TBP-TEVA萃取色层分离-α能谱法测定辐照镎靶溶解液中痕量236Pu的可行性

²³⁶Pu的含量控制是钚热源的一项重要参数,通过α能谱准确测量镎靶溶解液中痕量²³⁶Pu,建立镎靶辐照靶件溶解液中钚的分离方法。根据杂质组成特点采用TBP-TEVA萃取色层双柱分离,用氨基磺酸亚铁以及亚硝酸钠对钚进行调价,对靶件溶解液中的Al、Fe、U、Th和Np等进行分离,去污系数均大于10⁴,钚的回收率为90.7%。研究大量²³⁸Pu对α能谱测定²³⁶Pu的干扰,结果表明,大量²³⁸Pu会造成仪器本底升高,²³⁸Pu能谱峰分辨率降低;在7 500 Bq ²³⁸Pu干扰下,测量4.3 h 时,²³⁶Pu的最小可检测活度为1.20×10^-2 Bq（当量质量为6.11×10^-16 g）。计算结果表明,镎靶溶解液样品中钚的同位素比值n(²³⁶Pu)/n(²³⁸Pu) ≥4.63×10^-8时,取合适的样品量使得电沉积源中²³⁸Pu 活度在 450~7 500 Bq范围内,均可测量其中的痕量²³⁶Pu,同时可准确测定同位素比值n(²³⁶Pu)/n(²³⁸Pu)。     

甲基膦酸二甲庚酯对锆、铌、钌离子的萃取行为研究

正目前大部分用于外太空探测的航天器均选用~(238)Pu作为放射性同位素热源,以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂的溶剂萃取法从辐照镎靶溶解液中分离纯化~(238)Pu是其主要生产途径。然而在分离纯化镎、钚工艺流程中发现TBP存在一定的不足,主要表现在低酸条件下,TBP萃取镎的分配比     

Reillex-Reillex阴离子交换分离克量级铀中微量钚北大核心CSCD

采用Reillex-Reillex串联阴离子交换色层柱,建立了高铀钚比样品中微量钚的高效分离方法。考察了树脂类型、淋洗条件、价态调节等对钚分离效果的影响,确定了分离流程的条件。当铀钚质量比为106时,经两级Reillex柱分离后,钚的平均回收率为99.35%,铀的去污因子大于107。最后使用该方法从克量级辐照铀靶中分离出了微克量级超纯239 Pu,(^(238)U+^(238)Pu)/^(239)Pu原子比为(3.60±1.15)×10^(-5)(n=6)。     

溶剂萃取法从辐照镎靶溶解液中提取分离钚的萃取价态选择Ⅰ:Pu(Ⅳ)-Np(Ⅳ)北大核心CSCD

采用磷酸三丁酯(TBP)溶剂萃取法对从辐照镎靶溶解液中提取分离钚的可行性进行了研究。从料液制备、流程设计两个方面研究了Pu(Ⅳ)-Np(Ⅳ)组合作为萃取价态组合的可能性。研究了1,1-二甲基肼(UDMH)还原-亚硝酸钠氧化两步法将镎、钚控制在Pu(Ⅳ)-Np(Ⅳ)的方法。结果表明,99.9%以上Pu(Ⅳ)-99.5%以上Np(Ⅳ)在4 h内能够保持稳定。基于此,设计了从辐照镎靶溶解液中提取分离钚的萃取流程,并用串级实验进行了验证:1A中镎的回收率为99.5%;1B中镎的反萃率为0.8%,钚的反萃率为99.9%;1C中镎的反萃率为99.5%。结果表明,采用Np(Ⅳ)-Pu(Ⅳ)的价态组合进料,基本可实现镎钚的分离,但料液中Np(Ⅳ)-Pu(Ⅳ)价态的长时间稳定性及TBP对Np(Ⅳ)萃取能力弱等问题将影响该工艺的实际应用。     

