今天冷知识百科网小编 苗念风 给各位分享铀含量测量标准是什么的知识,其中也会对γ能谱测井与铀含量计算(能谱仪测元素含量)相关问题进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在我们开始吧!

γ能谱测井与铀含量计算

沿钻孔进行γ能谱测量叫γ能谱测井。自然γ能谱测井一般用的是四道γ能谱仪。与航空和地面γ能谱测量一样分为总道、铀道、钍道和钾道,能量峰的选择也是一样的。总道是γ测井的总计数率,得到总计数的γ测井曲线。利用钾道、铀道和钍道可以直接计算铀、钍、钾的平均含量,一般使用逆矩阵法和剥谱法,逆矩阵法和航空以及地面γ能谱测量中论述的计算含量方法一样,这里不再赘述。

γ能谱测井与铀含量计算

γ能谱测井,得到的是一条包括铀系、钍系和40K在内的互有影响的γ能量谱线。

剥谱法的基本思路是从混合谱中先找出一种容易识别的核素,把它的谱形从混合谱中扣除;然后从剩余谱中再找出第二种核素,再求出它的谱形,从剩余的混合谱中扣除,直到求出所有的核素为止。通常是从最高的能量峰开始,对混合谱进层层剥离,故称剥谱。

自然γ能谱测井,主要是用四道γ能谱仪,并不测量γ射线全谱。四道选择是:钾(道)峰1.46 MeV;铀(道)峰1.76 MeV;钍(道)峰2.62 MeV。按能量顺序假设,钾、铀、钍道计数分别为:n1,n2,n3。n1由1.46 MeV和高于这个能量的铀、钍峰的康普顿多次散射在钾道的贡献,所以:

核辐射场与放射性勘查

式中:n11为钾道40K的计算;n12为钾道铀的康普顿散射引起的计数;n13为钾道钍的康普顿散射线引起的计数。同样铀道有钍的影响:

核辐射场与放射性勘查

式中:n22为铀道铀的计数;n23为钍的康普顿散射在铀道引起的计数,铀系高于1.76 MeV的光子可以不去讨论。钍道不受影响,即n3=n33。

在钍标准模型上测量钾、铀、钍三个道的计数分别为n130、n230、n330。则

核辐射场与放射性勘查

可得:

核辐射场与放射性勘查

同样在铀标准测井模型上测量可以得到:

核辐射场与放射性勘查

于是得到:

核辐射场与放射性勘查

通过钍、铀、钾γ标准测井模型的γ能谱测量,可以计算a12、a13、a23系数。就可以得到剥离后的铀、钍、钾γ射线谱。这个方法对钾道来讲,由于重复计算,可能带入误差较大。如果在铀、钍、钾标准模型精确测量,钍、铀、钾的含量换算系数KTh、KU、KK,即可计算铀、钍、钾在岩(矿)层的平均含量:

核辐射场与放射性勘查

式中:QU、QTh为铀、钍含量,单位为10-6;QK为钾含量,单位为%。

也可以按(5-7-42)式逐点计算出剥谱后的铀、钍、钾γ测井曲线,再进行分层解释,计算含量。

岩(矿)露头铀含量测量

岩(矿)石中铀(或钍、钾)的含量测量,主要是在铀矿勘查的山地工程岩(矿)露头上或铀矿开采的工作面上,直接测量铀含量并确定矿体分布位置。

铀含量测量以γ射线测量为主。在铀镭平衡破坏严重地区,也可使用β+γ测量方法。γ能谱测量主要用在铀钍混合矿床。

γ射线在**中穿透能力较强,所以**表面的高低不平影响不大。周围γ场的影响如何消除,非常关键。目前使用主要是两类方法。

(一)定向辐射仪

如图5-8-1所示的闪烁探测器,其中斜线部分为一锥形铅套,锥体中间放置NaI(Tl)探测器,铅套外侧为环形塑料闪烁体。两者的闪烁信号同时进入光电倍增管。当探测器对准测量点时,周围的γ 射线通过塑料闪烁体后进入 NaI(Tl),引起两次计数;但两个闪烁体的发光和衰减时间差别较大,输出脉冲信号波形存在明显差别。NaI(Tl)的(2.5×10-7s)输出信号包括测点的和周围的γ 射线,而塑料闪烁体的(4×10-9s)输出信号只是周围γ射线。可以利用波形鉴别电路,将塑料闪烁体的输出信号,与NaI(Tl)的输出信号变为相差信号,在仪器上显示的只是两者的差值,从而消除周围γ场的影响。在20世纪70年代制成定向辐射仪曾得到广泛应用,作为消除周围γ场影响的思路方案,仍然是可取的。

