利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法技术

本发明专利技术实施例提供一种利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法，包括以下步骤：S1将钚样品溶解制成钚同位素稀释剂溶液，其中，钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度和钚同位素组分预先确定；S2利用树脂吸附待测钚溶解液，获得吸附待测钚溶解液的树脂；S3利用伽玛能谱测定S2步骤中获得的吸附待测钚溶解液的树脂的钚同位素比；其中，根据测得的钚同位素比计算确定待测钚溶解液中的钚同位素组分；S4将钚同位素稀释剂溶液与待测钚溶解液混合得混合溶液，利用树脂吸附混合溶液，获得吸附混合溶液的树脂；S5利用伽玛能谱测定S4步骤中获得的吸附混合溶液的树脂的钚同位素比；S6计算确定待测钚溶解液中的钚浓度。本发明专利技术实施例的方法可实现对钚快速准确分析。

【技术实现步骤摘要】
利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法
本专利技术涉及核材料分析
，具体涉及一种利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法。
技术介绍
钚是一种重要的核材料，在例如钚燃料循环、处理和废物处置过程中，需要对钚进行分析。钚同位素丰度测定常用的方法包括质谱法。然而，质谱法存在工作周期长、对操作人员要求高等缺点，不利于钚的快速准确测量。当然，钚同位素丰度测定还可以采用伽玛能谱法，以实现快速准确测量。然而，在一些应用场景中，例如对于后处理厂乏燃料溶解液或者后处理中间过程中的溶解液，还需要提供溶解液中钚的浓度的数据，这使得对钚的分析提出更高要求，即如何快速准确测量溶解液中例如钚的浓度和钚同位素组分，从而为后处理过程提供更加全面、准确的分析数据。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法，解决相关技术中存在的对于钚分析不全面、分析效率低等问题。根据本专利技术实施例，提供一种利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法，所述方法包括以下步骤：S1将钚样品溶解制备成钚同位素稀释剂溶液，其中，所述钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度和钚同位素组分预先确定；S2利用树脂吸附所述待测钚溶解液，获得吸附所述待测钚溶解液的树脂；S3利用伽玛能谱测定S2步骤中获得的吸附所述待测钚溶解液的树脂的钚同位素比；其中，根据测得的钚同位素比计算确定所述待测钚溶解液中的钚同位素组分；S4将所述钚同位素稀释剂溶液与所述待测钚溶解液混合得混合溶液，利用树脂吸附所述混合溶液，获得吸附所述混合溶液的树脂；S5利用伽玛能谱测定S4步骤中获得的吸附所述混合溶液的树脂的钚同位素比；S6计算确定所述待测钚溶解液中的钚浓度。在一些实施例中，S1步骤中所述钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度和钚同位素组分预先确定为：利用电位滴定法确定所述钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度，以及利用质谱法确定所述钚同位素稀释剂溶液中钚同位素组分。在一些实施例中，S2步骤还包括：调节所述待测钚溶解液的酸介质浓度，调节所述待测钚溶解液中钚的价态。在一些实施例中，S2步骤还包括：对获得的吸附所述待测钚溶解液的树脂进行包装。在一些实施例中，S4步骤还包括：对获得的吸附所述混合溶液的树脂进行包装。在一些实施例中，所述钚同位素稀释剂溶液中239Pu丰度大于钚其他同位素丰度。在一些实施例中，S6步骤中，通过以下公式计算所述待测钚溶解液中的钚浓度：公式中，Cu为待测钚溶解液中的钚浓度，g/L；Ms为钚同位素稀释剂溶液中钚含量，g；Vu为待测钚溶解液体积，L；Ws9为钚同位素稀释剂溶液中239Pu的重量百分数；Wu9为待测钚溶解液中239Pu的重量百分数；Rs为钚同位素稀释剂溶液中钚同位素i与239Pu的比值；Rm为混合溶液中钚同位素i与239Pu的比值；Ru为待测钚溶解液中钚同位素i与239Pu的比值；其中，Vu为已知量；Ms、Ws9、Rs由步骤S1测得或计算得到；Wu9、Ru由步骤S3测得或计算得到；Rm由步骤S5测得。在一些实施例中，所述钚同位素稀释剂以及所述待测钚溶解液均采用硝酸作为酸介质。在一些实施例中，S3步骤中计算确定所述待测钚溶解液中的钚同位素组分为：由已知242Pu组分以及测得的所述钚同位素比计算所述待测钚溶解液中的钚同位素组分。在一些实施例中，伽玛能谱测定包括：利用平面型高纯锗探测器测量脉冲信号；利用多道分析器对测得的所述脉冲信号进行模数转换；以及利用处理单元对所述模数转换结果进行数据处理和分析。根据本专利技术实施例的利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法，采用高分辨率、低能伽玛能谱测量方法，相比质谱法，无需取样，可实现快速准确分析；同时，结合同位素稀释法，实现待测溶液中钚同位素组分以及钚浓度的确定，以便提供对钚的全面分析。附图说明通过下文中参照附图对本专利技术所作的描述，本专利技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本专利技术有全面的理解。图1为根据本专利技术示例性实施例的利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法流程示意图。