加扎韦特(阿尔及利亚)海洋沉积物中的钚同位素、~(137)Cs、~(90)Sr和天然放射性

在阿尔及利亚西海岸的小海湾加扎韦特采集了不同粒度的海洋表层沉积物样品,并对其进行了研究,以测量α、β和γ放射性。本次研究的目的是探测放射性污染。使用把γ能谱、放射性化学分离和α能谱、β计数相结合的方法,测定了样品中大部分有意义的天然放射性同位素(~(210)Po、~(210)Pb、~(220)Ra等)的活度。天然放射性核素示出相对高的活度。这些样品的分析得出一些人工放射性核素可测量的量,即~(238)Pu(0.02～0.05Bq/kg灰分),~(239+240)Pu(为0.3～0.6Bq/kg灰分),~(137)Cs(6.9～8.5Bq/kg灰分)和~(90)Sr(1.4～7.4Bq/Kg灰分)。所获得的~(238)Pu与~(230+240)Pu及~(137)Cs与~(239+240)Pu的浓度比证明,该人工放射性主要归因于核试验沉降物。     

高钚含量样品中α能谱法分析~(237)Np的可行性研究

通过对244 Cm的α实验谱进行拟合得到单能峰的峰形参数,采用随机抽样技术表征谱计数的统计涨落,建立了一种模拟半导体α能谱的方法。利用该方法模拟238Pu和243Am的α能谱,与实验谱基本吻合,证明了方法的可靠性。在此基础上,研究了239Pu对237Np的α能峰的影响,结果表明,当239Pu与237Np的活度比A(239Pu)/A(237Np)≤10时,通过解谱得到的A(239Pu)/A(237Np)与设定值的相对偏差≤2.0%。对于A(239Pu)/A(237Np)约为3 000的样品,如果对钚的去污系数达到300以上,则可由α能谱法测量样品中的237 Np。     

Pu(Ⅳ)在模拟处置条件下的溶解度

研究了模拟处置条件下Pu(Ⅳ)的溶解行为,测定了Pu(Ⅳ)在北山地下水和去离子水中的溶解度。采用过饱和法,使用低氧手套箱模拟地下无氧环境,利用超过滤实现固液分离,应用低本底液闪谱仪测量液相中钚的放射性活度。结果表明:溶解-沉淀平衡后,无论是在去离子水还是北山地下水中,钚的主要存在价态为+4。Pu(Ⅳ)在北山地下水和去离子水中的溶解度分别为(2.8±0.9)×10-8 mol/L和(1.6±0.8)×10-9 mol/L。通过计算确定了Pu(Ⅳ)在去离子水和北山地下水中的溶解度控制固相为Pu(OH)4(am)。在去离子水体系中,Pu(Ⅳ)的主要存在形态为Pu(OH)4(aq);北山地下水体系中,Pu(Ⅳ)的主要存在形态为Pu(OH)4(aq)和Pu(OH)2(CO3)2-2。     

核烟云中剩余钚-239量的测定

用质谱和α谱分析法测定了核爆炸烟云中的剩余钚-239量(~(239)Pu_R)。由~(238)U的(n,γ)反应并经级联β衰变而产生的~(239)Pu的干扰,通过直接扣除或线性拟合法予以校正。制定了适合测试要求的放化分析程序,并对低浓度(～10~(-9)M)的钚稀释剂溶液的贮存方法作了探讨。直接扣除法的误差不大于±5％,但仅适用于~(239)U产生量较少的情况,且应尽早地进行铀、镎、钚的定量分离。线性拟合法的误差一般小于±4％,对于~(239)U产生量较多的情况显得优越。     

ICP-MS测量超痕量钚时质谱干扰的消除及水中钚的测定

研究了感应耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定超痕量钚时的质谱干扰及干扰元素的去除;建立了环境水样中超痕量钚的测定方法。方法所用的解吸液适于ICP-MS直接进样,并有效地消除铅等元素形成的多原子离子干扰。测量了溶液中的m／z238和2％HNO3空白液中的^239Pu和^242Pu计数率,对测量结果进行校正。方法的本底为20fg,方法对^239Pu的检出限为43fg,测定限为88fg。所分析的水样中,井水中的^239Pu含量低于检出限,地表水中^239Pu的含量高于检出限,湖水和河水中的^239Pu高于测定限,但属于全球沉降引起的本底,不会对公众造成辐射危害。     

