных угроз и целей
диверсии. Требования, учитываемые при проектировании, создании и
эксплуатации СФЗ конкретного объекта.
Специфика угроз безопасности для ядерных объектов (ЯО).
Функциональная структура СФЗ ЯО. Структура охраняемых зон.
Проектирование СФЗ ЯО. Определение целей нарушителей, анализ
нежелательных последствий их действий. Категорирование и выделение
жизненно важных участков ЯО.
Организационные и правовые основы обеспечения СФЗ ЯО. Основные
требования, предъявляемые к организации и построению СФЗ ЯО. Структура
СФЗ. Назначение инженерно-технических средств физической защиты.
Требования к организации ФЗ при транспортировке ядерных материалов
ядерных установок. Основные задачи государственного надзора за
обеспечением
ФЗ.
Ведомственный
контроль
за
состоянием
и
функционированием ФЗ на объекте.
Технические средства систем физической защиты ядерных объектов
Составные части технических средств ФЗ ЯО. Периметровые средства
обнаружения. Физические барьеры. Организация контрольно-пропускных
пунктов. Средства обнаружения проноса (провоза) ядерных материалов,
предметов из металла. Контроль и управление доступом в системах ФЗ.
Технические и эксплуатационные характеристики периметровых систем
обнаружения. Выбор средств и устройств защиты периметра. Физические
принципы действия периметровых средств защиты: емкостные, радиолучевые,
проводниковые
(кабельные),
оптико-лучевые,
радиоволновые,
магнитометрические, инфракрасные и комбинированные.
Описание промышленных устройств, их основные параметры и
характеристики. Обустройство заграждений. Детекторы движения. Реализация
комплексного подхода к проектированию систем защиты периметра и их
взаимодействие с другими подсистемами ФЗ. Конфигурация размещения
датчиков, их интеграция в единую СФЗ. Влияние внешних условий и
окружающей среды на работоспособность устройств защиты периметра ЯОО.
Назначение и построение систем охранной сигнализации. Применение и
расположение объектовых средств обнаружения. Схемы реализации систем
охранной
сигнализации
(СОС).
Виды
и
способы
управления
функционированием СОС. Технические средства и устройства СОС.
Физические принципы работы объектовых средств обнаружения:
вибрационные,
электромеханические,
инфракрасные,
емкостные,
ультразвуковые.
Назначение, структура и принципы организации системы контроля и
управления доступом (СКУД). Особенности построения подсистемы контроля
и управления доступом на ЯО.
Требования к аппаратурным элементам подсистемы контроля и
управления доступом. Управляющие и преграждающие устройства.
Пропускной контроль. Считыватели как элементы СКУД. Процедуры
аутентификации личности. Методы и средства их реализацию. Биометрические
системы и устройства.
Задачи и характерные особенности устройств оптико-электронного
наблюдения. Выбор состава компонентов данной подсистемы. Формирование,
функционирование и взаимодействие составных частей. Установление секторов
обзора, сопряженность и перекрытие полей
наблюдения. Интеграция
технических средств охранного телевизионного наблюдения.
Компоненты систем телевизионного наблюдения: телекамеры, устройства
позиционирования, системы передачи изображения, видеомониторы,
записывающие устройства, системы синхронизации, системы коммутации
видеоизображения, осветительные устройства. Структурные схемы систем
видеонаблюдения. Технические характеристики, параметры видеокамер,
подбор объективов и устройств позиционирования.
Инженерные средства систем физической защиты
Назначение, задачи и выполняемые функции. Виды инженерных средств.
Заграждения для транспортных средств. Выбор их физических характеристик и
размещение на пути следования. Объектовые строительные конструкции:
стены, двери, окна, крыши и полы.
Методы анализа уязвимости и оценки эффективности систем
физической защиты
Методические основы по оценке эффективности СФЗ и анализа
уязвимости ЯО. Организация проектирования. Этапы проектирования.
Требования к проектным решениям. Показатели эффективности и надежности
ФЗ. Анализ и оценка проекта созданной системы ФЗ на ее соответствие целям и
задачам защиты объекта. Внесение в проект изменений и дополнений.
Технических средств и систем физической защиты
Роль, место технических средств и систем физической защиты в
организации режима охраны, современная концепция защиты ядерных
объектов. Требования к техническим средствам и каналам передачи
информации. Методы повышения надежности
элементов и устройств
технических средств СФЗ, их совместимость: электрическая, функциональная,
логическая, программная.
Структура систем физической защиты ядерных материалов
Назначение и выполняемые функции элементов систем физической
защиты ядерных материалов. Определение характеристик и особенностей
объекта. Выделение возможных угроз. Требования, учитываемые при
проектировании, создании и эксплуатации СФЗ конкретного объекта.
Структура и требования к подсистемам комплекса инженернотехнических средств физической защиты. Подбор устройств и оборудования,
анализ основных параметров и технических характеристик.
Назначение технических средств охраны в системах безопасности
Назначение и выполняемые функции технических средств охраны.
Области применения. Принципы организации и функционирования
технических средств охраны.
Классификация устройств в подсистемах
комплекса технических средств СФЗ.
Датчики обнаружения систем охранной сигнализации
Средства обнаружения в СФЗ (датчики). Особенности построения систем
обнаружения на периметре объекта и внутри помещений. Классификация
средств обнаружения по физическому принципу действия. Виды выходного
сигнала датчиков. Элементы системы сбора и обработки информации,
поступающей с датчиков обнаружения. Структуры построения систем
охранной сигнализации. Типовые решения.
Устройства системы контроля и управления доступом
Назначение, структура и принципы функционирования подсистемы
СКУД ядерного объекта. Элементы СКУД, их взаимосвязь. Методы и средства
идентификации личности. Верификация. Особенности и преимущества
биометрии. Технологии биометрической идентификации: физиологические
(статистические), поведенческие (динамические) характеристики человека.
Методы сканирования отпечатков пальцев. Выбор средств и систем контроля
доступа. Процедуры идентификации.
Устройства досмотра и обнаружения вноса/выноса запрещенных
предметов
Особенности функционирования системы контроля и управления доступа
на ядерном объекте. Место устройств досмотра и обнаружения вноса/выноса
запрещенных предметов в системе ФЗ ЯО. Радиационные мониторы:
стационарные и ручные. Принципы действия устройств металлообнаружения.
Ручные металлодетекторы. Детекторы взрывчатых веществ.
Технические средства наблюдения для контроля территории
Телевизионные камеры и устройства для их оснащения. Устройства
позиционирования, системы передачи изображения, видеомониторы,
записывающие устройства, системы синхронизации, системы коммутации
видеоизображения, осветительные устройства. Классификация телевизионных
систем видеоконтроля. Структурные и функциональные схемы систем
видеонаблюдения. Представление и анализ изображения. Выбор средств
видеоконтроля для оборудования ядерных объектов, особенности их
эксплуатации.
Системы сбора, обработки и документирования информации
Основные функции, выполняемые системой сбора и обработки
информации в составе комплексов технических средств охраны. Принципы
организации и основные подходы к классификации данной системы. Структура
и варианты построения автоматизированных систем ФЗ ЯО. Способы
представления служебной информации. Защита информации при создании и
функционировании СФЗ.
Средства связи и техническое обеспечение сил охраны
Виды оперативной связи. Требования к системам связи и решаемые ими
задачи. Контроль над состоянием средств обнаружения. Защита линий связи.
Организация пунктов управления СФЗ. Специальные средства охраны.
2. Правовые основы нераспространения ядерных материалов
Федеральный закон об использовании атомной энергии.
Принципы правового регулирования в области использования атомной
энергии. Объекты применения закона. Виды деятельности в области
использования атомной энергии. Обязанности органов государственной власти
РФ и государственной власти субъектов РФ, органов местного самоуправления.
Права организаций и граждан. Страхование граждан РФ от риска
радиационного
воздействия
при использовании атомной
энергии.
Государственное
управление
использования
атомной
энергии.
Государственный контроль за радиационной обстановкой.
Государственная политика в области физической защиты ядерных
материалов.
