箱装废物γ核素的直接测量方法及验证

在获取γ放射性核素活度信息时,常规技术难以对放射性固体废物钢箱进行有效、全面分析,需利用非破坏性测量分析技术在钢箱处置前对其整体测量,国内目前尚无可对废物钢箱进行直接测量的方法及系统。本文通过对γ射线光谱测量分析算法的离散处理,结合传统CT原理,将放射性固体废物钢箱离散为2×5×3个体素,应用蒙特卡罗模拟结合代数重建技术建立了检测效率校准模型,完成了体素间串扰修正,解决了FA-Ⅳ型钢箱内γ放射性核素的直接测量问题,建立了相应的测量系统。为验证系统的可靠性,对钢箱内废物取样,送实验室进行γ射线光谱测量分析,并将两种方法的测量结果进行对比分析。结果显示,二者的相对偏差小于35%,验证了此系统的箱装废物直接测量方法可满足放射性固体废物钢箱测量分析和处置场废物接收数据测量误差在50%范围内的要求。

基于LabVIEW的能谱分析软件的实现及应用

能谱分析软件广泛用于分析样品的元素成分,为了提高分析效率和性能,降低成本,更优地分析样品元素成分,建立了一套基于LabVIEW能谱分析软件的设计方法。该方法通过五点平滑法和高斯拟合等方法,实现了γ能谱曲线的平滑、峰面积计算、能量刻度等功能。采用放射源^(137)Cs和^(60)Co对整个模块软件进行刻度,得到能量刻度曲线为Y=2.04X+0.52。采用本文开发的能谱分析软件,将152Eu当作未知放射源进行鉴别,得到了4个全能峰峰值,成功鉴别出该未知核素。采用基于LabVIEW的能谱分析技术具有人机交互界面友好直观、操作方便、高度的灵活性和通用性的特点,该软件平台可被广泛应用于样品分析测试实验室和教学实验室等场合。

小口径高温伽马能谱测井仪关键技术及应用

针对我国铀矿科学深钻深部放射性参数的探测需求,研究了高温伽马能谱探测、小口径一体化承压耐温以及新型探测器核脉冲信号获取等技术,解决了小口径钻孔条件下伽马能谱定量探测耐高温高压技术难题。实现的小口径高温伽马能谱测井仪铀含量测量范围为100×10^(-6)~5000×10^(-6),耐温技术指标为130℃条件下可连续工作10 h,并已在相山铀矿田3000 m深度铀矿科学深钻和诸广长江1号科学钻孔实际应用。该技术能够为铀资源攻深找盲、深部成矿环境研究等提供技术装备支撑。

γ能谱法测量分析废包壳中铀和钚含量技术研究

核电站运行产生的乏燃料,在进行水法后处理时,通过剪切、溶解、共去污、分离、纯化等工序提取其中的铀、钚及其他核素。乏燃料组件经剪切溶解后,溶解液进入后续化工工艺进行处理,燃料元件棒的包壳则保留在溶解器中,称为废包壳,其是水法后处理工艺高放废物的主要来源之一,因设施运行中核材料生产过程的衡算与控制要求,以及废物处理处置的技术需要,需分析其中的铀和钚的含量。本文建立了γ能谱法间接分析废包壳中铀钚含量的方法,采用分段扫描的方式对包壳桶进行分层测量,分析了每层废包壳中137Cs的含量,再利用经燃耗模型计算所得的137Cs与核材料含量的比值,间接获得了铀和钚含量。该方法充分利用了核材料裂变的物理规律,建立了典型裂变产物与铀和钚含量之间的关系,并通过分段测量分析获得基础数据后间接获得铀和钚的含量,在废包壳测量分析、乏燃料组件燃耗测量分析中均可应用,可为设施运行、核材料衡算、废物管理等提供技术支撑。

