背角无齿蚌对放射性核素富集作用的γ能谱分析

利用HPGe多道γ能谱仪对背角无齿蚌蚌肉、蚌壳及其天然生存环境样品中的238U、225Ra、223Ra、232Th、40K、137Cs、134Cs、210pb、103Ru、131I 10种放射性核素进行了测试分析.环境样品中检出238U、226Ra、232Th、210Pb、40K、137Cs;蚌肉中检出226Ra、232Th、210Pb、40K;蚌壳只中检出226Ra、232Th.结果表明,在天然本底环境下,蚌肉对226Ra的富集作用最强,对232Th、210pb的富集作用相对较强.对40K的富集作用相对较弱,富集系数由大到小的顺序为:226Ra＞232Th＞210pb＞40K;蚌壳对226Ra、232Th的富集作用较强,富集系数的大小顺序为:226Ra＞232Th,蚌壳对210Pb、40K的富集作用均非常弱;蚌肉对226Ra、232Th、210pb、40K的富集作用均强于蚌壳.本工作为合理开发利用河蚌这一自然资源提供了参考数据和科学依据.     

光谱和能谱法测定磷矿渣中放射性元素的含量和比活度

本文用红外光谱和X－射线衍射法研究了磷矿渣的基本成分,其主要相组成为玻璃体。用偶氮胂Ⅲ光度法测定了矿渣中铀和钍的含量,并用γ谱测定了放射性核素^226Ra,^232Th和^40K的比活度,为了解磷矿渣对环境的污染程度及其综合利用提供理论依据。     

Monte Carlo simulation of indoor external exposure due to gamma-emitting radionuclides in building materials

The use of building materials containing naturally occurring radionuclides such as^40K,^238U,^232Th and their progeny, could lead to external exposures to the residents of such buildings. In this paper, a set of models are constructed to calculate the specific effective dose rates（the effective dose rate per Bq/kg of ^40K, the ^238U series,and the ^232Th series） imposed on residents by building materials with the MCNPX code. The effect of chemical composition, position concerned in the room and thickness as well as density of material is analyzed. In order to facilitate more precise assessment of indoor external dose due to gamma-emitting radionuclides in building materials,three regressive expressions are proposed and validated by measured data to calculate specific effective rates for40 K,the238U series and the232 Th series, respectively.     

Monte Carlo simulation of indoor external exposure due to gamma-emitting radionuclides in building materials

The use of building materials containing naturally occurring radionuclides,such as ⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th and their progeny, could lead to external exposures to the residents of such buildings. In this paper, a set of models are constructed to calculate the specific effective dose rates (the effective dose rate per Bq/kg of ⁴⁰K, the ²³⁸U series, and the ²³²Th series) imposed on residents by building materials with the MCNPX code. The effect of chemical composition, position concerned in the room and thickness as well as density of material is analyzed. In order to facilitate more precise assessment of indoor external dose due to gamma-emitting radionuclides in building materials, three regressive expressions are proposed and validated by measured data to calculate specific effective rates for ⁴⁰K, the ²³⁸U series and the ²³²Th series, respectively.     

江西相山铀矿区与非铀矿区稻谷中天然放射性核素含量对比研究

文章对比分析研究了江西相山铀矿区和非铀矿区稻谷中天然放射性核素U和Th的含量特征。样品分别采自江西省相山铀矿区及远离铀矿区的抚州市郊丘陵水稻种植区。结果表明相山铀矿区稻谷中天然放射性核素U的含量显著高于非铀矿区的稻谷,铀矿区内稻谷中放射性核素U含量平均值是非铀矿区的5.30倍;但铀矿区内稻谷中放射性核素Th的含量却较非铀矿区稻谷含量低,仅为其Th含量的50%。另外,相山铀矿区内稻谷中放射性核素U和Th之间存在较为显著的线性关系,稻谷中放射性核素Th的含量随U含量的增加而升高。铀矿区内稻谷中放射性核素U含量显著高于非铀矿区的原因还有待于进一步深入研究,然而加强该领域的研究对于保证我国区域稻谷质量和食品安全是非常重要和有意义的。     