图5-8-1 定向测量**结构

1—环形铅屏;2—塑料闪烁体ϕ55mm

(二)铅屏差值测量法

早在20世纪50年代,前苏联首先使用,用圆筒形开口铅屏,套在γ辐射仪的探测器上,降低周围γ射线的影响,如图5-8-2所示。开口部分铅抽条是活动的,可以取走或放入,测量时将开口对准测点。首先不带铅条测一次得I1,插上铅条再测一次得I2,则

I1=IK+I周+ID

I2=aIK+I周+ID

式中:IK为测点γ射线计数率;a为铅条的γ射线吸收系数;I周为周围γ射线引起的计数率,两次测量几何条件是一样的;ID为本底计数率,则两式相减得:

ΔI=I1-I2=(1-a)IK

式中:a是一个常数值,所以ΔI代表了测点的γ射线计数率。这个方法的优点是降低周围γ射线比较有效,其主要缺点是铅套太重,使用不便。

近年较多使用较小的铅屏,实质上就是上述铅套(图5-8-2所示)方法中取消了屏蔽铅套。在探测器与测点**之间加上一个屏蔽体,可以是铅或铜屏蔽,体重仅0.113~0.226 kg,1958年以来一直用得比较成功。

图5-8-2 铅屏蔽体

(a)铅套屏蔽法;(b)单屏蔽法1—探测器;2—铅屏;3—铅条

南非使用6道γ能谱仪,利用铀系中214Bi的0.61MeV峰,测量铀的含量。这样NaI(Tl)只有25mm厚就足够了(有利于高能量γ射线穿透,不计数,消除其影响)。经过研究,认为选用4mm厚的钨与10mm厚的铅对0.609MeV的吸收效率相当。

如果铀矿中有较高的钍含量,则钍的0.58MeV峰会形成干扰,但可以同时测钍得到w(Th)/w(U)比值,进行校正。

γ测量结果的解释完全可以使用γ测井中提出的分层解释法或平均含量法计算铀的含量和确定矿层边界。对铀钍混合矿床,可以使用γ能谱测量方法,但也要通过剥谱之后进行分层解释,再进行铀、钍含量计算。

铀的形态分析

65.1.4.1 铀的价态分析

(1)铀矿石和**中铀(Ⅳ)和铀(Ⅵ)的测定

方法提要

试样在高浓度硫酸羟胺、邻菲啰啉、无水碳酸钠保护剂存在下,加入氢氟酸在(40±5)℃温度下瞬间进行分解。此时试样中的铀(Ⅵ)以UO2+2形式进入溶液,并立即生成稳定的UO2F2配合物;而试样中铀(Ⅳ)则生成溶解度极小的UF4沉淀。当用钍作载体时,铀(Ⅳ)沉淀被定量载带下来。用抽滤法快速将沉淀和滤液分离。抽滤后的铀(Ⅳ)沉淀视含量高低分别选用容量法或激光荧光法进行测定。方法适合于2×10-6以上铀(Ⅳ)的测定。

铀(Ⅵ)的含量可用总铀量减去铀(Ⅳ)量求得;也可以由滤液中分取部分溶液经破坏有机物后转入50mL容量瓶中,用激光荧光法进行铀(Ⅵ)量的测定。方法适合于1×10-7以上铀(Ⅵ)的测定。