γ射线辐照处理银灰色Akoya珍珠的谱学特征研究

近年来因为高品质银灰色Akoya珍珠备受青睐,大量改色处理的银灰色珍珠涌入市场,造成混乱,其中辐照处理改色的珍珠很难鉴别,成为检测难题。对一批白色和浅黄色Akoya珍珠进行了不同剂量的γ射线辐照改色实验,并对辐照前后的样品和天然呈银灰色的Akoya珍珠进行放大观察及光致发光光谱、紫外可见光光谱和三维荧光光谱等无损谱学测试。实验结果表明:浅黄色Akoya辐照的改色效果明显好于白色者,随辐照剂量的加大,改变的颜色加深。通过对比辐照改色前后的样品与天然呈银灰色Akoya珍珠样品的镜下特征,发现:辐照改色者具有浅色珠层和带有深褐色条纹的褐色珠核,天然呈色者则在浅色珠层和白色珠核间有一褐色有机质夹层,有机质不均匀的地方在珍珠表面形成“黑斑”。对比辐照前后样品与天然呈银灰色Akoya珍珠样品的谱学特征发现:辐照改色者较改色前及天然呈色者的光致发光光谱的荧光背景更高,但背景峰与文石主峰强度比值F/A值(1.34~1.98)比天然呈色者(0.52~1.12)略高;辐照改色者较改色前紫外可见光谱反射率明显降低,在紫外光区的360 nm处出现宽缓吸收,而天然呈色者在430~530 nm范围内有宽缓吸收,且随伴色不同位置发生改变,有时在750~800 nm也可以有弱的宽缓吸收;辐照改色者三维荧光光谱与改色前样品的发光中心一致,只是荧光强度较改色前降低了一半,但改色者与天然呈色者的主要发光中心完全不同,辐照改色者三维荧光光谱显示两个最高强度的发光中心于Ex/Em为374/449和463 nm处,而天然呈色者的最强发光中心在Ex/Em为280/340 nm处。研究结果表明,珍珠孔眼及表面特征和三维荧光光谱的测试结果,可以很好地鉴别天然呈色和γ射线辐照改色的银灰色Akoya珍珠,光致发光光谱和紫外可见光光谱可以作为辅助鉴定依据。

基于γ能谱测量资料再利用的区域环境天然放射性水平评价方法研究

电离辐射是生态环境的重要组成部分之一,关系到公众身心健康,并越来越受到社会重视。环境天然放射性数据通过诸如就地、车载以及航空测量等测量方法获得,获得这些数据投入费用巨大。核物理理论的应用探索了利用放射性照射量或活度来计算地表空气吸收剂量率的方法,并催生了“环境γ能谱学”和环境天然放射性水平评价的多种解决方案。我国60多年来核地质勘查积累了海量天然放射性数据,这些资料的再利用及利用方向值得探讨,运用相关的理论和方法来实现已有γ能谱测量资料再次利用,并进行区域环境天然放射性水平评价现实意义重大。本文基于20世纪90年代在永兴县某地段测量的放射性γ能谱,利用Beck公式进行了放射性γ能谱换算为空气吸收剂量率的验证性工作,参与对比数据234组,Beck公式各算式相对误差范围值为-14.8%~7.0%,相对误差平均值为-3.1%~-2.8%,γ能谱数据转换为空气吸收剂量率误差可以接受,表明该方法有效。

不平衡铀系和钍系核素的γ谱测定

求解初始时刻子体活度不为零时两个子体级连衰变动力学方程,给出γ谱分析测量不平衡铀系和钍系核素活度的计算公式.作为应用测量了两个沉积物样品中的238U,234Th,226Ra,222Rn,228Ra,228Th,224Ra,212Pb,210Pb和40K的活度.

HPGeγ能谱法测量惰性气体氙活度

研制了炭纤维底衬气体源盒,有效减小了测量源盒对氙同位素低能γ射线的吸收;研制了气体转移制源装置,实现了样品从归档瓶向测量源盒的高效转移;采用效率过渡和理论模拟的方法标定了HPGe探测系统的峰效率。从而建立了惰性气体氙归档样品的高分辨HPGeγ能谱分析方法,使CTBT北京放射性核素实验室基本具备了分析惰性气体监测台站归档样品的能力。

基于小波变换的γ能谱分析

为进行γ能谱分析,需要减少、抑制放射性计数的统计涨落。针对常用平滑滤波方法中存在的不足,使用小波变换的方法对复杂的γ能谱进行平滑滤波,获得了令人满意的效果。这更有助于精确找出全部的全能峰的峰位和计算全能峰的面积,使得γ能谱的分析更为精确。

大体积海水镭同位素现场快速富集与γ谱直接测定

水泵抽取的海水通过锰纤维富集柱，富集体积达 400 L 以上。用 HPGe γ谱仪直接测定样品中的镭同位素 224Ra、226Ra 和228 Ra。研究了胶州湾水体镭同位素的分布。

低能γ射线谱测量岩性技术的初步研究

在分析野外地面γ射线谱的基础上,详细论述了低能γ射线谱及其与介质有效原子序数、岩性之间的关系。研究发现,不同地层、不同岩性的天然γ射线低能谱峰形态存在差异,主要表现在野外γ射线低能峰的峰位和低能峰前后两翼形状方面。据此,针对传统的野外γ射线能谱测量未能利用低能γ射线谱的问题,提出了一种利用低能γ射线谱段区分岩性的方法。

利用小波滤波方法对γ能谱进行处理

最小二乘平滑滤波是目前用来对带有统计涨落的γ能谱进行处理的主要方法 ,这种方法可以很好地去除γ能谱中的统计涨落。它的缺点是有可能使γ能谱的形状发生畸变。本文应用小波滤波对复杂的γ能谱进行滤波处理。由于小波变换的多分辨率特性 ,使得滤波既做到了对能谱统计涨落的消除 。

