多接收电感耦合等离子体质谱在单个铀颗粒物分析中的应用研究

为准确地获取单个铀颗粒物中具有核保障监督和核取证意义的铀同位素组成信息和~(230)Th/~(234)U比值,本研究基于多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS),建立了不同粒径铀颗粒物中铀同位素比值的测量方法和不经化学分离纯化流程的~(230)Th/~(234)U分析技术。在评估铀钍本底的基础上,采用外标法校正同位素的质量分馏效应,进样0.40 ng/g的天然铀工作溶液跳峰测量离子计数器检测效率,使用已知铀钍比例的标样校正铀钍响应差异,完成分析方法的不确定度评估。结果表明,化学处理过程引入的~(238)U和~(232)Th分别小于8×10~(-5)ng和1.5×10~(-3)ng,MC-ICP-MS对粒径0.5~5.0μm铀颗粒物中~(235)U/~(238)U测量的相对扩展不确定度3.6%(k=2),主要来自本底扣除引入的不确定度和B类不确定度;对粒径5μm铀颗粒物中~(235)U/~(238)U测量的相对扩展不确定度0.2%(k=2),主要来自法拉第杯检测器对弱信号测量的不确定度;对更大粒径铀颗粒物中~(234)U/~(235)U和~(236)U/~(235)U测量的相对扩展不确定度分别小于3.5%和3.8%(k=2),主要来自B类不确定度。不经铀钍分离纯化流程,MC-ICP-MS可测得粒径几十微米铀颗粒物中~(230)Th/~(234)U比值信息,并诊断浓缩铀颗粒物生产年龄。     

铀材料中杂质钍的230Th/232Th比值指纹分析研究

研究了铀材料中杂质钍的230Th/232Th比值的核取证学属性,采用基于磷酸三丁酯(TBP)的铀钍分离流程制备低本底钍纯化液,通过铀外标校正钍的分馏效应,采用多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定230 Th/232 Th比值.结果表明,230 Th/232 Th比值是具有时效性的铀材料特征指纹信息,流程...     

激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱法 测定含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu比值

为高精度、准确地获取含钚颗粒物中具有核保障监督意义和核取证价值的钚同位素比值,建立了激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)测定含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu的分析方法.采用检漏、安装排风罩和擦拭剥蚀池内壁等方式有效降低激光剥蚀产物沾污实验室和危及人身安全的潜在风险.联用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)与激光剥蚀-多接收器等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)研究了激光剥蚀玻璃基体标样产生气溶胶的分布特性,结果表明,剥蚀产物的主要粒径是40~500 nm,应尽量采用水平管道连接激光剥蚀进样系统与MC-ICP-MS,含钚颗粒物分析后剥蚀池持续吹扫时间应大于15 min.采用外标归一化法离线校正质量分馏效应和离子计数器检测效率,建立了含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu的LA-MC-ICP-MS分析方法,固定束斑直径30μm、脉冲重复率5 Hz、剥蚀时间5 s,调节能量密度使含钚颗粒物模拟样品中239 Pu的信号强度分别达2×104 cps和2×105 cps,本方法对240 Pu/239 Pu测量的相对实验标准不确定度小于1.4%(n=6),测量结果与参考值的相对偏差小于4.7%,仪器调试时间和单个样品测量时间分别为9.0和0.5 h.含钚颗粒物模拟样品分析结果表明,本方法精度高、结果准确、分析速度快,可满足核保障监督、禁产核查和核取证中含钚颗粒物直接分析的需求.