仪器和装置

激光荧光铀分析仪。

布氏漏斗内径50mm。

试剂

无水碳酸钠。

邻菲啰啉。

硫酸羟胺。

氢氟酸。

高氯酸。

硝酸。

**。

磷酸。

硫酸。

氯化钙溶液(50g/L)。

硫酸钍溶液(0.5mol/LH2SO4溶液中含Th2.5mg/mL)。

三氯化钛溶液(150g/L)。

**酸钠溶液(150g/L)。

尿素溶液(200g/L)。

硫酸亚铁铵溶液(100g/L)。

铀荧光增强剂(核工业北京地质研究院生产,简称J-22)。

混合溶液(J-22100mL加入900mL2.5g/LNaOH溶液混合)。

钒酸铵标准溶液(对铀的滴定度T=0.0003g/mL)配制及标定方法见本章

65.1.3.1亚铁还原-钒酸铵**容量法。

铀标准储备溶液ρ(U)=1.00mg/mL称取0.2948g烘干的基准试剂八**三铀于烧杯中,加入10mLHNO3,加热至完全溶解,蒸发至近干后,加入10mLHNO3提取,用水冲洗表面皿并转入250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。

铀标准溶液ρ(U)=10.0μg/mL用(1+99)HNO3稀释铀标准储备溶液配制。

根据需要移取适量铀标准溶液分别配制0.2μg/mL和1.0μg/mL铀标准工作溶液。

二苯胺磺酸钠指示剂(5g/L,溶解于0.5mol/LH2SO4溶液中)。

铀空矿(铀含量小于1μg/g的长石)。

分析步骤

A.试样分解及U(Ⅳ)与U(Ⅵ)的分离。于干燥的塑料烧杯中加入0.6g硫酸羟胺、0.3g邻菲啰啉、50.0mg铀空矿,称入25~50mg(精确至0.01mg,视总铀含量)试样,然后加入2mLHF,立即摇动烧杯,迅速依次加入8mL温度为(40±5)℃的硫酸钍溶液、0.1gNa2CO3和1mLCaCl2溶液,并不断搅匀后,立即将试样转入已预备好的布氏漏斗进行快速抽滤。溶液抽干后用4~5mL0.5mol/LH2SO4洗涤烧杯和滤纸各3~4次。将沉淀及滤纸转入100mL烧杯中,用水冲洗漏斗,洗液并入烧杯中,待处理后供测定铀(Ⅳ)用。

B.铀(Ⅳ)沉淀的处理。在盛有铀(Ⅳ)沉淀的烧杯中加入14mLHNO3和5mLHClO4,置于电热板上加热溶解直至蒸干冒尽白烟,视铀含量的高低分别选用容量法或激光荧光法进行铀的测定。

a.容量法测定铀(Ⅳ)。向上述处理过的铀沉淀加入2mLHCl,提取盐类并加热至1mL左右,沿壁加入20mL(2+3)H3PO4,再加热溶解,并转入锥形瓶中,总体积控制在30mL左右,在不断摇动下,逐滴加入三氯化钛溶液直至出现稳定的紫红色,再过量2滴,放置5min,加1mLHCl和1.5mLNaNO2溶液,用力摇动锥形瓶至棕色褪去,加5mL尿素溶液,继续摇动至气泡消失。5min后加2滴二苯胺磺酸钠指示剂,用钒酸铵标准溶液滴定至出现微红色为终点。

b.激光荧光法测定铀(Ⅳ)。向上述处理过的铀沉淀中加入5mL(1+2)HNO3,置于已预热的电炉上加热使盐类溶解,并立即取下烧杯,将溶液转入50mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,放置过夜。分取0.50mL以上试液于测量石英皿中,加入4.5mL混合溶液进行测量,记录铀荧光强度(F1),准确加入适量体积、适量浓度的铀标准溶液,搅匀,再测量其荧光强度(F2)。