稀土尾矿砂放射性活度的测量与计算

准确测量并计算稀土尾矿砂的放射性活度浓度及其变化规律对制定相应的豁免标准和日后的处理处置具有重要的意义。根据选取的特征γ射线,分析对比平衡与非平衡状态下铀系、钍系、锕系三个天然衰变系的总活度浓度,结合衰变链的一般动力学方程,计算总放射性活度与每个核素的放射性活度,并研究钍系各核素在平衡被不同程度破坏的情况下随时间的变化规律。结果显示,按照非平衡情况下计算得出的总α和总β放射性活度浓度比平衡情况下的更接近实际测量结果,此外,钍系核素在平衡被破坏后的放射性活度随时间变化情况与母体和228Ra的初始放射性活度浓度有关,若~(228)Ra小于~(232)Th,则总放射性活度在60 a再次平衡后达到最大值,为10倍的母体活度;若~(228)Ra大于~(232)Th,则总放射性活度在3.82 a出现最大值,为4.57倍母体活度与5.25倍第一子体~(228)Ra的初始活度浓度之和。因此,可知稀土尾矿砂放射性活度已经遭到破坏,其总活度浓度应该采用非平衡情况下的几个特征核素的活度浓度共同计算得到,并且需计算分析其随时间变化出现的最大值,以此来确定是否超过相关法规标准。     

稀土尾矿砂放射性活度的测量与计算分析

准确测量并计算稀土尾矿砂的放射性活度浓度及其变化规律对制定相应的豁免标准和日后的处理处置具有重要的意义。根据选取的特征 射线,分析对比平衡与非平衡状态下铀系、钍系、锕系三个天然衰变系的总活度浓度,结合衰变链的一般动力学方程,计算总放射性活度与每个核素的放射性活度,并研究钍系各核素在平衡被不同程度破坏的情况下随时间的变化规律。结果显示,按照非平衡情况下计算得出的总α 和总β 放射性活度浓度比平衡情况下的更接近实际测量结果,此外,钍系核素在平衡被破坏后的放射性活度随时间变化情况与母体和228Ra 的初始放射性活度浓度有关,若228Ra 小于232Th,则总放射性活度在60 a再次平衡后达到最大值,为10 倍的母体活度;若228Ra 大于232Th,则总放射性活度在3.82 a 出现最大值,为4.57 倍母体活度与5.25 倍第一子体228Ra 的初始活度浓度之和。因此,可知稀土尾矿砂放射性活度已经遭到破坏,其总活度浓度应该采用非平衡情况下的几个特征核素的活度浓度共同计算得到,并且需计算分析其随时间变化出现的最大值,以此来确定是否超过相关法规标准。It is of great significance to measure and calculate rare earth tailing radioactivity for the development of appropriate standards and exemption disposal. The total activity concentration of the three natural decay series (uranium series, thorium series, actinium series) was analyzed under the equilibrium and disequilibrium state according to the selected characteristic  γ-rays. At the same time, we calculated the total activity concentration and the radioactivity for each radionuclide based on the general kinetic equations of decay chain and studied the trend of each radionuclide of thorium-series under different degrees of disequilibrium with time. The results demonstrated that the total radioactivity of and calculated in disequilibrium state was more closed to the actual measurement results compared to that in equilibrium state. In addition, the activity changes with time of thorium series in disequilibrium state are related to the initial activity concentration of the mother nuclide and 228Ra. If the activity concentration of 228Ra is less than that of 232Th, the total activity peak will be 10 times to maternal activity and appear after 60 a when the thorium series become balance again. If the activity concentration of 228Ra is greater than that of 232Th, the maximum total activity will appear in 3.82 a, and will be the sum of 4.57 times of the initial activity concentration of the mother nuclide and 5.25 times of the initial activity concentration of the first daughter 228Ra. Therefore, the rare earth tailings have been in disequilibrium state, and its total activity concentration should be determined based on the activity concentration of several  feature radionuclides. In addition, the maximum value of the activity concentration is profitable to judge whether the activity concentration is fit with relevant regulations and standards.     