История разработки системы физической защиты. Основные принципы
системы физической защиты ядерных установок, радиационных источников,
пунктов хранения, ядерных материалов и радиоактивных веществ. Требования
к обеспечению физической защиты ядерных материалов. Федеральные органы
исполнительной
власти,
обеспечивающие
функционирование
ФЗ.
Существующие средства физической защиты.
Правила транспортировки ядерных материалов.
Общие положения. Требования к транспортным упаковочным комплектам и
радиационным упаковкам. Особые условия транспортирования радиационных
упаковок. Основные мероприятия по технике безопасности при
транспортировании радиационных упаковок.
3. Введение в учет контроль и физическую защиту ядерных
материалов
Ядерные материалы и потенциальная опасность обращения с ними;
организационные меры контроля ЯМ; структура государственной системы
учета и контроля ЯМ; технические средства обнаружения и оценки ситуации,
управление доступом, задержка и ответное реагирование.
Теоретические и экспериментальные основы ядерных процессов и
обращения с ядерными материалами
Методы и приборы физических измерений; источники и методы
регистрации излучения; контроль качества и стандартизация измерений;
автоматизированные системы измерений.
Теоретические и экспериментальные основы систем физической
защиты ядерно – опасных объектов
Технические средства в организации режима охраны, современная
концепция защиты ядерно – опасных объектов. Безопасность, надежность
технических систем, методы оценки и управления риском.
Правовые основы нераспространения и физической защиты ЯМ
Проблемы ядерного нераспространения, международные и национальные
гарантии;
формирование
международного
режима
ядерного
нераспространения; главные принципы Договора о нераспространении
ядерного оружия, проблемы эффективности и универсальности; контрольная
деятельность МАГАТЭ, эволюция гарантий МАГАТЭ; требования к
государственной системе учета и контроля ЯМ; основные принципы экспорта
ЯМ и оборудования, принятые Группой ядерных поставщиков, условия
экспорта предметов двойного использования и ядерных технологий; проблемы
разоружения: запрещение производства расщепляющихся материалов и
испытаний ядерного оружия. Нормативно – правовое обеспечение безопасности
ядерных материалов.
Автоматизированные системы физической защиты учета и контроля
ядерных материалов
Компьютерные технологии в системах учета и контроля ЯМ; современное
состояние разработки и эксплуатации компьютеризированных системы учета и
контроля ядерных материалов; особенности автоматизированных систем (АС)
физической защиты, учета и контроля ЯМ; нормативные документы по
обеспечению информационной безопасности АС физической защиты, учета и
контроля ЯМ.
Основы методов и процедур учета и контроля ЯМ
Ключевые моменты основных правил учета и контроля ЯМ; примеры и
особенности решения практических задач планирования и проведения
физической инвентаризации, организации и учета, применения устройств
индикации вмешательства, автоматизации процедур; процедуры измерения веса
ЯМ, измерений массы и концентрации ЯМ штатными приборами
неразрушающего контроля.
4. Физико-химические методы анализа ядерных материалов
Общая характеристика физико-химических свойств урана, тория и
плутония
История открытия, изотопный состав, распространенность в природе,
применение. Актиноидная теория, доказательства ее существования и ее
противоречия.
Основные соединения урана и их свойства
Физические и химические свойства металлического урана. Валентные
состояния урана в водных растворах и в твердом состоянии. Соединения урана:
гидрид, оксиды и их гидраты, пероксид и его гидраты, карбиды, нитриды,
галогениды и оксогалогениды;
Соединения урана, получаемые из водных растворов
Соли урана (4+): сульфат, оксалат и их комплексные соединения; соли
урана (6+): нитрат уранила и его гидраты, ацетат уранила, сульфат уранила,
карбонаты уранила, оксалат уранила, фосфаты уранила, перуранаты. Их
физико-химические свойства, получение и применение, комплексообразование.
Химические свойства тория
Физические и химические свойства металлического тория, валентные
состояния тория.
Важнейшие соединения тория
Соединения тория: диоксид тория, пероксиды, гидроксид, галогениды,
сульфат, нитрат, фосфаты, карбонаты, гидриды. Их физико-химические
свойства, получение и применение.
Физико-химические свойства плутония
Физико-химические свойства плутония, состояние плутония в водных
растворах и в твердых телах.
Химические свойства соединений плутония
Соединения плутония: гидриды, карбиды, нитрид, оксиды, гидроксиды,
пероксид, галогениды и оксогалогениды, нитраты, сульфаты, фосфаты,
оксалаты, ацетат, карбонат, плутониты и плутонаты – их физико-химические
свойства, методы получения, комплексообразование, диспропорционирование,
применение в технологии.
Аналитическая химия урана
Качественные методы анализа. Реагенты для качественного определения
урана. Мешающее действие примесей. Гравиметрический метод анализа.
Весовая форма элемента. Получение весовой формы. Объемные методы
определения: прямые, косвенные. Виды титрования: оксидиметрическое,
осадительное, комплексонометрическое. Реагенты-окислители, реагентывосстановители.
Аналитическая химия тория
Качественные методы анализа. Реагенты для качественного определения
тория. Мешающее действие примесей. Гравиметрический метод анализа.
Получение весовой формы. Объемные методы определения: прямые,
косвенные. Виды титрования: осадительное, комплексонометрическое.
Аналитическая химия плутония
Качественные методы анализа. Реагенты для качественного определения
плутония. Мешающее действие примесей. Гравиметрический метод анализа.
Весовая форма элемента. Получение весовой формы. Объемные методы
определения: прямые, косвенные. Виды титрования: оксидиметрическое,
осадительное, комплексонометрическое. Реагенты-окислители, реагентывосстановители.
Спектроскопия, основные понятия
Классификация
оптических
методов.
Теоретические
основы
абсорбционных методов анализа. Законы Бугера-Ламберта и Бера.
Объединенный
закон
светопоглощения.
Спектры
поглощения.
Чувствительность спектрофотометрических методов. Выбор реактива для
анализа.
Фотоколориметрические и спектрофотометрические методы анализа
Спектрофотометрические и фотоколориметрические методы анализа
редких, рассеянных и радиоактивных элементов, их классификация. Методы,
основанные на цветных реакциях ионов элементов с простейшими
неорганическими анионами. Методы, основанные на образовании
неорганических комплексных соединений. Спектрофотометрические методы
анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов, основанные на
образовании комплексных соединений с органическими реагентами, в том
числе – внутрикомплексных соединений. Методы, основанные на цветных
твердофазных реакциях.
Люминесцентные методы анализа
Люминесцентные методы анализа. Теоретические основы метода. Закон
Стокса – Ломмеля. Квантовый и энергетический выходы люминесценции.
Концентрационное гашение. Закон Вавилова. Влияние различных факторов на
люминесценцию. Люминесценция растворов. Люминесцентные реакции
комплексообразования. Люминесценция кристаллофосфоров. Люминесценция
тройных комплексных соединений. Люминесценция твердых тел.
Эмиссионный спектральный анализ
Теоретические основы спектрального анализа. Эмиссионные спектры.
Качественный спектральный анализ, расшифровка спектров. Количественный
спектральный анализ. Уравнение Ломакина – Шейбе. Внутренний стандарт.
Способы атомизации пробы. Спектральный анализ актиноидных элементов и
определение в них примесей. Метод испарения. Метод фракционной
дистилляции.
Турбодиметрический и нефелометрические анализы
Методы анализа по поглощению и рассеянию лучистой энергии
взвешенными частицами определяемого вещества. Нефелометрический метод
анализа. Уравнение Релея. Турбидиметрический метод анализа. Факторы,
влияющие на воспроизводимость оптических свойств образцов.
Потенциометрия
Теоретические
основы
метода.
Возникновение
потенциала.
Гальванический
элемент.
Уравнение
Нернста.
Осадительное
потенциометрическое титрование (ПТ). Комплексонометрическое ПТ.
Окислительно-восстановительное
ПТ.
Формы
кривых
титрования.
Потенциометрическая ячейка. Потенциометрия тория: осадительное и
комплексонометрическое ПТ. Потенциометрия урана: окислительновосстановительные потенциалы урансодержащих систем в водных растворах.
Состояния урана в водных растворах. Окислительно-восстановительное
потенциометрическое
титрование
урана.