(2)总铀量的测定

a.激光荧光法测定总铀量。称取0.1g(精确至0.0001g)试样置于30mL聚四氟乙烯坩埚中,加入2mLHF、5mLHNO3和2mLHClO4,摇匀,置于已预热的电热板上加热分解,盖上盖子,中温微沸至试样分解完全。去掉盖子继续加热至白烟冒尽,取下坩埚,沿壁加入5mL(1+2)HNO3,以下操作按上述激光荧光法测定铀(Ⅳ)步骤进行。

b.容量法测定总铀量。称取0.1~0.3g(精确至0.0001g)试样置于150mL玻璃烧杯中,加水湿润试样,加20mLHCl、2mLHF和15mLH3PO4,摇匀后置已预热的电炉上加热分解,至试样液面无大气泡为止。取下烧杯稍冷后加入25mL热水,摇匀,再加热至沸时加入3mL硫酸亚铁铵溶液,沸腾后立即取下烧杯,趁热过滤,滤液收集于250mL锥形瓶中,用25mL(2+3)H3PO4分别洗涤烧杯和漏斗,在室温下,加1mLHCl、1.5mLNaNO2溶液。以下操作按容量法测定铀(Ⅳ)步骤进行。

按式(65.1)计算容量法测定铀的含量。

按式(65.30)计算激光荧光法测定铀的含量:

**矿物分析第三分册有色、稀有、分散、**、贵金属矿石及铀钍矿石分析

式中:w(U)为试样中铀的质量分数,μg/g;F1为试样中铀荧光强度;F2为试样加入铀标准溶液后荧光强度;V3为试样加入铀标准溶液的体积,mL;ρ(U)为加入铀标准溶液的浓度,μg/mL;V1为试样溶液的总体积,mL;V2为分取试样溶液的体积,mL;m为称取试样的质量,g;w(BK)为空白试验铀质量分数,μg/g。

注意事项

1)试样分解及铀(Ⅳ)的分离操作应尽快完成,防止四价铀被**。

2)测定方法视铀含量而定。低含量铀的测定也可以采用光度法或极谱法,但应在铀(Ⅳ)和铀(Ⅵ)分离以后,再经TBP色层柱富集铀并与干扰元素分离后测定。

(3)沥青铀矿中铀(Ⅳ)和铀(Ⅵ)的测定

方法提要

试样经氢氟酸-硫酸分解,四价铀以四氟化铀形式沉淀,加入二**硅后四氟化铀溶解:

3UF4+2SiO2+6H2SO4=3U(SO4)2+2H2SiF6+4H2O

然后在磷酸介质中用钒酸铵标准溶液滴定四价铀。六价铀的含量用常规方法测定总铀量减去四价铀求得。

试剂

二**硅粉末(<74μm)。

硫酸。

磷酸。

氢氟酸-硫酸混合液50mLHF与100mL0.5mol/LH2SO4混合,贮存于塑料瓶中。

钒酸铵标准溶液(对铀的滴定度T=0.0003g/mL)配制及标定方法见本章

65.1.3.1亚铁还原-钒酸铵**容量法。

N-苯基邻氨基苯甲酸溶液称取0.2gN-苯基邻氨基苯甲酸溶解于2g/L碳酸钠溶液中。

二苯胺磺酸钠溶液称取0.5g二苯胺磺酸钠溶解于100mL0.5mol/LH2SO4中。

分析步骤

称取5~10mg(精确至0.01mg)试样置于50mL聚四氟乙烯烧杯中,加入3mLHF-H2SO4混合液,摇匀,盖上塑料片,放置5min,待绿色沉淀出现后,加入3~5g二**硅粉末,加入10mL近沸的6mol/LH2SO4,加热煮沸8~10min。稍冷,转入100mL锥形瓶中,用20mL(25+75)H3PO4分4次洗涤烧杯,合并于锥形瓶中,在冷水中**至室温。加入二苯胺磺酸钠和N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂各2滴,用钒酸铵标准溶液滴定至呈现稳定紫色即为终点。