同位素稀释．萃取液闪法测量高放废液中的241Pu

在钚的238Pu、239Pu、240Pu、241Pu和242Pu5个同位素中,只有241Pu是β放射性核素,其余4个均为α衰变核素。241Pu的半衰期为14．29a,是钚同位素中放射性活度的主要贡献者,但能量很低（20．81keV）,直接测量它的β放射性是较为困难的,对复杂体系来说尤其如此。     

SUP>242/SUP>Pu同位素稀释剂的

首先用238Pu同位素稀释法标定了四水硫酸钚中239Pu的比活度,再用该239Pu溶液作稀释剂,对242Pu稀释剂进行标定,得到242Pu的比活度平均值为1 304 Bq/g,相对合成标准不确定度为1.4%.钚的同位素丰度比(R(239Pu/242Pu))为0.002 26,相对合成标准不确定度为4%;R(240Pu/242Pu)为0.017 2,相对合成标准不确定度为1%.     

~(238)Pu低能光子源衰变γ能谱识别

利用同轴P型高纯锗探测器,对X荧光分析的~(238)Pu低能光子源进行γ能谱分析,并对~(233)Pa、~(224)Ra、~(212)Pb、~(212)Bi及~(208)Tl的特征γ射线进行分析,确定上述核素的来源。其中,~(233)Pa是生产~(238)Pu的原料237 Np的衰变产物,~(224)Ra、~(212)Pb、~(212)Bi及~(208)Tl均为生产~(238)Pu的副产物~(236)Pu的衰变子核。能量为350、440、844、1 014、1 130、1 266、1 368、1 454keV的γ射线是α粒子轰击源封装材料引起原子核库伦激发或γ射线照射周边环境引起核激发产生。进行效率刻度后,使用γ能谱法计算各放射性核素的活度,并根据放射性平衡计算各放射性核素的质量。通过对~(238)Pu源γ能谱的分析,建立计算放射性同位素活度与质量的方法。     

用AMS法测量新疆和湖北两地土壤样品中的钚

采用加速器质谱(Accelerator Mass Spectrometry,AMS)方法测量了我国新疆维吾尔自治区(罗布泊附近)和湖北省(襄樊和荆门)两地不同深度土壤样品中钚的比活度(239+240Pu)和240Pu/239Pu同位素比。测量结果显示:新疆表层土壤239+240Pu比活度为0.010～0.827mBq/g,240Pu/239Pu比值范围为0.155～0.214。新疆罗布泊附近两处钻芯土壤采样点的239+240Pu沉积通量分别为16.7Bq/m2和55.4Bq/m2。新疆土壤中钚比活度随土壤深度的分布呈现出两种模式:①比活度峰值出现在土壤表层以下,之后随深度呈指数方式衰减;②比活度从表层开始指数方式衰减。湖北省两处钻芯土壤采样所得土壤中239+240Pu沉积通量分别为44.9Bq/m2和54.6Bq/m2,239+240Pu比活度峰值在2～4cm和4～6cm出现,大小分别为0.418mBq/g和0.502mBq/g。两处土壤中240Pu/239Pu比值分别在0.170～0.210和0.186～0.220范围内。两地结果显示我国陆地土壤中240Pu/239Pu同位素比值均与全球沉降结果吻合。     

铅铋冷却剂中α核素检测方法的建立

正由于~(238)Pu与铅铋冷却剂中α核素的α粒子能量相近,当放射性活度相同时,激发闪烁液产生光子的能力相当,即dpm值基本相同,根据这一特点,选择~(238)Pu作为替代物,建立铅铋冷却剂中α核素的检测方法。本工作通过低本底液闪瓶选择、不同硝酸浓度对液闪液本底的影响、铅铋溶解液浓度、低计数~(238)Pu测     

Purex过程镎分离和纯化的研究

本文报道了用串级萃取方法研究普勒克斯过程铀线镎的走向的控制,并推荐了从铀线2DW中定量回收、分离、纯化镎的合适工艺条件。讨论了影响因素。按所推荐工艺条件,2D槽2DW中镎回收率达97.3—99.9％,铀损失小于160毫克/升。3D镎萃取槽中,镎回收率可以达到约99—99.6％。镎中钚分离系数达(1.4～3.5)×10~3。2N镎反萃槽中,镎回收率可达99.3—99.5％,镎中去铀分离系数为2×10~2—1.7×10~3,镎中钍分离系数40—5.4×10~2,镎中钚分离系数仅为2.3—5.3左右。     