Потенциометрия
плутония.
Окислительно-восстановительные свойства плутония в водных растворах.
Диспропорционирование
плутония
(4+)
и
(5+).
Окислительновосстановительное ПТ плутония.
Вольтамперометрия и классическая полярография
Теоретические основы метода (понятия и виды поляризации, предельный
диффузионный ток, потенциал полуволны, основы качественного и
количественного анализа). Уравнение Ильковича, методы количественного
анализа, искажения полярограмм. Полярография урана: волны уранила и урана,
индифферентные электролиты. Полярография плутония: волны ионов
плутония, особенности, комплексообразование, полярография на ртутном и
твердых электродах.
Амперометрическое титрование
Теоретические основы метода. Аппаратура и техника выполнения
анализа. Качественный и количественный анализ. Практическое применение.
Кулонометрические методы анализа
Потенциостатическая кулонометрия. Амперостатическая кулонометрия.
Кулонометрическое титрование урана. Кулонометрическое титрование
плутония.
Электролитические методы анализа
Электроосаждение урана, тория и плутония, на твердых катодах.
Ионизационный метод регистрации излучений. Теория Грея.
Ионизационный
ток.
Ионизационная
камера.
Вольтамперная
характеристика ионизационной камеры. Объемная и колонная ионизация.
Уравнение ионного режима. Типы ионизационных камер. Электронное
равновесие. Теория Грея. Влияние порядкового номера материала на
ионизацию.
Газовые счетчики
Зависимость величины импульса от напряжения для газового счетчика.
Газовое усиление. Пропорциональные счетчики. Счетчики Гейгера-Мюллера.
Несамостоятельный и самостоятельный разряд. Несамогасящиеся и
самогасящиеся счетчики.
Сцинтилляционные метод регистрации ИИ.
Люминесценция и ее виды. Стимулированная и нестимулированная
люминесценция. Основы зонной теории проводимости. Активированные и
неактивированные фосфоры. Спинтарископ. Сцинтилляционные детекторы их
преимущества и недостатки. Схема сцинтилляционного счетчика и процессы,
происходящие в нем. Конверсионная и техническая эффективность.
Относительный световой выход и время высвечивания. Спектр люминесценции
и прозрачность к собственному излучению. Коэффициент усиления
фотоэлектронного умножителя. Требования, предъявляемые к сцинтилляторам.
Органические и неорганические сцинтилляторы. Твердые, жидкие и газовые
сцинтилляторы.
Трековые и другие методы регистрации ионизирующего излучения.
Черенковские детекторы.
Камеры Вильсона. Пузырьковые камеры. Метод ядерных эмульсий.
Искровые детекторы заряженных частиц. Методы определения характеристик
частиц в трековых приборах. Регистрация следов заряженных частиц в
диэлектрических средах. Детекторы на основе электронооптических
усилителей света. Детекторы на основе окрашивания стекол и пластиков.
Излучение Вавилова-Черенкова. Типы счетчиков Черенкова. Использование
излучения Вавилова-Черенкова для контроля за ЯМ.
Фотографический и химический метод регистрации ИИ
Составы, используемые в фотодозиметрии. Оптическая плотность
потемнения. Процессы, связанные с образованием зерен почернения.
Сенситометрическая характеристика пленки и деление ее на области.
Чувствительность фотоматериала к излучению и влияние характеристик
излучения (состава, энергии и т.п.) на результаты измерений. Использование
компенсирующих фильтров для компенсации энергетической чувствительности
пленки. Использование пленок для индивидуального контроля. Жидкостные
химические дозиметры, ферросульфатный дозиметр. Использование бора для
регистрации нейтронов в жидкостных дозиметрах.
Методы регистрации нейтронного излучения
Основной вид взаимодействия нейтронов с тканями. Тканевая и
эквивалентная доза нейтронов. Ионизирующее действие быстрых нейтронов.
Большие, средние и малые ионизационные камеры. Использование протонов и
частиц отдачи для регистрации нейтронов. Борные камеры, камеры деления,
гелиевые счетчики, камеры деления. Трековые дозиметры. Использование
сцинтилляционных и полупроводниковых счетчиков для прямой регистрации
нейтронного излучения. Активационные методы определения потоков
ионизирующего излучения. Методы спектрометрии нейтронного излучения.
Детектирование заряженных частиц
Особенности детектирования электронов. Бета-излучающие нуклиды.
Особенности подготовки радиоактивных препаратов для анализа бета частиц.
Малофоновые установки для регистрации бета-частиц. Альфа-излучающие
нуклиды. Особенности детектирования альфа-частиц. Анализ мазковых проб на
бета- и альфа- загрязнение.
Метод регистрации ИИ с помощью полупроводниковых детекторов
Полупроводниковый детектор – твердотельная газовая камера.
Преимущества регистрации излучения. Электронно-дырочная проводимость.
Требования к полупроводниковым детекторам. «Собственная» проводимость
кристалла. Использование донорных и акцепторных примесей. Использование
лития для компенсации примесей. N-p, n-i-p переходы. Диффузионнодрейфовые детекторы. Поверхностно-барьерные кремниевые счетчики.
Планарные и коаксиальные детекторы. Толщина чувствительного слоя.
«Абсолютный» метод определения активности изотопа по результатам
регистрации характеристического фотонного излучения полупроводниковым
детектором. Скорость счета прибора, эффективность регистрации, выход
излучения.
Альфа, бета и масс-спектрометрия
Определение энергии заряженных частиц по пробегу и плотности
ионизации. Измерение энергии частиц с помощью ионизационных камер,
сцинтилляционных и полупроводниковых счетчиков. Магнитные спектрометры
заряженных частиц. Альфа спектрометрия и ее приложения. Бета
спектрометрия и ее приложения. Особенности и возможности анализа бетаспектра. Масс-спектрометрия.
Основы рентгенфлуоресцентного анализа
Образование рентгеновского излучения. Выход флюоресценции.
Пропускание фотонов. Геометрия измерений. Типы источников. Эффекты
ослабления в образце. Методы поправки на ослабление. Основное уравнение
анализа. Типы используемых приборов. Точность и чувствительность анализов.
Блок-схема измерительной системы для регистрации ионизирующего
излучения. Высоковольтные источники напряжения смещения
Блок схемы гамма-спектрометрических систем, основанных на
одноканальных и многоканальных анализаторах. Требования к разрешению,
эффективности, стоимости, конфигурации, размерам, охлаждению. Требования
к токам и напряжениям для сцинтилляционных и полупроводниковых
детекторов. NIM – блоки.
Предусилитель. Усилитель. Одноканальный анализатор
Выходной сигнал детектора – амплитуда, длительность, форма.
Соотношение сигнал-шум. Разные типы размещения предусилителя –
преимущества и недостатки. Выходные импульсы типового усилителя
германиевого детектора. Максимальная загрузка предусилителя. Влияние
охлаждения на работу схем с полевыми транзисторами. Импульсно-оптические
предусилители, назначение и принцип работы.
Усилитель. Одноканальный анализатор.
Диапазон напряжений на выходе усилителя. Коэффициент усиления.
Зависимость ширины импульса от скорости счета. Дифференцирование,
интегрирование и активная фильтрация импульсов. Постоянные времени для
полупроводниковых и сцинтилляционных детекторов. Однополярная и
биполярная форма выходного импульса. Линия задержки. Схема «полюс-ноль»
и ее настройка. Цепь восстановления базового уровня. Цепь режекции
наложений: время разрешения импульсов, влияние режекции на конечную
форму спектра при малых и больших загрузках. Усовершенствованные схемы
усилителей. Принцип действия одноканального анализатора.
Счетчики,
таймеры.
Многоканальные
анализаторы.
Вспомогательная аппаратура
Назначение и принципы действия счетчиков и таймеров. Диапазон
действия современных счетчиков. Аналого-цифровой преобразователь.
Принципы сортировки сигналов по каналам АЦП. Дискриминаторы верхнего и
нижнего уровней. Дифференциальная и интегральная нелинейность АЦП.