按式(65.1)计算铀(Ⅳ)的含量。

六价铀的含量同65.1.4.1(1)铀(Ⅳ)和铀(Ⅵ)的测定。

注意事项

5mg试样中,含10μg钒(Ⅴ)、20μg铁(Ⅲ)、50μg钼(Ⅵ)、3mg钛(Ⅳ)和5mg锰(Ⅱ)不影响测定结果,二**锰的存在使铀(Ⅳ)的结果严重偏低。

65.1.4.2 铀的顺序提取形态分析

在地球化学环境中,铀是比较容易迁移的元素。在还原条件下,铀迁移大多只限于厘米级的范围。当环境具备充分的**性使铀酰离子及其配合物保持稳定时,铀可以从蚀变源岩迁移很远,直至溶液化学变化导致铀矿物沉淀。当**铀接触较强还原能力的环境时,铀即还原并形成晶质铀矿、铀石或钛铀矿。在广泛变化的环境中可形成六价铀矿物沉淀,进而形成种类繁多的铀酰矿物。由于在**的水溶液环境中,晶质铀矿可以迅速溶解,进而形成发育复杂的铀酰矿物与晶质铀矿的共生组合。利用铀矿物和铀形态分析研究铀迁移活动规律在近年来受到重视,利用铀分量进行地球化学找矿应用研究也引起关注。

方法提要

采用顺序提取方法用不同试剂提取砂岩铀矿地质试样中铀及伴生元素钒、钼、硒、铼、铅的各形态,以ICP-MS法进行测定。提取方法采用Tessier流程,提取的形态为:可交换态、碳酸盐结合态、铁锰**物结合态、有机结合态和残余态。

通过模拟验证并在已知矿区的应用,对本方法的实用性进行检验。结果表明,碳酸盐结合态铀具有指示**铀矿信息的特征。

仪器与装置

电感耦合等离子体质谱仪。

自动控温电热板最高温度为400℃,控制精度小于5℃,表面有聚四氟乙烯涂层。

恒温干燥箱(-20℃~400℃)。

离心机。

试剂

**。

硝酸。

氢氟酸。

高氯酸。

过**氢。

乙酸c(HAc)=0.11mol/L在通风橱中向1L有刻度的聚丙烯瓶或者聚乙烯瓶中加入大约0.5L水,然后加入(25±0.2)mLHAc,用水稀释至刻度,摇匀。取此溶液250mL用水稀释至1L,摇匀。

**羟胺-乙酸溶液c(NH2OH·HCl)=0.04mol/L称取2.78gNH2OH·HCl,溶于(1+3)HAc溶液中,移至1000mL容量瓶中,以(1+3)HAc稀释至刻度,摇匀。

乙酸铵溶液c(NH4Ac)=3.2mol/L称取246.7gNH4Ac,溶于(1+4)HNO3,转移至1000mL容量瓶中,以(1+4)HNO3稀释至刻度,摇匀。

上述试剂均为高纯或MOS级,实验用水为去离子蒸馏纯化水。

分析步骤

(1)总铀及伴生元素含量测定的试样处理

称取50mg(精确至0.01mg)试样(160目)置于聚四氟乙烯消解罐中,加入6mLHF和2mLHNO3,加盖盖紧,放到恒温干燥箱中于180℃加热消解48h,待溶液澄清后补加3滴HClO4,在电热板上加热至冒白烟,蒸发至近干。然后用2mL(1+1)HNO3提取,再放到恒温干燥箱中于180℃加热消解2h,然后转移至50mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。用ICP-MS法测定。

(2)铀及伴生元素的各种形态的顺序提取

称取1g(精确至0.0001g)试样置于50mL离心管中,按以下步骤提取各形态溶液。

a.水溶态。于离心管中加入25mL水,在室温下适当搅拌浸泡3h。然后置于离心机中以3500r/min的速度离心分离30min,移出上部清液,再用8mL水分两次洗涤并离心分离,将上部清液及洗涤液均过滤收集于50mL容量瓶中,加入1mLHNO3,用水稀释至刻度,摇匀待测。

b.碳酸盐结合态。在上述经提取后的离心管中加入20mL0.11mol/LHAc(pH=5.0),在室温下提取5h,然后置于离心机中以3500r/min的速度离心分离30min,移出上部清液,再用8mL水分两次洗涤并离心分离,将上部清液及洗涤液均过滤收集于50mL容量瓶中,加入1mLHNO3,用水稀释至刻度,摇匀待测。