分层γ扫描技术中点源定位的蒙特卡罗方法

随着核工业发展和放射性同位素的广泛应用,产生大量中、低放射性废物。中、低放射性废物长期贮存前要对放射性废物的核素种类、活度等进行测量。分层扫描(SGS)测量技术是一种无损检测桶装核废物的手段,但是在测量过程中会遇到放射性核素所在的位置变化,则相对衰减距离、效率刻度不对应,导致估计活度结果误差较大。本工作首先将当前层平均分成12份分别进行计数,并通过实验和蒙特卡罗模拟方法,记录以均匀聚乙烯样品填充对废物桶径向不同偏心位置的探测器的计数。由12个位置的探测器计数得到两个最值,并根据射线在样品中衰减规律计算得到放射性核素距桶轴的距离,从而确定放射性核素在当前层的位置。结果表明:此方法可求出放射性核素所在的位置从而估计点源在桶内旋转半径,对应使用该旋转半径下的自吸收校正因子、探测效率和衰减校正效率,提高了SGS估计的精度。     

230Acβ延发裂变的观测

搜索了230Ac β延发裂变. 由60MeV/u18O离子照射232Th,通过多核子转移反应产生230Ra. 经放射化学分离和薄的230Raβ- 230 Ac源的制备,获得了108个230Ac原子. 该源对云母裂变径迹探测器曝光. 借助于所测的γ能谱和两个裂变事件,鉴别了β延发裂变核230Ac,得到了它的β延发裂变几率为(1.19±0.85)×10-8.     

229Ra的衰变纲图

用14MeV中子轰击Th靶,通过￣(232)Th(n,a)反应产生了￣(229)Ra,由放射化学分离技术从被照靶物质中分离出￣(229)Ra的活性,利用γ(X)谱学方法,首次观测到了属于￣(229)Ac的能量为14.5、15.6、18.8、21.8、22.5、44.0、47.5、55.0、63.0、69.6、93.6、94.1、98.5、102.2、104.5、106.1、161.1、171.5keV的18条新衰变γ射线,并建议了￣(229)Ra的部分衰变纲图.     

应用近红外光谱投影模型法分析烟叶的部位特征

以自2003年至2012年在国内外主要烤烟产地收集的5 170个烟叶样品的近红外光谱为试验对象, 其中典型上部烟叶光谱1 394 条, 中部2 550条, 下部1 226条;应用基于主成分及Fisher准则(PPF)的方法建立投影分析模型,遵循相邻主成分数下得到的投影结果没有显著性差异和主成分个数尽量少的原则,推荐主成分数为4下建立投影分析模型,模型结果表明：上、下部烟叶的近红外光谱特征具有显著差别,基本实现完全区分;而中部烟叶分别与上部和下部具有一定程度重叠,这与部位本身具有连续性特征的实际情况相符合。同时,依据模型得到的预测样品投影值与模型中各类投影均值之间的欧氏距离,对预测样品给出最近和次近类别及描述部位特征程度的量化分值,并结合模型中各类投影值的离散度以及设定的阈值,将预测结果细化为典型上、上偏中、中偏上、典型中、中偏下、下偏中、典型下等7类或超模型范围样品;应用2012年在实际复烤生产加工中取得的不同部位、不同产地的34个烟叶样品验证了分析结果的合理性。该种分析方式,不仅可以实现预测样品的判别分析,而且可得到关于预测样品更丰富的属性特征信息,可对烟草工业企业实现原料的均值化加工和烟叶配方等提供指导。     

基于多粒子LIBS谱线的自吸收校正方法研究

为克服自吸收效应对炉渣样品定量分析结果的影响,基于快速模拟退火算法的优化过程,结合等离子体发射光谱的基本理论,发展了一种基于多种粒子发射谱线的自吸收校正算法,给出了该算法的流程图。利用前述自吸收校正算法分别对精炼渣和高炉渣样品的激光诱导等离子体发射光谱强度进行校正,并结合无标分析法,对比分析了自吸收校正算法对样品成分定量分析结果的影响。对比自吸收校正前后的Boltzmann图可以看出,经自吸收校正后,等离子体中各粒子的温度均稳定在11600K左右,结果明显趋于一致。利用自吸收校正后同种粒子的等离子体光谱构建的Boltzmann图中,除一组数据外,其他数据在Boltzmann图中的截距基本一致。利用经自吸收校正后的谱线,对两种炉渣样品成分进行定量分析的结果表明：对于精炼渣,MgO的定量分析结果精度不高,若不分析MgO的含量,则CaO,Al₂O₃和SiO₂等成分定量分析结果的相对误差会明显降低;对于MgO含量为8.49%的高炉渣样品,Al₂O₃定量分析结果的精度最高,相对误差为2.38%,MgO最低,相对误差为28.27%,但基本可以反映出该成分在样品中的含量。     