Время обработки импульса и мертвое время. АЦП Уилкинсона и
последовательного приближения. Назначение и область применения
стабилизаторов спектра. Одно- и двусторонняя стабилизация спектра.
Потребность в стабилизации для полупроводникового и сцинтилляционного
детекторов. Максимальное число отсчетов в памяти МКА. Возможные помехи
от дисплеев с электромагнитным управлением по цепи регистрации импульсов.
Вспомогательное оборудование: осциллографы, генераторы импульсов,
тестеры, ампервольтметры, схемы совпадений и антисовпадений.
Задачи гамма-спектрометричесого анализа. Функция отклик
детектора.
Задачи
гамма-спектрометрического
анализа.
Идеалистическое
представление функции отклика. Реалистическое представление функции
отклика детектора. Разрешение детектора. Фактор Фано.
Определение
эффективности
регистрации
гаммаспектрометрического тракта. Выбор детектора
Абсолютная эффективность регистрации пика полного поглощения:
геометрическая эффективность, эффективность поглощения, эффективность
образца, собственная эффективность. Относительная эффективность
регистрации (по отношению к детектору NaI(Tl)). Кривая относительной
эффективности. Кривая эффективности для детекторов различного типа. Выбор
детектора.
Определение положения пика полного поглощения
В качестве положения пиков выбираются их центроиды, которые могут
быть определены различными методами. Визуальное определение центроиды.
Графическое определение центроиды путем определения точки пересечения
прямых, проведенных через центры горизонтальных отрезков на гистограмме
спектра в области предполагаемого пика. Определение положения пика
методом первых и вторых моментов – сущность метода, преимущества,
недостатки, область применения. Определение положения пика с помощью
метода пяти каналов. Определение положения пика с помощью
линеализованной функции Гаусса.
Определение ширины пика полного поглощения фотонного
излучения
Полная ширина пика на половине высоты (ПШПВ) является основной
мерой разрешения пиков полного поглощения. Для описания качества формы
пика используют также отношение ПШПВ ширине пика на одной десятой
максимума, а также другие соотношения. Когда функция Гаусса подгоняется к
центральным точкам, параметр ширины оказывается больше, чем исходное
распределение. Ширина пика может быть определена визуально, графически, с
помощью аналитической интерполяции, метода вторых моментов, с помощью
подгонки линеализованной функцией Гаусса, а также другими методами.
Определение площади пика полного поглощения
Для функции Гаусса 99,96% площади пика лежит внутри области,
ширина которой равняется утроенному значению ПШПВ. Район интереса, по
которому определяется фон, обычно выбирается симметрично на расстоянии
3,5 – 4,0 ПШПВ с каждой стороны. Вычитание линейного комптоновского
фона. В этом случае фон является площадью трапеции под линией фона.
Вычитание сглаженной ступеньки комптоновского фона. Вычитание
комптоновского фона при использовании единственной рассматриваемой
области фона. Вычитание фона с помощью метода двух стандартных образцов.
Использование сумм числа отсчетов в рассматриваемых областях для
измерения площадей пиков, использование простых подгонок функцией Гаусса
для определения площади пика.
Вопросы анализа спектра, определения радионуклидного состава
излучателей и их активности (количества)
Количественный анализ точечного источника излучения. Особенности
количественного анализа образцов различной формы. Поглощение и
самопоглощение излучения в образце и защитном материале. Особенности
учета мертвого времени при регистрации излучения. Учет фонового излучения.
Характеризация
ядерных
и
радиоактивных
материалов,
используемых в ЯТЦ.
Ядерные и радиоактивные материалы, используемые на различных
стадиях ядерного топливного цикла и их радиационные свойства. Источники
образования и характеризация РАО, образующихся в ЯТЦ. Радиоактивные
материалы и РАО, используемые и образующиеся в различных отраслях
хозяйственной деятельности не связанные с ЯТЦ.
Основы определения изотопного состава урана.
Атомарное и весовое содержание урана и их соотношение. Излучение
образцов урана: при измерении обогащения часто используется линия 186 кэВ.
Обычно интерференции в области гамма-излучения нет, за исключением
случаев, связанных с измерением регенерированного топлива. Методика гаммаизмерений бесконечных образцов. В качестве бесконечного принимается
геометрия коллимированного образца, имеющего толщину, намного
превышающую длину свободного пробега гамма-квантов с энергией 186 кэВ.
Схема
установки.
Однокомпонентная
(металлический
уран)
и
двухкомпонентная (простые соединения урана) задачи.
5. Ядерная и радиационная безопасность
Источники ионизирующего излучения
Природные и искусственные источники ионизирующего излучения и их
источники. Биологическое действие ионизирующих излучений. Термины и
определения принятые в радиационной безопасности. Единицы измерения
дозиметрических и радиометрических величин.
Взаимодействия излучения с веществом в применении к вопросам
его регистрации
Источники заряженных частиц. Взаимодействие -частиц с веществом.
Формула Бете. Тормозная способность. Максимальная и экстраполированная
длина пробега частиц. Кривая Брэгга. Взаимодействие электронов с веществом.
Потери на` ионизацию и радиационные потери энергии электронов в веществе.
Закон ослабления потока бета-частиц для спектра с максимальной энергией и
коллимированного пучка.
Отличие природы рентгеновского и гамма-излучений. Тормозное и
характеристическое излучение. Закон ослабления рентгеновского и гаммаизлучений. Линейный и массовый коэффициенты ослабления. Фотоэффект,
Томпсоновское рассеяние, Комптон эффект и эффект образования пар.
Ядерный фотоэффект. Полный коэффициент ослабления гамма-квантов.
Средняя энергия ионообразования.
Упругое (потенциальное и резонансное рассеяние) и неупругое
взаимодействие нейтронов с веществом. Деление нейтронов на группы в
зависимости от характера их взаимодействия с веществом. Ультрахолодные и
холодные нейтроны, тепловые нейтроны, надтепловые нейтроны, нейтроны
промежуточных энергий, быстрые и сверхбыстрые нейтроны. Энергия
возбуждения составного ядра. Ядерные реакции. Суммарное сечение ядерных
реакций и его составляющие. Среднелогарифмическая потеря энергии
нейтронов. Основные вещества замедлители.
Основные понятия требования при работе с ядерными и
радиоактивными материалами, устанавливаемые НРБ-99/2009 и
ОСПОРБ-99/2010
Область использования норм радиационной безопасности. Принципы
обеспечения
радиационной
безопасности.
Основные
нормативы,
устанавливаемые в НРБ-99/200. Пределы доз. Уровни многофакторного
воздействия. Контрольные уровни. Требования к ограничению облучения
персонала и населения. Требования, устанавливаемые основными санитарными
правилами по радиационной безопасности. Категории радиационных объектов.
Санитарно-защитные зоны и зоны наблюдения. Работа с открытыми
источниками ионизирующего излучения. Группы радионуклидов по
потенциальной радиационной опасности. Класс работ с открытыми
источниками излучения. Требования к помещения различного класса.
Обращение с радиоактивными отходами. Классификация радиоактивных
отходов. Методы иммобилизации, снижения объема, кондиционирования и
хранения радиоактивных отходов. Методы и приборы практической
дозиметрии.
Практические методы обеспечения радиационной и ядерной
безопасности.
Пути обеспечения радиационной и ядерной безопасности. Оценка
состояния
радиационной
безопасности.
Обеспечение
радиационной
безопасности населения и персонала. Классификация радиационных объектов
по их потенциальной опасности.
Радиационная и ядерная безопасность на этапах ядерного топливного
цикла.
6. Основы технологии ядерного топливного цикла
Энергопроизводящие технологии ЯТЦ
Особенности ядерного топлива как источника энергии. Типовые схемы
топливных циклов. Атомная энергетика в мире и России, состояние и
перспективы.
Основы технологий добычи и переработки урановых руд
Урановые руды и минералы. Мировые запасы урана. Гидрометалургические
процессы переработки руд. Добыча и транспортирование. Дробление и
измельчение. Обогащение руды. Селективное выделение урана из растворов и
пульп. Выделение попутных химических соединений. Получение чистых
соединений урана.
Основы технологии обогащения
Гексафторид урана и его свойства. Получение гексафторида урана.