c.铁锰**物结合态。在经提取碳酸盐结合态后的离心管中,加入20mL0.04mol/LNH2OH·HCl溶液,置于水浴中加热,间歇搅拌,在(95±1)℃下恒温提取3h,然后置于离心机中以3500r/min的速度离心分离30min,移出上部清液,再用8mL水分两次洗涤并离心分离,将上部清液及洗涤液均过虑收集于50mL容量瓶中,加入1mLHNO3,用水稀释至刻度,摇匀待测。

d.硫化物及有机物结合态。在经步骤c.提取后的离心管中,加入10mLH2O2和6mL0.02mol/LHNO3,慢慢搅拌。待反应平缓后,将离心管置于恒温水浴中,间歇搅拌,在(86±1)℃下提取2h。从水浴中取出离心管,**后,再补加上述混合提取液,仍在(86±1)℃下提取3h,使试样**完全,然后加入10mL3.2mol/LNH4Ac溶液,在室温下搅拌30min,然后置于离心机中以3500r/min的速度离心分离30min,移出上部清液,再用8mL水分两次洗涤并离心分离,将上部清液及洗涤液均过滤收集于50mL容量瓶中,加入1mLHNO3,用水稀释至刻度,摇匀待测。

e.残余态。可用铀及伴生元素全量减去以上四种形态之和。或者将提取后的离心管中的残余物,移入聚四氟已乙烯烧杯中,加入3mLHF和1mLHNO3,微热消解。如溶解不完全,可继续补加少量HF和HNO3,至消解完全。加入0.5mLHClO4,加热至冒白烟,蒸发至近干,然后用5mL(1+1)HNO3溶液提取,转移至50mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀待测。

(3)等离子体质谱法测定

根据铀及伴生元素的各种形态的不同浓度范围,由单元素标准储备溶液配制下列标准溶液系列:

标准1Re:0、0.50、1.00、1.50ng/mL;

标准2Mo、Se:0、5.00、10.0、20.0ng/mL;

标准3V、Pb、U:0、50.0、100、200ng/mL。

在优化好工作参数的ICP-MS上测量标准溶液系列,得到V、Mo、Se、Re、Pb、U的校准曲线,然后在相同条件下测定各形态试样溶液,计算机计算铀及伴生元素的各种形态的含量(μg/g)。

在哪里能测土壤的铀钍钾含量啊

答:到省会城市里有许多机构都可以化验的。如大学实验室、地矿局下属的检验中心,有许多是有资质的,化验结果可靠,有物理方法和化学方法进行检验,方法不同,精度不同,价格也不同。

铀含量计算

铀的裂变径迹密度决定于235U的含量,与照射中子能量以及裂变截面有关,可用下面公式表示:

核辐射场与放射性勘查

式中:CU为待测样品中铀含量,%;NT为探测片上裂变径迹密度,n/cm2;AU为235U的摩尔质量,g·mol-1;M为探测片所截样品质量,g;NA为阿伏加德罗常数,6.022×1023mol-1;Q为235U的丰度,0.714%;Φ0为反应堆积分中子通量,n·cm-2·s-1;σf为235U对热中子的裂变反应截面,cm2;ε为探测器(片)对碎片的探测效率,%。

实际工作中常用相对测量方法,即用标准样品与待测样品同等制样进行中子照射,径迹计数,样品中待测铀含量为

核辐射场与放射性勘查

式中:CU、CU标为样品和标准样品中铀含量,g/L;T样、T标为样品和标准样品的径迹密度,n/mm2。

如果样品和标准质量不同应做质量校正。

GB/T5642-2015.是是什么标准

问题是GB/T5642现行版本是2008版,并不存在GB/T5642搜索-2015
GB/T 5642-2008 扩口式焊接管接头
发布日期:2008-05-07
实施日期:2008-11-01
作废日期:——
本标准规定了扩口式焊接管接头和接头体的尺寸、标记及技术要求。 本标准适用于管子外径为4㎜~34㎜,最大工作压力3.5MPa~16MPa的液压流体传动和一般用途的管路系统。

