一种制造技术

本发明专利技术属于放射性物质检测技术领域，公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合
β
能谱的解谱方法


[0001]本专利技术属于放射性物质检测
，具体涉及一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法。

技术介绍

[0002]随着核电事业的迅速发展，核电厂放射性流出物排放及其造成的辐射环境影响一直是辐射防护、放射性废物管理和环境影响评价重点关注的问题。核电厂运行期间，放射性物质主要来源于燃料堆芯内产生的放射性裂变产物，以及结构材料和包壳材料内产生的中子活化产物。如果燃料包壳发生破损，裂变产物将释放到反应堆一回路冷却剂中，形成液态放射性流出物。液体放射性流出物含3H、
14
C、
54
Mn、
58
Co、
60
Co、
110m
Ag、
124
Sb、
131
I、
134
Cs、
137
Cs、
90
Sr等核素，符合排放标准后由核电站废液排放系统(TER)排入海洋。其中，
90
Sr是
235
U吸收中子发生裂变后其中一条裂变链的产物。
90
Sr属于高毒性核素，在体内的行径与钙相似，是典型的亲骨核素。
90
Sr易经胃肠道、呼吸道、皮肤和伤口进入人体，并大部分蓄积于骨骼中(超过99％的
90
Sr滞留于骨骼与牙齿中)，引起骨骼组织和造血器官的明显变化，远期效应可以致癌。
90
Sr在锶的同位素中是最具有卫生学意义的一种。因此，
90
Sr的分析和测定在辐射环境监测中是十分必要的。
[0003]90
Sr的半衰期为28.8a，子体
90
Y的半衰期为64.2h，二者较易达到放射性平衡。
90
Sr的放射性活度测量有直接法和间接法两种。直接法是直接测量
90
Sr的β活度；间接法是通过测量其衰变子体
90
Y来换算
90
Sr的放射性活度。采用直接法测量
90
Sr，测量过程中无纯
90
Sr核素，一定是
90
Sr
‑
90
Y混合核素，需先对混合源做分离处理，得到暂时的纯
90
Sr核素，然后立刻使用放射性探测器进行分析和测定。目前国内所用分离方法多为化学方法，如硝酸盐沉淀法，磷酸三丁酯萃取法，离子交换法，萃取色层法等。这些方法操作步骤繁琐，实验周期长，对分析人员有较大的健康危害，且会产生一些难以处理的废液废树脂等。
[0004]上世纪40年代，针对β核素的研究提出了库里厄图，以确定β核素的跃迁次数，目前并未在β能谱解析中得到应用。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法。本专利技术解谱方法针对
90
Sr
‑
90
Y纯β核素线性能谱的独有特征，提出了一种库里厄能窗插值法的能谱处理方法，可实现
90
Sr
‑
90
Y混合样品β能谱直接测量，实现了
90
Sr、
90
Y活度的现场快速计算，为辐射环境监测提供了技术支持。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法，包括如下步骤：
[0008](1)通过库里厄图法，计算出
90
Y核素理论能谱“有效低能窗”；
[0009](2)基于高能段能谱拟合法的β能谱处理算法，根据混合能谱的特征——高能段仅有
90
Y贡献，计算出核素
90
Y实测能谱“有效高能窗”；
[0010](3)基于能窗插值法的β能谱处理算法，插值连接“有效高能窗”和“有效低能窗”，分离出
90
Sr
‑
90
Y混合源中90Sr、90Y核素，并计算活度。
[0011]进一步地，步骤(1)中计算“有效低能窗”的具体步骤如下：
[0012]a.选取实测
90
Sr
‑
90
Y的混合β能谱的高能部分(
90
Y单独贡献部分)的100道址以及对应的计数；
[0013]b.进行库里厄图法计算(对原子效应进行校正)，得到
90
Y的库里厄图上的100个点，对100个点线性拟合，直线外推，得到
90
Y的完整库里厄图；
[0014]c.通过得到的
90
Y的完整库里厄图，进行库里厄图反计算(计算得到库里厄图的逆过程)，同时使用KUB理论，计算
90
Y的IB轫致辐射能谱，得出理论上混合能谱中的
90
Y核素对能谱的贡献部分(
90
Yβ能谱+
90
Y的IB轫致辐射能谱)；
[0015]d.取理论上混合能谱中的
90
Y核素对能谱贡献部分的0～100道址以及对应的计数作为“有效低能窗”。
[0016]进一步地，步骤b中所述库里厄图法计算的具体步骤如下：
[0017]基于费米理论的基本原理，式(1)表示的是单位时间发射动量在p
β
到p
β
+dp
β
之间β粒子的动量分布：
[0018][0019]E
m
