阿克量级放射性同位素分析的加速器质谱分析技术及其进展

加速器质谱(AMS)技术已发展成为测试超低含量长寿命放射性核素的最灵敏手段,探测限降低至阿克量级。该文对加速器质谱的基本原理、加速器质谱仪基本结构、仪器经历的四代发展演化情况以及加速器质谱相关的关键技术进行了综述,以便于感兴趣的科研人员或从事相关交叉研究的青年科技工作者了解加速器质谱的技术原理、发展趋势、应用领域和范围,促进该技术的应用和学科交叉融合创新。近10年来,我国加速器质谱技术发展快速,仪器设备急剧增加,实验室建设和应用领域发展迅猛,在建及建成各类设备二十余台,设备类型愈发多样化,测试核素同样经历了最初的14C单一核素到现在“主流长寿命放射性核素”的近乎全覆盖扩展,应用范围不断扩大,对我国加速器质谱实验室的建设发展情况进行梳理和汇总也正得其时。加速器质谱技术除了推动传统的基础科学研究外,必将在对全球气候、环境污染、公众健康和国际性的核材料安全防护等热点问题的研究中做出越来越大的贡献,发挥越来越重要的作用。

医用放射性同位素制备的现状与展望

医用放射性同位素可用于诊断、治疗疾病。随着国家的重视与人民的渴望,医用放射性同位素生产领域将迎来快速发展时期,本研究对医用放射性同位素的生产方式进行总结,着重介绍99Mo、125I、131I、177Lu、89Sr、18F、68Ga、225Ac等医用同位素制备方法和发展情况,结合2021年国家八部委联合发布的《医用同位素中长期发展规划(2021—2035年)》,对国内放射性医用同位素的现状进行总结。

原油组分Re-Os放射性同位素体系特征及其定年机理与应用启示

Re-Os放射性同位素体系可用于含油气系统关键地质过程的定年与示踪研究。不过,Re-Os定年的精度仍受到有关科学问题的制约,如原油组分的Re-Os体系特征、沥青质渐进散失对原油Re-Os体系特征与定年应用的影响等。本研究通过二元溶液直接分离原油次组分的实验,揭示了原油组分的Re-Os体系特征,模拟了实际地质情况中沥青质渐进散失对原油Re-Os体系特征与定年应用的影响,并通过重复实验验证相关实验流程对所取得的结果和认识的影响。研究发现,根据沉淀的先后顺序,原油次组分的Re和Os元素丰度总体上呈下降趋势,但有起伏变化,Re-Os同位素比值则单调下降。因此,沥青质的渐进散失将导致原油Re和Os元素丰度以及Re-Os同位素比值降低,进而对原油和低成熟度沥青Re-Os定年与示踪的应用产生影响。重复实验表明,实验室分离次组分的操作结果具有一定的随机性,但不影响Re-Os体系的总体性质。

空间放射性同位素电池发展回顾和新世纪应用前景

迄今为止,美俄两国已向空间发射了80多台空间核电源(包括同位素电池和反应堆电源)。重点回顾了20世纪放射性同位素电池的研发历史和空间发射现状;概括介绍了目前放射性同位素温差发电器(RTG)业已达到的技术水平和提高热电转换效率的最近动向;综述了美国、俄罗斯和欧洲航天局在21世纪初期(20001/2015)使用RTG的空间和太阳系探索计划,展现了RTG的广阔应用前景。

2001年格鲁吉亚^(90) Sr放射性同位素热源辐射事故介绍

从事故发生的背景与年表、IAEA访问任务与结果、放射源回收前的评估与准备工作、回收操作、经验反馈、生物学剂量测定等方面对2001年格鲁吉亚90Sr放射性同位素热源(RHS)辐射事故进行了详细介绍。格鲁吉亚90Sr辐射事故的实践证明,放射性同位素热电发生器(RTG)缺乏有效监管,未能及时把长期闲置的RTG拆除并将RHS安全送贮,擅自遗弃,是事故发生的原因;在格鲁吉亚当局有关部门和地方组织的支持下,在辐射防护专业知识和实践经验相结合的国际援助下,对受照者的医疗救治、放射源回收的准备工作和实践操作是合适、充分、有保障的。将为辐射事故应急提供经验和参考。