理工学科是什么

  理工学科是指理学和工学两大学科。理工,是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。
  理学
  理学是中国大学教育中重要的一支学科,是指研究自然物质运动基本规律的科学,大学理科毕业后通常即成为理学士。与文学、工学、教育学、历史学等并列,组成了我国的高等教育学科体系。
  理学研究的内容广泛,本科专业通常有:数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、应用物理学、化学、应用化学、生物科学、生物技术、天文学、地质学、地球化学、地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统、地球物理学、大气科学、应用气象学、海洋科学、海洋技术、理论与应用力学、光学、材料物理、材料化学、环境科学、生态学、心理学、应用心理学、统计学等。

  工学
  工学是指工程学科的总称。包含 仪器仪表 能源动力 电气信息 交通运输 海洋工程 轻工纺织 航空航天 力学生物工程 农业工程 林业工程 **技术 植物生产 地矿 材料 机械 食品 ** 土建 水利测绘 环境与安全 化工与制药 等专业。

铀含量计算

铀的裂变径迹密度决定于235U的含量,与照射中子能量以及裂变截面有关,可用下面公式表示:

核辐射场与放射性勘查

式中:CU为待测样品中铀含量,%;NT为探测片上裂变径迹密度,n/cm2;AU为235U的摩尔质量,g·mol-1;M为探测片所截样品质量,g;NA为阿伏加德罗常数,6.022×1023mol-1;Q为235U的丰度,0.714%;Φ0为反应堆积分中子通量,n·cm-2·s-1;σf为235U对热中子的裂变反应截面,cm2;ε为探测器(片)对碎片的探测效率,%。

实际工作中常用相对测量方法,即用标准样品与待测样品同等制样进行中子照射,径迹计数,样品中待测铀含量为

核辐射场与放射性勘查

式中:CU、CU标为样品和标准样品中铀含量,g/L;T样、T标为样品和标准样品的径迹密度,n/mm2。

如果样品和标准质量不同应做质量校正。

核辐射测量的单位及标准源

11.8.1 核辐射测量的单位

11.8.1.1 放射性活度

放射性活度A是表征放射性核素衰变数量的物理量,系指给定时刻处于特定能态下的一定量放射性核素在单位时间内发生核衰变的次数,即

勘查技术工程学

在SI制中,活度的单位为贝可[勒尔],用符号Bq表示。1Bq是指一定量的核素每秒产生一次核衰变,即1Bq=1s-1。在CGS制中,活度的单位为居里(Ci),它与Bq的关系为

1Ci=3.7×1010Bq

11.8.1.2 物质中放射性核素的含量

固体物质中放射性核素的含量常用质量分数wb表示。wb是指放射性核素b的质量与混合物质量之比。在SI制中,单位为%、10-6、10-9。核法勘探中,钾的质量分数w(K)用%作为单位;平衡铀的质量分数w(U)用10-6作为单位。当对放射性核素及其平衡状态不清时,则以百万分之一当量铀作单位,w(eU)=10-6表示与w(U)=10-6U产生的γ辐射的电离效应相当的放射性物质的质量分数。

液体或气体中放射性核素的含量大都以质量浓度ρb表示,ρb是放射性核素b的质量与混合物体积之比。SI制中ρb的单位有kg/m3、g/m3、mg/m3、ng/m3(仅适用于气体样品)。ρb的单位还有g/L、mg/L、μg/L。两种单位的关系为

勘查技术工程学

应特别指出的是,液体和气体中氡的含量是用放射性活度浓度表示的。放射性活度浓度系指样品中氡的放射性活度A与该样品体积之比。在SI制中其单位为Bq/L,它与CGS制中氡的浓度单位爱曼(em),有如下关系

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11.8.1.3 照射量

照射量X是度量射线所产生的电离效应的物理量。定义为X辐射或γ辐射使质量为dm的空气中释放出来的全部电子(电子和正电子)被空气阻止时,在空气中产生的同一种符号的离子的总电荷的绝对值dQ与dm之比,即X=dQ/dm。

照射量的单位在SI制中为C/kg(库仑/千克),过去曾用R(伦琴)为单位,两者的关系为

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应当指出,照射量X仅适用于空气介质中的X辐射或γ辐射,不能用于其他介质和其他辐射。

