核工程讲座《环境介质中放射性核素的放射化学分析》课件 中国辐射防护研究院
35页1、环境介质中放射性核素的放射化学分析,中国辐射防护研究院 核工业太原分析测试中心 二OO七年八月,目 录,1环境介质中放射性核素的放射化学分析 概述 2环境放射化学分析的特点 3环境放射化学分析的基本步骤 3.1样品的预处理 3.2 放化分离与纯化 3.3 放化分析中的测量方法,1 引言,环境放射性监测是核环境学的一个重要部分,在总体环境科学中占有一定的地位,其主要目的是对人们所在的周围环境中放射性物质或辐射产生的现有照射和潜在照射进行评价,或者估算这种照射的上限。要达到这一目的,必须测量环境介质中放射性核素的浓度,对某些核素还要考虑其存在的物理化学形态,因为处于不同物理化学形态的放射性核素会表现出不同的化学性质和生物毒性。,1 引言,分析测量方法包括用物理的手段进行的非破坏性的直接测量和用放射化学方法进行的破坏性分析。我们知道,谱作为一种重要的测量手段可以直接测量放射性核素,并获取可靠的数据。但对于大部分的核素和核素就需要借助放化分析才能做到,放射化学分析就是采用经典的分析化学分离手段,将影响放射性测量的其它放射性核素和增加测量源片厚度的其它常量化学元素完全分离,并制备成可以测量的样品
2、源,用低本底的测量仪,液闪谱仪或谱仪测量,从而计算放射性核素在样品中活度。在这里主要对环境放射化学分析作些介绍,2 环境中放射性核素的来源,2.1 天然放射性的来源 2.2.1宇宙射线产生的放射性核素 3H,7Be,10Be,14C,22Na,32Si,32Si,32P,33P,35S,36Cl 2.2.2 地球上原来就有的放射性核素,这些核素由于半衰期很长,至今还以一定的含量存在,如:40K(1.26109a),87Rb(4.81010a),115In (61014a),2.1 环境中放射性核素的来源,138La (1.121011a), 147Sm(1.051011a), 176Lu(2.21010a), 187Re (4.31010a), 190Pt (6.91011a),铀系,钍系,锕系 。,2 环境中放射性核素的来源,2.3 人工放射性核素 活化产物: 3H, 14C,24Na,27Mg, 32P, 35S,35Cl,45Ca,54Mn,55Fe,59Fe,57Co,58Co,60Co,65Zn等。 裂变产物:组成复杂,从30到71的42种元素,质量从66到172的500多种
3、核素,大部分核素由于产额低或半衰期短而被人们忽视,主要的有:89Sr(50d),90Sr(28.6a),99Te(2.14105a),106Ru(367d),131I(8.04d),137Cs(30.17a),144Ce(284d),147Pm(2.62a).,3.环境放射化学分析的特点,3.1.体系的复杂性,由于环境介质本身差异很大,它一般包括:水,大气,土壤(含矿物),生物样品等等,要求对不同的介质必须采用完全不同采样方法和完全不同的样品预处理的方法。需要测定的放射性核素有:总,总,裂变产物,活化产物,超铀元素等,不同的核素测量方式可能不同,分离方法和纯化方法也不相同。,3.环境放射化学分析的特点,3.1 核素在环境介质中的含量太低,我们知道,环境样品中放射性核素的(铀,钍除外)的浓度一般均小于ppm数量级,当化学元素的化学浓度低于10-8M时会有偏离化学性质的倾向,比如产生严重的器壁吸附,该沉淀时不沉淀等,因此使用稳定载体就显的十分重要,也就是说使用载体并不仅仅是为了测定化学回收率。受到测量仪器本底并不能无限低和非常稳定的限制,使得样品的取样量有时会非常大。由于射线的穿透能力有限
4、,最后测量时必须制备成比较薄的测量源,这就要求放化分析不仅要分离掉其它有放射性的核素,还要分离掉其它可能会增加最后测量源厚度的常量化学元素。,3.境放射化学分析的特点,3.3分析质量不易控制,放射性核素在环境介质中的含量太低,不仅增加化学分离的难度,而且有时会使分析测量结果的误差很大,样品之间的交叉污染很难避免。,放射性核素母子体之间的平衡,1.暂时平衡:当母体的半衰期不是很长,但比子体的半衰期还是要长,在足够长的时间后,母子体的核数目建立一固定的比列,子体将按母体的半衰期衰变,这叫暂时平衡, 1 N2(t)=-N1(0)(e-1t-e-2t) 2-1 1 N2(t)=-N1(0)e-1t(1-e-(2- 1)t ) 2-1 1 N2(t)=-N1(t)(1-e-(2- 1)t ) 2-1,放射性核素母子体之间的平衡,由于1 2,当t足够大时,有e-(2- 1)t 1,因此, 有 N2/N1= 1/( 2- 1),A2/A1= 1/( 2- 1) 可见,当时间t足够长时,子体与母体形成平衡,它们的核数目(或放射性活度)之比为一固定值,都按母体的半衰期衰变。,放射性核素母子体之间的平衡,
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