放射性同位素^(14)C测年在岩溶地下水中的应用及研究进展

放射性同位素^(14)C测年是获取岩溶地下水水文地质参数,探索岩溶地下水运移状态,评价其可持续利用的重要手段。搜集已公开发表的放射性同位素^(14)C文献资料和相关研究实例,对其主要来源、循环过程、测年原理、分析方法以及在岩溶地下水研究中的应用等内容进行系统论述。研究表明,目前放射性同位素^(14)C主要用于测定岩溶地下水年龄,通过地下水年龄分布和不同来源的同位素占比,科学识别地下水补给源、估算地下水补给速率、合理评估地下水的更新能力等,再现岩溶地下水运动过程,进而计算运移过程中同位素交换率,判断发生的岩溶作用程度,可示踪地下污染来源,揭示地下水污染质的迁移规律,可为水资源利用和环境评价提供关键性的依据。然而,在使用放射性同位素^(14)C测年的过程中,仍存在样品采集、处理流程不规范,仪器精度有限、测试价格昂贵、检测结果波动性大等问题。^(14)C测年范围有限,作为示踪剂指示作用单一,无法测定出过于“年轻”或者“古老”的岩溶地下水年龄。此外,地下水的运动过程中自然成因的“死碳”混入和人为因素的干扰也会造成测年结果的偏差,现有的校正模型暂时无法解决该问题,相关理论也缺乏研究,这给实际应用和进一步发展造成一定的困扰。该文指出放射性同位素^(14)C测年在未来仍需加强理论的研究,规范样品采集、处理流程,注重测试技术的开发,以解决“死碳”混入和人为因素的干扰造成的测年结果的偏差,多种示踪剂联合使用,提高测年精度和广度。

放射性同位素热源/电源在航天任务中的应用

综述了放射性同位素热源/电源(RHU/RTG)在美国、苏联/俄罗斯航天任务中的应用情况。其中包括:美国首次作为空间飞行辅助电源的SNAP-3BRTG,首次作为卫星主电源的SNAP-9ARTG,首个满足空间安全性的SNAP-19B RTG,首个采用模块化设计的通用热源(GPHS);苏联/俄罗斯首次在空间应用的210 Po RTG和应用于火星探测的238 Pu RTG;美国和苏联/俄罗斯发生的6次航天应用意外事件及其影响。概述了国际上空间核安全政策与措施,可为中国月球探测工程核能源的应用提供参考。

放射性同位素示踪剂技术研究油水井间高渗透层

研究油水井间的高渗透带及大孔道对油田开发具有重要意义。现场常用的普通示踪剂只能定性监测井间高渗透带或大孔道 ,放射性同位素示踪剂技术主要是在水井中注入一种氚放射性同位素示踪剂 ,通过不同部位油井放射性示踪剂产出计算及峰值特征分析 ,利用解释软件处理推导出多种地层参数 ,在此基础上计算出油水井之间存在的高渗透层及大孔道参数 ,为下步注采调整方案及封堵大孔道控水稳油等工作提供可靠的依据。该技术在 2个断块开展了现场试验 。

放射性同位素温差发电器在深空探测中的应用

放射性同位素温差发电器不受太阳光和其它环境条件的影响,可以同时为航天器提供电能和热能,是较理想的月球和深空探测电源。文章回顾了国外RTG的应用历史,评述了RTG的发展趋势。目前,RTG的研究方向是高效率、高比功率,以满足未来深空探测任务的需要。文章介绍了应用于深空探测的RTG在优化配置过程中应当考虑的一些问题。最后,评述了深空探测RTG的技术关键,包括RTG设计、温差电换能器技术、同位素热源及其安全技术、热管理技术和电源管理技术。

地下水放射性同位素测年方法研究进展

放射性同位素测定地下水年龄是研究煤矿区含水层系统中地下水的赋存条件、运移规律和含水层系统中地下水资源可更新能力的重要手段,对煤矿水灾害防治和地下水资源的可持续利用至关重要,近年来它已成为国际水文地质研究的热点问题。在详细阐述地下水放射性同位素测年及分类方法的基础上,对国内外有关地下水测年方法的原理和优缺点进行了分析评述。并讨论了目前地下水测年方法中存在的一些问题,指出地下水放射性同位素测年方法研究的发展趋势和亟待加强研究的关键问题。