复混肥中钾含量的激光诱导击穿光谱分析

将激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于复混肥中的主要营养元素之一钾(K)元素的含量检测.样品中K养分的浓度较高,在等离子体形成过程中容易发生自吸收.通过分析谱线的激发能级、跃迁几率以及自吸收程度,确定最佳分析谱线为钾的原子线404.40 nm.同时为了提高LIBS分析复合肥样品的测量精度,分析了光谱测量稳定性随谱线信号平均次数的变化规律.结果显示,在本实验条件下,一次测量平均100个脉冲所得的光谱信号,其相对标准偏差较小.实验总共分析了9个复合肥样品,其中7个作为定标样品,建立K养分浓度的定标曲线,另外2个作为未知样品,用以检验LIBS分析K养分浓度的测量精确度.研究结果表明,定标曲线的线性拟合度为0.989,检验样品的绝对误差小于0.3%,体现了激光诱导击穿光谱技术快速分析复混肥中钾养分的潜力.     

青海不同产地唐古特铁线莲中的5种元素分析比较

为了研究青海不同产地唐古特铁线莲5种元素的分布情况,本研究应用火焰原子吸收光谱法,石墨炉原子吸收光谱法以及分光光度法测定了青海产唐古特铁线莲中5种元素P,K,Mg,Pb,Cd的含量.结果表明,在青海省18个不同产地中,产于阿柔乡1的唐古特铁线莲P和K含量均最高,分别达到4813.19mg/kg和33304.34mg/kg;产于西宁市的唐古特铁线莲中Mg含量最高,为5377.71mg/kg.产于都兰的唐古特铁线莲中Pb含量最高,为10.79mg/kg.产于平安青砂山的唐古特铁线莲中Cd含量最高,为11.04mg/kg.本方法准确可靠,为唐古特铁线莲的进一步研究奠定理论基础.     

不同产地丹参及根际土壤无机元素分析与评价

无机元素是自然界植物生长过程中所必需的物质,也是中药材的基本组成成分,在中药质量控制和评价应用中是不可或缺的参数。原子吸收分光光度技术作为无机元素测定方法,在中草药及成药分析中起到重要的作用。根际是植物和土壤进行物质能量交换的结点,根际土壤中营养元素与中药材内在品质密切相关。研究以5个省份9个主产区的丹参及根际土壤为样品,采用原子吸收分光光度法对样品中Na,Mg,K,Ca,Mn,Fe,Cu和Zn八种无机元素含量进行检测,采用聚类分析、主成分分析和偏最小二乘判别分析等化学模式识别方法进行探讨。结果表明：建立的原子吸收分光光度方法线性关系良好,具有较高的准确度和精密度;比较各产地样品无机元素含量,发现山东丹参中Mn元素含量颇高,四川丹参中Fe和K元素含量较高,陕西丹参根际土壤中Ca元素含量较高;聚类分析显示不同产地丹参存在明显差异,且根际土壤中的K,Na,Mn和Zn元素与药材中多个无机元素呈现相关关系;主成分分析结果表明土壤中元素影响着药材成分元素含量若以这八种元素为评价指标山东产区丹参质量较佳;偏最小二乘判别分析结果发现Na,K,Fe和Mg四个元素可能是造成不同产地丹参质量差异的主要影响因素。采用原子吸收分光光度技术建立不同产地丹参及根际土壤中无机元素含量方法,探讨道地药材质量与生长环境两者间关系,为丹参药材质量控制及标准建立提供科学参考。     

离线测量钍快中子裂变反应率方法

钍快中子裂变反应率是钍铀燃料循环中的重要数据.为了测量基于聚变-裂变混合能源堆包层概念设计的钍样品在宏观中子学装置中的钍快中子裂变数据,发展了钍快中子裂变率的离线活化γ测量方法.通过测量232Th裂变碎片85mKr的β衰变产物85Rb发射的151.16 keV特征γ射线,并结合钍裂变产额数据,获得了钍样品装置中232Th裂变反应率的分布.详细介绍了此方法的原理和影响因素,并利用14 MeV的D-T中子源在贫铀球壳中开展了校验实验,实验不确定度为5.3%—5.5%.采用MCNP5程序和ENDF/B-VI及ENDF/B-VII数据库模拟计算的结果与实验结果在实验不确定度内基本符合,这证明该方法能够有效地模拟装置中232Th裂变反应率.     