TIMS测定模拟1AF料液中铀钚同位素组分

采用溶剂萃取/离子交换分离-热表面电离质谱法,对模拟1AF料液中铀钚同位素组分测定技术进行了研究。通过对化学分离条件、仪器测量参数、信号强度、各种干扰等测定条件的研究和选择,实现了铀、钚同位素组分的精密测定。在选定的条件下,测定了模拟1AF料液中的铀钚同位素,主要同位素235U和239Pu测定精密度(sr)均优于0.05%。     

硝酸肼还原反萃取分离镎/钚的研究

镎的提取和分离是国际后处理领域重点关注的研究课题之一。在Purex流程中,硝酸肼常被用来作为亚硝酸的清扫剂,此外,由于硝酸肼对Np(VI)和Pu(IV)的氧化还原反应具有选择性,理论上可以利用其反应速率上的差异来实现镎与铀钚的分离。为探索硝酸肼分离镎/钚工艺提供可行性,本文采用单级萃取设备研究了硝酸肼还原反萃Np和Pu的过程。通过研究硝酸浓度、硝酸肼浓度和反应温度对还原反萃过程的影响,确定了Np(VI)和Pu(IV)反萃动力学方程和表现活化能。进一步通过动力学方程得出硝酸肼还原反萃Np(VI)和Pu(IV)的半反应时间,并对Np(VI)/Pu(IV)分离过程的工艺进行了初步探索。     

应用中子活化分析技术测定铀和钍放射性同位素的α能谱内标法

开发了一种用~(238)U和~(232)Th作为内标的α能谱测定环境样品中铀和钍放射性同位素的新方法。应用中子活化分析技术精确地测定样品中的~(238)U和~(232)Th。将其他部分样品全部溶解,采用阴离子交换法分离铀和钍,制备为α能谱测定的电镀薄(低强度)源。从已知的~(238)U和~(232)Th质量浓度,求得它们的活度浓度,之后据α能谱,从U(~(234)U、~(236)U、~(238)U)和Th(~(228)Th、~(230)Th、~(232)Th)放射性同位素的比值中,获得同位素的绝对活度浓度。该方法的优点是对放射化学分离的化学回收率和α能谱仪的计数率都没有特殊要求。应用内标可以不需要外加昂贵的、经校准的放射性同位素指示剂(如~(232)U和~(229)Th)。用一些已检定的环境参考样试验了这种新方法,并且同外加放射性同位素指示剂的传统方法进行了比较。其优点是同标准方法相结合可获得一组独立的数据,用于质量控制。     

阴离子交换法从辐照过的~(237)Np中回收~(238)Pu

本文详细地介绍了阴离子交换法从辐照过的NpO_2靶中分离纯化~(238)Pu的工艺实验结果。首先用~(237)Np和~(239)Pu研究了~(239)Pu在阴离子交换柱上的吸附和洗脱行为,以及影响~(237)Np/~(239)Pu分离的各种因素,拟定了四循环流程条件。最后用辐照过的NpO_2靶进行了热验证。~(237)Np和~(238)Pu交叉沾污小于1％;总回收率分别为99.6％和98.0％;第Ⅰ阴离子交换循环~(237)Np-~(238)Pu的总γ净化系数达到2.4×10_3。     

用HPGe和Ge(Li)探测器测定~(238)Pu,~(239)Pu,~(240)Pu,~(241)Pu丰度和~(241)Am含量

本文介绍了用γ能谱法精确测定浅燃耗钚样品的同位素丰度和~(241)Am相对含量的方法和实验结果。在38—60 keV钚的低能γ射线和203—208 keV两个能区中获取数据。选择不同同位素能量相近的γ射线对计算同位素丰度比,并对这些γ射线对的小的能量差别进行了仔细的效率修正,~(238)Pu,~(239)Pu,~(240)Pu,~(241)Pu丰度和~(241)Am相对含量的精度分别为±4.1%,±0.04%,±0.37%。±0.45%和±0.40%。与质谱仪测得结果相比,在误差范围内相互符合。