具有独特用途的放射性同位素电池

放射性同位素电池是20世纪60年代发展起来的一种新型电源。由于它具有寿命长、工作可靠、对环境适应性强、不需经常维护、结构紧凑、比容量高等优点,因而在空间、陆地海上、海底以及医学领域都有独特的用途。本文分析了热电型放射性同位素电池的特点、基本原理、主要构成,介绍了热电型放射性同位素电池在空间地球卫星、月面试验站、外层星际探测以及在地面、海下、医学等方面的广泛应用,并展望了放射性同位素电池在21世纪的发展应用前景。

放射性同位素溶液自动分装系统的研制

为避免放射性同位素溶液近距离分装对人体造成的辐射伤害,研制了一种放射性同位素溶液远程避害自动分装系统。在该系统中采用了RS485实现了远程控制;同时采用单片机对步进电机和蠕动泵实施控制完成分装工艺操作,对设备的运行状态、工艺流程进行反馈监控。该系统具有生产数据存储、查询、报表打印、操作员管理等功能,实现了管控一体化。

放射性同位素定年技术在崇明岛潮滩沉积速率上的应用研究

选取崇明岛北侧由东至西4个潮滩沉积柱,分析137Cs、226Ra和210Pb放射性比活度,应用210Pb和137Cs放射性同位素定年方法计算崇明岛潮滩沉积物沉积速率。对于东西两端,210Pb方法测得速率分别为3.08cm/a和2.34 cm/a,而137Cs测得速率分别为6.19 cm/a和2.06 cm/a。结果表明,137Cs定年方法计算出的潮滩沉积速率普遍大于210Pb方法结果;但两者反映了相同的速率规律。崇明岛主力生长方向为东和东北,西侧沉积作用相对较弱,表现出"东快西慢"的特点。沉积纵向上,1954年以来,自下而上沉积速率逐渐减缓。

放射性同位素药液自动稀释分装装置的研制

研制了一种新型的同位素自动稀释分装装置,并提出了一种实时剂量测控新方法。该装置以计算机为操作平台,步进电机和高精密蠕动泵为执行元件。该装置能处理所有的操作信息和数据;由于采取了有效的防辐射措施,实现人性化设计。目前该装置已投入实际应用,并取得预的期效果。

放射性同位素自动稀释和分源系统

介绍了一种放射性同位素自动稀释和分源系统,该系统以PC微机作为远程控制器,以步进电机驱动的精密取样机构作为执行单元,以防辐射铅盒进行放射性屏蔽,实现了放射性同位素的自动稀释和分源,且分源精度明显优于人工分源,并对环境无任何污染。

放射性同位素实验室安全管理的几点思考

放射性同位素标记已成为当今科学研究的重要工具。然而放射性同位素具有潜在的危害性,管理和操作不当会给自身和社会造成一定的影响,因此对放射性同位素的管理要求十分严格。高校实验室布局比较分散,统一管理较难,因此对放射性同位素实验室的管理提出了更高要求。主要从制度建设、布局构建和过程管理等角度,对高校教学、科研为主的放射性同位素实验室管理作了简要探讨。

强流质子回旋加速器及生产中、短寿命放射性同位素装置

描述了“强流质子回旋加速器及生产中、短寿命放射性同位素装置”的概况、基本原理、设计、束流调整及同位素化学分离的工艺流程和实验结果。

用放射性同位素示踪剂研究断层渗透率

确定小断层的渗透率对注水开发的复杂小断块油田非常重要。介绍了一种用放射性同位素示踪剂动态监测资料研究断层渗透率的新方法 ,并在两个断块开展了现场试验 ,均取得了成功。

伏特效应放射性同位素电池的原理和进展

本文介绍伏特效应放射性同位素电池的工作原理及电池类型。重点介绍了适用于心脏起搏器、微机电系统(MEMs)等的辐射伏特效应放射性同位素微电池,并对这种电池的应用前景作了展望。