是β粒子的最大动能(定值)；E
β
是粒子动能；p
β
是动量；g为弱相互作用常数；为普朗克常数；c是光速；M
ij
是跃迁矩阵元，且由于跃迁矩阵元M
ij
一般随β粒子能量的变化不大，对于有些跃迁实际上就是常数，如容许跃迁，所以为了方便后续计算，令
[0020][0021]则此时式(1)表示为如下式(2)：
[0022][0023]对于有些跃迁实际上K是常数，所以β粒子的动量分布取决于统计因子
[0024]其次，还要考虑库仑场对发射β粒子的影响，所以在β粒子的动量分布公式(2)的右边乘上F(Z，W)库仑校正因子进行校正，校正后得到β粒子的动量分布为如下式(3)：
[0025][0026]其中适合核素
90
Y的F(Z，W)的计算公式如下式(4)：
[0027][0028]其中为精密结构常数，Z为原子序数，e是电子电荷，W是β粒子总能量，单位取m
e
c2，p
β
是β粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过库里厄图法，计算出
90
Y核素理论能谱“有效低能窗”；(2)基于高能段能谱拟合法的β能谱处理算法，根据混合能谱的特征——高能段仅有
90
Y贡献，计算出核素
90
Y实测能谱“有效高能窗”；(3)基于能窗插值法的β能谱处理算法，插值连接“有效高能窗”和“有效低能窗”，分离出
90
Sr
‑
90
Y混合源中
90
Sr、
90
Y核素，并计算活度。2.根据权利要求1所述的一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法，其特征在于，步骤(1)中计算“有效低能窗”的具体步骤如下：a.选取实测
90
8r
‑
90
Y的混合β能谱的高能部分的100道址以及对应的计数；b.进行库里厄图法计算，得到
90
Y的库里厄图上的100个点，对100个点线性拟合，直线外推，得到
90
Y的完整库里厄图；c.通过得到的
90
Y的完整库里厄图，进行库里厄图反计算，同时使用KUB理论，计算
90
Y的IB轫致辐射能谱，得出理论上混合能谱中的
90
Y核素对能谱的贡献部分；d.取理论上混合能谱中的
90
Y核素对能谱贡献部分的0～100道址以及对应的计数作为“有效低能窗”。3.根据权利要求2所述的一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法，其特征在于，步骤b中所述库里厄图法计算的具体步骤如下：基于费米理论的基本原理，式(1)表示的是单位时间发射动量在p
β
到p
β
+dp
β
之间β粒子的动量分布：E
m
是β粒子的最大动能；E
β
是粒子动能；p
β
是动量；g为弱相互作用常数；为普朗克常数；c是光速；M
ij
是跃迁矩阵元，令则此时式(1)表示为如下式(2)：考虑库仑场对发射β粒子的影响，在β粒子的动量分布公式(2)的右边乘上F(Z，W)库仑校正因子进行校正，校正后得到β粒子的动量分布为如下式(3)：其中适合核素
90
Y的F(Z，W)的计算公式如下式(4)：其中为精密结构常数，Z为原子序数，e是电子电荷，W是β粒子总能量，单位取m
e
c2，p
β
是β粒子动量，单位取m
e
c2，m
e
是电子静止质量；
使用修正后库仑校正因子代替公式(3)中的F(Z，W)，将公式(3)修正得到如下公式(5)：N(W)dW＝K
′2G(Z，W)(W0‑
W)2W2dW
ꢀꢀꢀꢀ
(5)；其中W0为β粒子最大总能量，单位取m
e
c2，K
′
＝Km
e
c2；式(5)整理可得如下公式(6)：基于β能谱数据，实现图绘制，即为库里厄图法计算。4.根据权利要求3所述的一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法，其特征在于，添加适合
90
Y的β衰变的形状因子S1(E)对图及库里厄图进行修正，S1(E)公式如式(7)所示：S1(E)＝(W2‑
1)+(W0‑
W)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)；最终修正后的库里厄图及图为一条直线，公式如式(8)所示：5.根据权利要求4所述的一种
90
Sr
‑
90
Y核素混合β能谱的解谱方法，其特征在于，步骤b中所述库里厄图法计算进一步通过如下步骤对原子效应进行校正，所述原子效应校正包括屏蔽效应和交换效应的校正；原子屏蔽效应的校正：因为
90
Y为β
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝华，李美丽，杨雨森，朱深河，孙勋杰，陈文涛，李巧勤，覃浩，
申请(专利权)人：广东省环境辐射监测中心，
类型：发明
国别省市：