Коэффициент
разделения
и
обогащения.
Общая
характеристика
разделительных производств. Метод газовой диффузии. Мембранные фильтры.
Каскады разделения. Центрифугирование. Лазерное разделение изтопов.
Химический обмен.
Основы технологии изготовления топлива
Оксидное топливо. Подготовка ядерного топлива: изготовление порошков
топлива путем конверсии гексафторида в двуокись урана, прессование и
получение спеченных таблеток, шлифование, выходной контроль и
комплектование таблеток для снаряжения твэлов. Подготовка трубчатых
твэлов. Снаряжение твэлов топливом. Сборка твэлов в ТВС.
Атомные ректоры и их использование для получения энергии
Основные принципы получения энергии в атомном реакторе. Эффективные
коэффициент размножения. Реактивность. Управление цепной реакцией
деления. Остаточное тепловыделение. Основные компоненты реактора:
делящееся вещество, замедлитель, система охлаждения, система безопасности,
система регулирования. Классификация реакторов по назначению и мощности,
по компоновке АЗ, по количеству контуров охлаждения и т.п. Реакторы
конверторы и реакторы размножители. Тепловые контуры атомных станций.
Реакторы с водой под давлением (ВВЭР).
Переработка топлива и обращение с РАО и ОЯТ
Жидкие и сухие методы переработки. Транспортирование ОТВС, хранение на
заводе по переработке. Механическая разделка. Водные методы переработки.
Экстракция и риэкстракция. Мощности по переработке ОТВС, существующие в
мире. Цели и принципы обращения с РАО. Сбор, сортировка и хранение РАО.
Инженерные барьеры защиты. Основные принципы захоронения и типы
хранилищ. Особенности хранения различных типов РАО. Альтернативные
методы захоронения. Мониторинг хранения.
7. Национальные и международные гарантии нераспространения
ядерных материалов
Биологическое оружие
Виды биологического оружия и
их свойства. Применение
биологического оружия в военных целях. Контроль за распространением
биологического оружия. Конвенция о запрещении разработки, производства и
накопления запасов бактериологического (биологического) и токсинного
оружия и об их уничтожении. Основные направления деятельности участников
конвенции по запрещению биологического оружия.
Химическое оружие
Основные виды химического оружия и их свойства. Нераспространение
химического оружия. Конвенция о запрещении разработки, производства,
накопления и применения химического оружия и о его уничтожении.
Уничтожение химического оружия в России: проблемы и их решения.
Международная помощь РФ в деле уничтожения ее запасов химического
оружия.
Ядерное оружие
Делящиеся материалы и их свойства, способы получения. Ядерные силы
США, СССР (России). Нераспространение ядерного оружия и запрет на
ядерные испытания. Средства доставки ядерного оружия, типы и
характеристики. Договор о всеобъемлющем запрете ядерных испытаний, о
запрете производства расщепляющих материалов для ядерного оружия и
других ядерных взрывчатых веществ. Договор о нераспространении ядерного
оружия. Роль ДНЯО в предотвращении распространения ядерного оружия.
8. Методы и процедуры учета и контроля ядерных материалов
Основные принципы организации Государственной системы учета и
контроля ЯМ
Нормативно-правовая база, обеспечивающая функционирование системы
учета и контроля (СУиК) в Российской федерации. Система Государственного
учета и контроля ядерных материалов. Федеральная информационная система.
Виды ГСУИК в РФ: РВ и РАО, ЯМ. Принципы учета и контроля ядерных
материалов в соответствии с ОПУК: элементы, процедуры и методики. Отличия
систем учета и контроля. Основные положения НП-030-12.
Ключевые моменты организации УИК
Ключевые положения Основных правил учета и контроля (ОПУК)
ядерных материалов (ЯМ). Принцип категоризации ЯМ. Понятия физической
инвентаризации, инвентаризационной разницы, зоны баланса материалов.
Учетная и отчетная документация эксплуатирующих организаций.
Организация физических инвентаризаций
Система
материального
баланса.
Разновидности
физических
инвентаризаций (ФИ). Выбор конкретного вида ФИ. Планирование ФИ.
Последовательность и содержание этапов планирования ФИ. Основные
разновидности аномалий и пути их разрешения. Учет ЯМ в различных формах
и на различных производствах. Анализ кумулятивной инвентаризационной
разницы (ИР). Анализ проведения инвентаризации.
Контрольные измерения
Цели контрольных измерений (КИ). Составные части системы КИ.
Аналитические методы контроля измерений. Контроль измерений массы.
Стратегия пробоотбора. Контроль объема. Опыт осуществления КИ.
Средства контроля доступа
Средства контроля доступа в СУИК ЯМ. Меры наблюдения и устройства
индикации вмешательств (УИВ). Технические средства и организационные
мероприятия для осуществления санкционированного доступа у ЯМ. Цели
применения УИВ. Требования к УИВ. Типы и классификация УИВ. Способы
обхода и недостатки УИВ. Факторы, влияющие на выбор УИВ. Программа
организации применения УИВ. Эффективность применения УИВ.
Организация ЗБМ на ЯО
Особенности различных элементов ядерно-топливного цикла с точки
зрения процесса нераспространения и систем учета и контроля ЯМ.
Технологические процессы и вид ЯМ участвующих в них. Особенности учета и
контроля и проведения физических инвентаризаций в зависимости от этапа
ЯТЦ. Влияние СУиК ЯМ на производственный процесс ЯО.
Функционирование УиК на производстве. Организация ЗБМ. Участки хранения
и производственные участки. Потоки ядерных материалов (и радиоактивных
отходов) и ключевые точки измерений. Применение средств контроля доступа
и процедур учета и контроля в различных зонах ядерного объекта на всех
этапах передвижения ядерного материала.
Интеграция СУИК ЯМ с СФЗ
Цели и методы ФЗ. Взаимодействие СУиК ЯМ с СФЗ. ЗБМ и организация
зонирования на ЯО. Функционирование единой СФЗ, УиК ЯМ.
Эффективность СУИК ЯМ
Методики оценки эффективности. Критерии оценки эффективности в
УиК ЯМ. Методы оценки эффективности физических инвентаризаций.
Компьютеризированные СУИК ЯМ
Понятия
компьютеризированных
СУиК
ЯМ.
Компоненты
компьютеризированных СУиК ЯМ. Базовое программное обеспечение.
Системы управления базами данных. Современные информационные
технологии. Классификация ЯО и требования к компьютеризированным СУиК.
Разработка компьютеризированных СУиК.
Защита информации в СУиК ЯМ
Информация, циркулирующая в СУиК ЯМ. Принципы классификации
СУиК. Требования к системе защиты информации по классам СУиК.
Требования по сертификации и аттестации систем защиты информации от
несанкционированного доступа по классам СУиК.
III.ВОПРОСЫ
междисциплинарного экзамена бакалавров по профилю
«Безопасность и нераспространение ядерных материалов»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
Основные угрозы ЯО. Определение характеристик и особенностей
объекта.
Назначение, структура и принципы функционирования подсистем СФЗ
ЯО.
Основные принципы построения СФЗ ЯО.
Нормативно-правовое обеспечение физической защиты ядерных
материалов, ядерных установок и пунктов хранения.
Государственная система физической защиты: состав, принципы
организации и функционирования.
Требования, предъявляемые к оснащению периметра ЯО техническими
средствами СФЗ.
Подсистема охранной сигнализации.
Особенности, основные цели, функции и выполняемые задачи СФЗ ЯО.
Модель нарушителя.
Назначение, составные части инженерно-технических средств СФЗ.
Периметровые средства обнаружения. Классификация, назначение,
физические принципы обнаружения, выбор по заданным параметрам и
характеристикам.
Роль технических средств охраны в обеспечении физической защиты
ядерных материалов, ядерных установок и пунктов хранения.
Назначение и построение систем охранной сигнализации внутри
помещений.
Назначение и структура организации подсистемы контроля и управления
доступом на ЯО.
Организационные и методические основы анализа уязвимости ФЗ ЯО.
Принципы категорирования ядерных объектов и предметов физической
защиты.
Оценка эффективности существующей (проектируемой) СФЗ ЯО.