需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。图1示出一种利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法的实施例。图1中所示的步骤可按所示次序发生，或者这些步骤可以不按次序发生。图1中的方法包括S1将钚样品溶解制备成钚同位素稀释剂溶液，其中，钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度和钚同位素组分预先确定；S2利用树脂吸附待测钚溶解液，获得吸附待测钚溶解液的树脂；S3利用伽玛能谱测定S2步骤中获得的树脂的钚同位素比；其中，根据测得的钚同位素比计算确定待测钚溶解液中的钚同位素组分；S4将钚同位素稀释剂溶液与待测钚溶解液混合得混合溶液，利用树脂吸附混合溶液，获得吸附混合溶液的树脂；S5利用伽玛能谱测定S4步骤中获得的树脂的钚同位素比；S6计算确定待测钚溶解液中的钚浓度。利用伽玛能谱法测定样品中钚的同位素组分，该方法属于非破坏性分析方法，具有快速、准确的优点，相比质谱法，分析过程中对样品的处理方式更简单、易操作，可提高钚分析效率。进一步，在分析钚同位素组分的基础上，结合同位素稀释法，确定样品中钚的浓度，为乏燃料后处理过程提供及时有效的数据，以便提供技术支持。在利用同位素稀释法时，对同位素稀释剂进行有效的处理以便提高分析精度。S1步骤中，将待使用的钚样品例如为PuO2粉末溶解制成钚同位素稀释剂溶液，以便后续加入到待测样品中使用。尽管同位素稀释剂中元素的含量、同位素组分在使用之前预先确定(已知)，为了提高分析精度和可靠性，在实验开始时，需要对同位素稀释剂进行标定。根据本专利技术实施例，在优选的实施例中，例如通过电位滴定法确定钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度，以及利用质谱法确定钚同位素稀释剂溶液中的钚同位素组分。当然，也可以采用其他标定手段。在做好同位素稀释剂的准备工作之后，对待测样品进行一系列处理。待测样品例如为乏燃料后处理厂的待测溶解液；或者待测样品起初是固体，通过溶解获得溶解液。为了提供便于伽玛能谱测量的样品，实现从制样到分析的简化的、高效的流程，可基于色谱分离流程的一些手段实现。S2步骤中，采用吸附材料承载待测钚溶解液，进一步的，由于待测钚溶解液中含有除钚之外的其他元素或核素，为满足测量要求(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法，所述方法包括以下步骤：/nS1将钚样品溶解制备成钚同位素稀释剂溶液，其中，所述钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度和钚同位素组分预先确定；/nS2利用树脂吸附所述待测钚溶解液，获得吸附所述待测钚溶解液的树脂；/nS3利用伽玛能谱测定S2步骤中获得的吸附所述待测钚溶解液的树脂的钚同位素比；其中，根据测得的钚同位素比计算确定所述待测钚溶解液中的钚同位素组分；/nS4将所述钚同位素稀释剂溶液与所述待测钚溶解液混合得混合溶液，利用树脂吸附所述混合溶液，获得吸附所述混合溶液的树脂；/nS5利用伽玛能谱测定S4步骤中获得的吸附所述混合溶液的树脂的钚同位素比；/nS6计算确定所述待测钚溶解液中的钚浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用伽玛能谱确定待测钚溶解液中的钚浓度和钚同位素组分的方法，所述方法包括以下步骤：
S1将钚样品溶解制备成钚同位素稀释剂溶液，其中，所述钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度和钚同位素组分预先确定；
S2利用树脂吸附所述待测钚溶解液，获得吸附所述待测钚溶解液的树脂；
S3利用伽玛能谱测定S2步骤中获得的吸附所述待测钚溶解液的树脂的钚同位素比；其中，根据测得的钚同位素比计算确定所述待测钚溶解液中的钚同位素组分；
S4将所述钚同位素稀释剂溶液与所述待测钚溶解液混合得混合溶液，利用树脂吸附所述混合溶液，获得吸附所述混合溶液的树脂；
S5利用伽玛能谱测定S4步骤中获得的吸附所述混合溶液的树脂的钚同位素比；
S6计算确定所述待测钚溶解液中的钚浓度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，S1步骤中所述钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度和钚同位素组分预先确定为：
利用电位滴定法确定所述钚同位素稀释剂溶液中的钚浓度，以及利用质谱法确定所述钚同位素稀释剂溶液中钚同位素组分。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，S2步骤还包括：
调节所述待测钚溶解液的酸介质浓度，调节所述待测钚溶解液中钚的价态。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，S2步骤还包括：
对获得的吸附所述待测钚溶解液的树脂进行包装。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，S4步骤还包括：
对获得的吸附所述混合溶液的树脂进行包装。

【专利技术属性】
技术研发人员：王妍，刘宏斌，张小枝，何丽霞，杨群，苗强，步立新，方忻，许小明，柏磊，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11