HPGeγ探测器的点源效率函数及其参数确定

文章阐述了HPGeγ探测器对点源的探测效率函数及其参数的确定方法,并利用该函数,通过数值拟合方法,对两块已知样品中226Ra、232Th和40K三种放射性核素的放射性活度进行了分析,结果与已知数据吻合,证明了点源效率函数及其参数确定方法的实用性。从而可扩展到对任意形状样品的非破坏性测量和分析。

气体裂变产物的动态计算方法

与利用导出公式得出裂变产物核数目随时间的变化关系不同,本文从放射性的几率衰变规律出发,对已知初始状态的衰变链,将时间推移矢量分为若干时间微元,在每一个时间微元以上一个时间微元为基础使用计算机程序计算衰变链上每个核素的动态数目,直至计算到目标时间点。最后模拟化学取样和物理测量的实际过程,得出一个可用于裂变发生数诊断的计算过程。

西安建材市场石材中天然放射性核素含量调查

报道了对西安建材市场 13种石材中天然放射性核素含量的调查与测量结果 ,并按照建设部有关石材产品分类标准进行了划分。分析结果表明 ,所采集的 13种石材样品中天然放射性核素2 38U、2 2 6Ra、2 32 Th、4 0 K含量均处于正常本底水平 ,其比活度的范围为 :2 38U,2 .7～ 181.8Bq· kg-1;2 2 6Ra,0 .92～ 2 71.0Bq·kg-1;2 32 Th,0 .63～ 148.0 Bq·kg-1;4 0 K,1.8～ 12 4 5Bq·kg-1。根据建设部行业标准 ( JC518- 93)的要求 。

气体裂变产物的活度计算

从裂变产物的衰变规律出发,导出了利用 HPGe γ谱仪测量的裂变产物γ峰计数计算裂变产物零时刻总核数的公式。利用该公式计算了^(239)Pu 裂变产生的气体裂变产物^(85)Kr^m、^(87)Kr、^(88)Kr、^(133)Xe^m、^(133)Xe、^(135)Xe^m、^(135)Xe和^(138)Xe的核数目随时间的变化关系,并计算了距相对效率为 60％的 HPGe 探测器表面 25 cm处各气体裂变产物γ峰计数率变化,为气体裂变产物的实验分析提供了参考。

一种γ能谱光滑效果评价方法

在γ能谱数据处理中需要对测量能谱进行光滑以降低统计涨落。实际应用中,针对不同的γ能谱,需要对各种能谱光滑算法的光滑效果进行科学的比较和评价,选择最佳的能谱光滑算法及最佳光滑参数。文章从γ能谱计数的统计涨落规律出发,提出了一种评价能谱光滑算法效果的方法,给出了评价参数,并计算了光滑效果的等效测量时间。根据实验测量的γ能谱数据,采用5点三次多项式拟合最小二乘法对不同光滑次数的光滑效果进行了对比,优选了光滑算法的光滑次数参数,并给出了等效测量时间,提高了谱数据处理的精度和准确度。

广东下庄铀矿田土壤天然放射性测定及环境影响评价

用高纯锗γ能谱分析仪测量了广东下庄铀矿田土壤中放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度,它们分别为112(40.2—442)Bq/kg,71.5(32.6—88.1)Bq/kg,672(442—913)Bq/kg。同全国和全世界的平均值相比,226Ra的含量明显偏高。在测得放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度此基础上,计算了距地面1m高处空气中γ辐射吸收剂量率和年有效剂量率,并对γ辐射外照射水平进行了评价。评价结果表明,下庄铀矿田的土壤中天然放射性水平处于正常范围。

镭刻度源的制备和密封对活度测定的影响

详细介绍了刻度用镭标准源的制备技术和检验方法,探讨了密封时间对放射性活度测量的影响。3个平行镭标准源的测量结果证明,所制备的标准源是均匀的,并具有很好的准确性。随着密封时间的增加,氡及其子体与其母体核素之间相对平衡率增加,20d后达到放射性平衡。证明制备的镭标准源密封性也非常好,完全能满足测量铀系核素的要求。

基于人工神经网络的核素识别分析方法

针对传统的方法解析γ谱数据实现核素识别存在步骤多、精度低、专业知识要求高、识别速度慢等缺点,提出了一种基于人工神经网络的核素识别分析方法。在对全谱γ数据进行主成分分析的基础上,提取出γ谱的主要特征,将此特征信息输入人工神经网络,利用BP网络算法和RBF网络算法可快速地完成γ谱解析。分析结果表明:该方法降低了对探测器能量分辨率的要求,同时避免了寻峰、能量刻度与效率刻度等问题,简化了核素识别的过程,有效地提高了放射性核素的快速识别能力。