广西大化和贵州罗甸软玉的谱学特征及产地示踪研究

广西大化和贵州罗甸软玉是近年来我国南方具有一定开采规模的软玉品种,两个产地的软玉矿地理位置较接近,软玉品种既有相似性也有差异。为了对比研究两个产地的软玉品种的光谱学特征及颜色成因,针对产自广西大化和贵州罗甸的玉石样品进行了宝石学常规测试、傅里叶变换红外光谱、激光拉曼光谱和激光剥蚀等离子体质谱等现代谱学仪器测试。研究发现：红外光谱仪测试结果显示大化软玉样品出现1 033,932,771,699,524,490和427 cm-1的吸收峰,罗甸软玉出现1 032,932,773,700,525,490和426 cm-1的吸收峰,其中1 033,1 032和932 cm-1附近较尖锐的吸收谱带归因于O-Si-O的反对称伸缩振动、O-Si-O对称伸缩振动和Si-O-Si反对称伸缩振动;773,771,700和699 cm-1附近的吸收谱带是由Si-O-Si的对称伸缩振动导致的。525,524,490,427和426 cm-1附近的吸收谱带由Si-O的弯曲振动和M-O晶格振动导致。不同于前人的研究结果,该研究在大化软玉样品的红外光谱中发现了850 cm-1附近的肩状吸收带,推测是样品中少量的透辉石所致。通过激光剥蚀等离子质谱仪分析大化软玉的主要化学成分为SiO₂（58.91%）,MgO（25.77%）和CaO（13.67%）;罗甸样品的主要化学成分为SiO₂（57.07%）,MgO（24.85%）和CaO（17%）,钙含量较大化软玉稍高,两个产地的软玉样品中还含有少量的FeO,MnO,Al₂O₃,Na₂O,K₂O,P₂O₅和TiO₂,Mg/Mg+Fe值大化样品的平均值为97.3%,罗甸样品的平均值为98.8%,证实两地软玉主要矿物均为透闪石,罗甸软玉样品中V的含量随着青色调的加深而上升,故认为V对罗甸软玉的青色调有贡献。研究了大化青玉的致色离子,大化软玉样品中Cr和Fe的含量随着青色调的加深而上升,认为Cr和Fe是大化青玉致色的原因。利用稀土元素特征值的差异,可以很好地区分两个产地的软玉,并且通过产地示踪树状图,可以有效地判定目前国内已知不同产地来源的软玉。     

放射性矿物的探测

自从利用原手能的方法發明以后,放射性礦物的探测才受到了重視。天然元素中有六种是放射性的,即:鉀(12K),铷(37Rb),釤(62Sm),鎦(71Lu),釷(90Th),和鈾(92U),其中釤、鎦和銣在地殼中極为希少。目前用作原子能原料的放射性元素只有鈾和釷,所以只有它們的礦物是目前放射性探测的对象。鉀的一个同位素K40虽然也是有放射性     

Assessment of Primordial Radionuclides in Pakistani Red Bricks and Associated Radiation Doses

Specific activity of primordial radionuclides and associated radiation hazards due to 40K, 226Ra, and 232Th have been measured in backed red brick samples, collected from five highly populated areas of the North West Frontier Province of Pakistan. For the detection, analysis and data acquisition, a high purity germanium detector was used. Associated external doses were calculated using a Monte Carlo neutron photon transport code. A theoretical model to determine the gamma dose rate at 1 m height from the floor, made of bricks, was employed for the calculation of mass attenuation coefficient and self-absorption in the floor for the gamma energies of these radionuclides and their progeny. Monte Carlo simulation shows that in this study the floor, having more than an effective thickness of 15 cm, contributes very little to the external gamma dose rate. The values of the external dose rate and annual effective dose are found to be much lower than the world average as well as from other countries of the world.     

北航沙河校区土壤中40 K、238 U、232 Th相对含量的实验测量

环境中天然伽马射线主要来源于⁴⁰K以及钍系、铀系和锕系.通过探测伽马射线来识别放射性核素并得到它们的相对含量,是核科学与核技术中的一个重要方法.利用高分辨的高纯锗探测器,北航以及国内部分高校已开设了鉴别环境中放射性核素的实验.在此基础上,本文进一步利用特征γ射线与递次衰变规律,对北航沙河校区土壤中的⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th的相对含量进行了测量,结果与普查数据一致.