Подсистемы оптико- электронного наблюдения СФЗ. Состав и назначение.
Технические средства и устройства подсистемы оптико-электронного
наблюдения.
Основные этапы проектирования СФЗ.
Инженерные средства СФЗ.
Составные элементы технических средств СФЗ. Назначение и
выполняемые функции.
Зоны свободные от ядерного оружия.
Ядерный терроризм.
Международное сотрудничество по пресечению ядерного терроризма.
Закон РФ «Об использовании атомной знергии».
Федеральные нормы и правила НП-030-12 «Основные правила учета и
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
контроля ЯМ»
Категории ядерных материалов в государственной системе учета и
контроля.
Интеграция СФЗ и СУиК ЯМ в рамках единой системы национальных
гарантий нераспространения.
Экспортный контроль.
Международная система экспортного контроля в ядерной области.
Комитет Цангера.
Группа ядерных поставщиков.
Австралийская группа
Вассенаарские договоренности по экспортному контролю за обычными
вооружениями и товарами и технологиями двойного назначения
Руководящие принципы для ядерного экспорта.
Становление национальной системы экспортного контроля в ядерной
области.
По какому принципу устанавливаются категории ЯМ
Особенности ядерного топлива как источника энергии
Схемы ядерных топливных циклов.
Ядерные технологии не связанные с энергетикой и их использование.
Методы добычи урана.
Выщелачивание урана.
Метод сорбции соединений урана.
Методы экстракции соединений урана.
Осаждение, получение сухих концентратов урана.
Аффинаж.
Схема получения чистых окислов урана.
Методы получения гексафторида урана.
Метод газовой диффузии.
Метод цинтрифугирования.
Аэродинамические методы разделения изотопов.
Альтернативные методы разделения изотопов (кроме аэродинамических).
Основные этапы производства твэл. Охарактеризовать процесс
производства в целом.
Классификация реакторов.
Тепловые контуры АЭС.
Легководные реакторы. Реактор типа ВВЭР.
Реакторы БН с натриевым теплоносителем.
Характеризация аварий на реакторах.
Авария на АЭС Виндскейл.
Авария на АЭС Three Mile Island.
Авария на ЧАЭС.
Технологическая схема обращения с ОТВС в замкнутом топливном цикле.
Процесс переработки отработанного ядерного топлива.
Принципы государственного учета и контроля ядерных материалов
Материалы, подлежащие учету и контролю
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
Категории ядерных материалов
Зоны баланса материалов
Ключевые точки измерения
Постановка и снятие ядерных материалов с государственного учета
Меры контроля доступа к ядерным материалам
Системы наблюдения за ядерными материалами
Назначение пломб, требования к ним, места установки
Основные положения программы применения пломб
Программа измерений в ЗБМ
Система контроля и обеспечения качества измерений
Процедура передачи ядерных материалов. Вид и объем подтверждающих
измерений. Документирование данных
Физическая инвентаризация. Цели, частота, организация
Проблема «человеческого фактора» и автоматизации сбора данных в
подсистеме УиК ЯМ
Элементы подсистемы АСД
Естественные источники ионизирующих излучений. Искусственные
источники ионизирующих излучений.
Основные определения, устанавливаемые нормативной документацией:
активность, доза поглощенная, доза экспозиционная, доза эквивалентная,
взвешивающие коэффициенты, предел дозы, население, риск
радиационный, загрязнение радиоактивное, дезактивация, отходы
радиоактивные, санитарно-защитная зона, зона наблюдения. Системные и
внесистемные единицы измерений в области радиационной безопасности и
защиты.
Классификация РАО, устанавливаемая ОСПОРБ 99/2010. Методы
обращения с РАО.
Источники альфа излучения. Взаимодействие альфа-частиц с веществом.
Источники бета излучения. Взаимодействие электронов с веществом.
Тормозное излучение. Прохождение бета-частиц через вещество.
Гамма-излучение и его источники. Закон ослабления рентгеновского и
гамма-излучения.
Фотоэффект. Классическое (томсоновское) рассеяние гамма-квантов.
Эффект Комптона.
Эффект образования пар и ядерный фотоэффект.
Принцип работы ионизационной камеры, вольт-амперная характеристика
ионизационной камеры.
Типы ионизационных камер. Конструкция ионизационной камеры.
Типы газовых счетчиков. Зависимость величины импульса от напряжения.
Газовое усиление.
Пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера.
Схема сцинтилляционного метода регистрации ИИ. Требования с
сцинтилляторам.
Полупроводниковые детекторы.
95. Возможности и особенности использования различных типов детекторов
для спектрометрии фотонного излучения.
96. Разрешение детектора. График, отображающий возможности разрешения
детекторов различного типа.
97. Эффективность детектора. Понятие относительной эффективности
98. Выбор детектора для измерительной системы. Типичные диапазоны
измерения энергий ядерных материалов
99. Понятие международного права и его особенности.
100. Источники международного права.
101. Принципы международного права, их сущность и значение.
102. Международный договор как научная категория.
103. Содержание международной правосубъективности.
104. Международно-правовое признание, как институт права.
105. Объект международного права.
106. Заключение и вступление договора в силу.
107. Понятие и основные признаки международных организаций.
108. Правосубъектность международных организаций.
109. Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО). Определение и
контекст режима нераспространения ядерного оружия.
110. Современное состояние режима нераспространения ядерного оружия.
111. Ядерный топливный цикл (ЯТЦ) и режим нераспространения.
112. Этапы ЯТЦ и реализация гарантий.
113. Современное состояние ресурсов ЯТЦ в мире.
114. Обращение с ядерными отходами и режим нераспространения.
115. Характеристика режима нераспространения ядерных материалов и его
компоненты.
116. Национальные гарантии нераспространения как внутренняя система
противодействия угрозам ЯОО.
117. Контрольные списки и ядерный топливный цикл.
118. Ядерные реакторы и контрольные списки.
119. Сравнение возможностей использования различных твердотельных
детекторов для спектрометрии фотонного излучении
120. Калибровка гамма-спектрометра по энергии
121. Фактор Фано. Значение фактора Фано для полупроводникового и
сцинтилляционного детекторов. Вклад электроники в флуктуации
энергии при регистрации пика полного поглощения.
122. Методы определения положения пика
123. Разрешение детектора и определение ширины пика
124. Эффективность детектора. Определение активности образцов.
125. Обогащение. Уран, как источник излучения. Бесконечная толщина
различных соединений урана.
126. Метод использования линии 185,7 кэВ для определения обогащения
урана
127. Метод соотношения пиков для определения обогащения урана.
128. Спектральные области, используемые для изотопных измерений
плутония и их особенности.
129. Измерение изотопных отношений. Измерение абсолютной массы изотопа.
Изотопная корреляция 242Pu.
IV. ЗАДАЧИ
1.
2.
3.
4.
междисциплинарного экзамена бакалавров по профилю «Безопасность и
нераспространение ядерных материалов»
В руде содержится одинаковое количество атомов Рb206 и U238. Определить,
каким было содержание руды 109 лет тому назад.
Нормальная концентрация радиоактивных веществ в воздухе составляет nн =
10-10 Ки/м3. Какое количество радиоактивного стронция Sr89 (период
полураспада Т1/2 = 53 дня) достаточно добавить в 1 м3 воздуха, чтобы
концентрация достигла предельно допустимой для живой ткани величины n д =
10-9 Ки/м3?
24
В кровь человека попал раствор, содержащий радиоактивный 11 Na .
Активность 1 см3 крови, взятой через 5 часов оказалась равной 0,28 Бк. Найти
количество радиоактивного натрия, попавшее в организм человека, объем
крови человека 5 литров.
Рассчитать активность точечного изотропного нуклида 60Co, схема распада
которого приведена на рис., если в нём образуется 3,1107 фотонов/с.
5. Защитное окно, находящееся вблизи точечного изотропного источника 60Co и
заполненное водой, должно снизить мощность снизить мощность
экспозиционной дозы гамма-излучения источника в 5 раз. Определить
необходимую толщину воды, если источник и точка детектирования находятся
на одной нормали к барьеру вплотную к защите с противоположных сторон.