11.8.1.4 照射量率

照射量率是指单位时间的照射量,即=d X/d t。其SI制单位为C/(kg·s)[库仑/(千克·秒)]或 A/kg(安/千克)。在过去曾用 R/s(伦琴/秒)为单位,常用单位为 R/h(伦琴/小时)及其分数单位γ,1γ=10-6 R/h。两种单位的换算关系为

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照射量率与射线强度(单位时间内垂直入射到物质单位截面的射线能量)有近于正比的关系,因此照射量率也常用来衡量射线的强弱。

11.8.1.5 其他核物理量

① 计数率。指单位时间放射性仪器记录的脉冲数。单位为cps(脉冲/秒)或cpm(脉冲/分)。1 cpm=60 cps

② α粒子的径迹密度。指固体径迹探测器单位面积内的径迹数,单位为j/mm2。

11.8.2 标准源

核辐射测量工作要有一定的度量标准,为此必须制备一些已知放射性核素含量或照射量率的放射源作为衡量的基准,这种放射源就称为标准源。

标准源实际上就是装在特制容器内的具有一定质量的某种放射性物质。由于标准源是衡量的基准,必须准确可靠,所以制作时应采用半衰期很长的放射性物质。同时,还应事先了解制作标准源的放射性物质成分、含量、衰变过程、能谱成分等。

标准源可用来校正核测量仪器的灵敏度;标定仪器的测量数据,并将其换标成统一的照射量率单位;对比样品和标准源的照射量率,从而确定样品中放射性元素的含量。

按照物质形态,标准源有固体标准源、粉末标准源和液体标准源之分;按使用特点,又可将其分为射线标准源、射气标准源和含量标准源三类。

11.8.2.1 射线标准源

射线标准源是以其辐射的射线作为对比测量的基准。按射线的性质,可将射线标准源分为α射线标准源、β射线标准源、γ射线标准源和中子标准源四类。

从矿石中刚提炼出来的U3O8可作为α射线标准源。经过约1年的时间,238U与234Th、234Pa达到平衡后,由于234Th和234Pa都是β辐射体,这时该放射源可作为稳定的β射线标准源(须用吸收屏滤掉α射线)。除此之外,现在还广泛采用人工放射性核素作为α、β射线标准源。

经过提纯并与其衰变产物处于平衡的镭,在用吸收屏滤掉β射线后,可作为γ射线源。人工放射性核素60Co也可作为γ射线标准源。此外,137Cs、214Am、234Pu等可作为检查仪器的工作标准源。

中子标准源有钋-铍中子源、镭-铍中子源和锎中子源等。除锎中子源是通过自发裂变产生中子外,其余两种中子源都是利用钋或镭衰变产生的α粒子轰击铍核产生中子的。

11.8.2.2 射气标准源

射气标准源以其积累的射气浓度作为对比测量的基准。主要有氡气(222Rn)标准源和钍射气(220Rn)标准源两类。

氡气标准源由密封在玻璃容器中的镭盐溶液制成。溶液中的镭含量一般为10-6~10-11g/L。目前已有了固体镭盐制成的氡气标准源和标定测氡仪的标准源—氡室。钍射气标准源由钍化合物溶液装在特制的玻璃容器中制成,钍含量为1~10mg/L。

11.8.2.3 含量标准源

含量标准源是对比铀、钍、钾含量的标准源。用于室内放射性物理分析和野外γ能谱测量。主要由粉末状的铀、钍矿石及钾盐制成。

室内分析用的含量标准源包括铀标准源(钍质量分数-6等)需要的标准源具有一定的体积,称为标准模型。标准模型可分为五种:①平衡铀模型,由达到平衡的纯铀矿石制成;②钍模型,由纯钍矿石制成;③铀-钍混合模型,由铀、钍混合加工制成,用于检验仪器换算系数测定的准确性;④钾模型,由钾盐制成;⑤零值模型,由放射性核素含量极低的石英砂制成,用于测定仪器的底数(即由于仪器探测材料中的放射性物质或探测器被污染、仪器噪声、假脉冲等原因而产生的照射量率)。