6. Оператор работает с радионуклидом 60Со активностью 15 ГБк. Сколько часов в
день при шестидневной рабочей неделе можно работать без защиты, если
расстояние от источника до рабочего места постоянно, равно 1 м и должны
быть обеспечены допустимые условия облучения персонала?
7. В связи с изменившимися условиями работы оператору приходится работать в
2 раза ближе к источнику, в 1,6 раза дольше и с увеличенной в 3 раза
активностью точечного изотропного источника 60Со, на сколько должна быть
увеличена толщина 35-сантиметровойжелезной стенки, обеспечивающей при
прежних условиях работы соблюдение предельно допустимой дозы облучения
персонала? Зависимость фактора накопления от взаимного положения
источник-защита-детектор в расчетах не учитывать.
8. Какой должна быть минимальная энергия альфа-частиц, чтобы они могли
пройти через слой эпидермиса (ороговевший слой кожи ρ=1 г/см3, А=15,7)
толщиной 70 мкм?
9. В медицине для радиационной терапии используют гамма-излучение нуклида
137
Cs+137mBa. Определить максимальную необходимую толщину фильтра из
алюминия для полного отсекания -излучения 137Cs с максимальной энергией
1,2 МэВ. Плотность алюминия принять равной 2,71 г/см3.
10.Определить эффективную дозу, создаваемую точечным изотропным
источником нейтронов, эффективная энергия которого составляет 5 МэВ.
Расстояние от источника до точки детектирования 1 м. Мощность источника –
107 с-1. Вторичное гамма-излучение источника в расчет не принимать.
11.Оператор проводит эксперимент с точечным изотропным источником 59Fe
активностью 0,78 ГБк, находясь от него на расстоянии, равном 1,5 м. На
сколько надо увеличить расстояние, если по условиям эксперимента в том же
месте будет дополнительно помещен точечный изотропный источник 203Na
активностью 5,1 ГБк? Считать, что в обоих случаях продолжительность
эксперимента одинакова и защита отсутствует.
12.Контейнер-сборник емкостью 10л для сбора и удаления твердых
радиоактивных отходов представляет собой стальной цилиндр с
открывающейся крышкой. Внутрь контейнера вплотную к его стенкам
вкладывается пластиковый пакет высотой 44,5 см и диаметром 17 см.
Определить удельное поверхностное загрязнение внутренней поверхности
пластикатового пакета, освобожденного после завершения работ от
радиоактивных отходов, если измеренная по оси пакета на высоте 1м от дна
мощность экспозиционной дозы при снятой крышке оказалась равной 0,05
мкР/с. Ослаблением излучения в воздухе пренебречь. Считать, что боковые
стенки и дно пакета загрязнены радиоактивным веществом равномерно. Поле
излучения создается на 30% изотопом 137Cs и на 70% изотопом 60Со.
13.Для возбуждения реакции (п, α) на покоящихся ядрах В11 пороговая
кинетическая энергия нейтронов Тпор = 4,0 МэВ. Найти энергию этой реакции.
14.Нейтрон с кинетической энергией Т = 10 МэВ возбуждает ядерную реакцию
С12(n, α)Be9, порог которой Тпор = 6,17 МэВ. Найти кинетическую энергию α–
частиц, вылетающих под прямым углом к падающим нейтронам.
15.На сколько процентов пороговая энергия γ–кванта превосходит энергию связи
дейтона (Eсв = 2,2 МэВ) в реакции γ + Н2→ n + р?
16.Тонкую золотую фольгу, состоящую из стабильного изотопа Аu197, облучают
по нормали к поверхности тепловыми нейтронами, плотность потока которых J
= 1,0·1010 частиц/(с·см2). Масса фольги m = 10мг. В результате захвата
нейтронов возникает β–активный изотоп Аu198, эффективное сечение
образования которого σ = 98 б и период полураспада Т = 2,7 суток. Найти время
облучения, за которое число ядер Аu197 уменьшится на η = 1,0%.
17.Определить суммарную кинетическую энергию T ядер, образовавшихся в
результате реакции 13С(d, α)11В, если кинетическая энергия T1 дейтона равна 1,5
МэВ. Ядро–мишень 13С считать неподвижным.
18.Альфа–частица с кинетической энергией T0 = 1,0 МэВ упруго рассеялась на
покоившемся ядре 6Li. Определить кинетическую энергию ядра отдачи,
отлетевшего под углом  =30° к первоначальному направлению движения α–
частицы.
19.Протон с кинетической энергией T = 0,90 МэВ испытал упругое лобовое
соударение с покоившимся дейтроном. Найти кинетическую энергию протона
после соударения.
20.Нерелятивистский нейтрон упруго рассеялся под углом n на покоившемся
ядре нуклида 4Не, в результате чего последнее отлетело под углом  =60° к
направлению движения налетающего нейтрона. Определить угол n .
21.Оценить минимальную кинетическую энергию налетающей α–частицы,
необходимую для ее прохождения над кулоновским потенциальным барьером
ядра 7Li. Возбудит ли α–частица такой энергии реакцию 7Li(α, n)10B?
22.Найти максимальную кинетическую энергию α–частиц, возникающих в
результате реакции 16O(d, α)14N+3,1 МэВ при кинетической энергии
бомбардирующих дейтронов 2,0 МэВ.
23.Литиевую мишень облучают α–частицами с кинетической энергией Tα. В
результате ядерной реакции 7Li (α, n)10В, Q = –2,79 МэВ из мишени вылетают
нейтроны. Найти кинетическую энергию нейтронов, вылетающих под углами 0,
90 и 180° к направлению движения бомбардирующих α–частиц, если Tα = 10,0
МэВ.
24.Пучок нейтронов с кинетической энергией 7,50 МэВ возбуждает в углеродной
мишени реакцию 12С(n, α)9Be – 5,70 МэВ. Найти относительное число α–частиц,
вылетающих в переднюю полусферу (   90°), считая, что в Ц–системе
.угловое распределение продуктов реакции изотропно.
25.Какой минимальной кинетической энергией должен обладать нейтрон, чтобы в
результате неупругого рассеяния на ядре 9Be сообщить последнему энергию
возбуждения Е* = 2,40 МэВ?
26.Вычислить кинетическую энергию протонов, неупруго рассеянных под прямым
углом на первоначально покоящихся ядрах нуклида 20Ne. Известно, что нижние
уровни ядра 20Ne соответствуют энергии возбуждения Еi* = 1,5, 2,2 и 4,2 МэВ.
Кинетическая энергия бомбардирующих протонов T = 4,3 МэВ.
27.Найти значения кинетической энергии нейтронов, при которых сечения
взаимодействия с ядрами нуклида 16О максимальны, если нижние уровни
промежуточного ядра соответствуют энергиям возбуждения E* = 0,87, 3,00,
3,80, 4,54, 5,07 и 5,36 МэВ.
28.Борную мишень облучают пучком дейтронов с кинетической энергией 1,50
МэВ. В результате реакции (d, р) на ядрах 10B установлено, что под прямым
углом к пучку дейтронов из мишени испускаются протоны с кинетической
энергией 7,64, 5,51 и 4,98 МэВ. Найти энергию Е* уровней возбужденных ядер
11
В, которые отвечают этим значениям энергии,
29.Определить среднее время жизни возбужденных ядер, возникающих при
захвате нейтронов с кинетической энергией 250 кэВ ядрами нуклида 6Li, если
известно среднее время жизни данных ядер по отношению к испусканию
нейтронов и α–частиц: τn=1,1·10–20 с, τα=2,2·10–20 с (других процессов нет).
30.При облучении дейтронами с кинетической энергией 1,0 МэВ тонкой мишени
из тяжелого льда выход и сечение реакции 2H(d, n)3He равны соответственно
0,8·10–2 и 20 мб. Определить сечение данной реакции для кинетической энергии
дейтронов 2,0 МэВ, если выход при этой энергии составляет 4,0·10–5.
31.В организм человека попало 15 мг 55Fe. Найти значение поглощенной дозы за
10-летний период. Период полураспада 55Fе =2.9 года. Q=0.22 МэВ.
32.Студент предполагает использовать источником 90Sr, имеющим активность
А=30МБк и содержащимся в стеклянной пробирке, в качестве защиты только
плотные перчатки. Не опасно ли это ?
33.Какова поглощенная доза в организме человека в течении 10 лет, если через
органы дыхания в него попало 50 мкг изотопа 239Pu ? Период полураспада 239Pu
равен 2.4*104 лет.
34.Рассчитайте какую активность дает калий в теле человека за счет распада калия
40.(Природный состав калия 39К 93,2581%, 40К 0,0117%, 41К 6,7302%
t1/2 = 1,28·109 лет).
35.Какое количество радионуклида 137Cs распадется через три года, если его
исходная масса составляет 0,1 мг. Определить среднее время жизни
радионуклида 137Cs.
36. В призме из полиэтилена (   0,93 г/см3) больших размеров помещен точечный
изотропный источник моноэнергетических нейтронов с энергией 14,9 Мэв
мощностью 5*107 нейтр./с. Определить плотность потока нейтронов с энергией
выше 2 Мэв на расстоянии 45 см от источника.
37.Вычислить энергетический фактор накопления, характеризующий прохождение
гамма-излучения точечного изотропного источника 137Cs в бесконечной защите
из железа, если расстояние между детектором и источником равно 13 см.
Вычисления произвести, исходя из данных экспоненциального представления
фактора накопления.
38.Рассчитать линейный коэффициент ослабления для узкого пучка фотонов в
железе, если известно, что железная пластина толщиной 4 см. ослабляет
плотность потока рассеянных фотонов в 10 раз.
39.Определить число радиоактивных атомов, содержащихся в препарате 24Na при
поступлении в лабораторию, если через 4 часа после поступления его
активность равна 500 мКи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Gamma- and X-Ray spectrometry with semiconductor detector. – Klaus
Debertin, Richard G. Helmer North-Holland, Amsterdam, Oxford, New York,
Tokyo, 1988.
2. International Atomic Energy Agency, Code of Conduct on the Safety and
Security of Radioactive Sources, IAEA/CODEOC/2001, IAEA, Vienna (2006).
3. James E. Doyle. Nuclear Safeguards, Security, and Nonproliferation.
Achieving Security with Technology and Policy.
4. Nuclear Security – Measures to Protect against Nuclear Terrorism,
Amendment to the Convention on the Physical Protection of Nuclear Material,
Report by the Director General, GOV/INF/2005/10-GC949)/INF/6, IAEA,
Vienna (2005)/
5. Nuclear Verification and Security of Material – Physical Protection Objectives
and Fundamental principles, GOV/2001/41, IAEA, Vienna (2001).
6. The Convention on the Physical Protection of Nuclear Material,
INFCIRC/274/Rev/1, IAEA, Vienna (1980).
7. Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapon, IAEA, INFCIRC/140,
IAEA, Vienna (1970).
8. А.И.Абрамов,
Ю.А.Казанский,
Е.С.Матусевич
Основы
экспериментальных методов ядерной физики. – М.: Атомиздат, 1970.
9. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научнотехнические аспекты, Регулирование ядерной и радиационной безопасности.
– М: МГОФ «Знание», НТЦ ЯРБ, 2003.
10. Бойко В.И., Власов В.А, Жерин И.И., Маслов А.А., Шаманин И.В. Торий
в ядерном топливном цикле. – М.: Руда и металлы. 2006.
11. В.И. Бойко, Ф.П. Кошелев и др. Ядерные технологии и вызовы 21-го века.
– Томск: ТПУ, 2009.
12. В.К. Ляпидевский
Методы детектирования
излучений
–
М.:
Энергоатомиздат, 1987.
13. Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов
Учебное пособие для вузов. М.: Интермет Инжиниринг. 2003.
14. Пшакин Г.М., Гераскин Н.И. и др. Ядерное нераспространение. –М.:
МИФИ, 2004.
15. Гераскин Н.И., Петрова Е.В. Теория вероятностей и прикладная
математическая статистика в задачах физической защиты ядерно-опасных
объектов, учета и контроля ядерных материалов. М.: МИФИ, 2001.
16. Гераскин Н.И., Савандер В.И. Критерии безопасности, оценка
эффективности и риска в задачах физической защиты ядерно-опасных
объектов, учета и контроля ядерных материалов. М.: МИФИ, 2002.
17. Глебов В.Б., Измайлов А.В., Румянцев А.Н. Введение в системы учета,
контроля и физической защиты ядерных материалов. – М.: МИФИ, 2001.
18. Дуглас
Райли, Норберт Энслин, Хэйстингс Смит, Сара Крайнер.
Пассивный неразрушающий анализ ядерных материалов. – «Бином»,
Москва, 2000.
19. Е.А. Панов Практическая гамма-спектрометрия на атомных станциях. –
М.: Энергоатомиздат, 1990.
20. Жерин И.И., Амелина Г.В., Водянкин А.Ю., Егоров Н.Б., Усов В.Ф.
Оптические методы определения урана и тория: Учебное пособие. - Томск:
ТПУ, 2009.
21. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. – М:
Энергоатомиздат. 1991.
22. Кондаков В.В. Компьютеризированные системы учета и контроля
ядерных материалов: Учебное пособие. – М.: МИФИ, 2001. – 272 с.
23. Маслов А.А., Каляцкая Г.В., Амелина Г.В., Водянкин А.Ю., Егоров Н.Б.
Технология урана и плутония: Учебное пособие: ТПУ, 2009.
24. Методы и приборы для измерения ядерных и других радиоактивных
материалов : учебное пособие / В. И. Бойко [и др.]; под ред. В. И. Бойко, М.
Е. Силаева. — Москва: Изд-во МНТЦ, 2011. — 356 с.: ил.. —
Образовательная программа в области физической ядерной безопасности. —
Библиогр.: с. 356..
25. Методы измерений ядерных материалов: учеб.пособие для вузов / Бушуев
А.В. - М. : МИФИ, 2001. - 172 с. - ISBN 5-7262-0386-0.
26. Н.Г.Волков,
В.А.Христофоров,
Н.П.Ушакова
Методы
ядерной
спектрометрии. – М.; Энергоатомиздат, 1990.
27. Основные правила учета и контроля ядерных материалов. НП-030-05.
Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии /
Госатомнадзор. Введ. 01.05.2006. М., 2005.
28. Основные правила учета и контроля ядерных материалов. НП-030-12.
Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии /
Госатомнадзор. Введ. 17.04.2012. М., 2012.
29. Постановление Правительства РФ от 06.05.2008 N 352 (ред. от
04.02.2011) "Об утверждении Положения о системе государственного учета
и контроля ядерных материалов"
30. Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. – М: Руда и
металлы. 2006.
31. Федеральный закон об использовании атомной энергии. № 170-ФЗ. /
Принят Государственной думой 20.10.1995.
32. Федеральный закон от 21.11.1995 г. № 170-ФЗ "Об использовании
атомной энергии" (с изменениями от 10 февраля 1997 г., 10 июля, 30 декабря
2001 г., 28 марта 2002 г.).
33. Шмелев А.Н., Куликов Г.Г., Апсэ В.А. Физические факторы и свойства
ядерных материалов, влияющие на их защищенность. М.: МИФИ, 2001.
34. Ядерная энергия, ядерный топливный цикл и прикладные ядерные
технолгии : учебное пособие / В. И. Бойко [и др.]; под ред. В. И. Бойко, М.
Е. Силаева. — Москва: Изд-во МНТЦ, 2011. — 282 с.: ил.. —
Образовательная программа в области физической ядерной безопасности.
— Библиогр.: с. 218-222..
35. Ядерное нераспространение: Учебное пособие / Пшакин Г.М., Гераскин
Н.И., Мурогов В.М., Коровин Ю.А., Соснин В.Н., Шмелев А.Н., Савандер
В.И., Апсэ В.А., Глебов В.Б. / 2-е изд., испр. и доп. М.: МИФИ, 2006.
36. Ядерное нераспространение: учебное пособие для студентов вузов. В 2-х
томах. Том 1,2/ И.А.Ахтамзян и др. Под общей редакцией В.А.Орлова. – М.:
ПИР-центр, 2002.