放射性核素测量实验课件.ppt

顾卫国 助理研究员 guweiguo@sjtu.edu.cn 2014年4月23日 放射性废物的许多性质，都可以作为分类的依据，例如： (1)按废物的物理、化学形态分类： 气载废物，如：通风排气、工艺废气等； 液体废物，如：放射性废水、含氚废水、有机废液等； 固体废物，如：可燃性废物、不可燃性废物，可压缩废物、不可压缩废物，干固体废物、湿固体废物等。 (2)按放射性水平分类： 低放废物； 中放废物； 高放废物等。 放射性废物中的核素一般有裂变产物、锕系核素、活化产物多种，化学组分多为强酸、高盐、混合有机物等成份。 放射性废物的危害作用不能通过化学、物理或生物的方法消除。只能通过自身衰变或核反应擅变来降低其放射性水平，最后达到无害化。 放射性废物处置的基本方法可概括为两类： 分散稀释：放射性废气和废液经过净化处理后，以气载或液体流出物排放到大气或水体中属于“分散稀释”。 浓集隔离：放射性废物经过固化、整备，把放射性核素浓集在同化体中，实行近地表处置或深地质处置，就属于“浓集隔离”。 放射性废物管理是包括废物的产生、预处理、处理、整备、运输、贮存和处置在内的所有的行政和技术活动。 核辐射转变为电信号的过程 利用核辐射在气体、液体或固体中引起的电离效应、发光现象、物理或化学变化进行核辐射探测的元器件称为核辐射探测器 核辐射进入探测器灵敏体积后与探测介质相互作用，探测器输出能够直接或间接的反映核辐射种类、强度、能量或核寿命等的信息 常用的有三大类：气体探测器、半导体探测器和闪烁探测器 这三类探测器都是把核辐射转变成为电信号，再由电信号处理设备进行分析和处理 探测器种类 气体探测器： 电离室：脉冲电离室、电流电离室、累计电离室； 正比计数器、G-M计数管； 闪烁探测器： NaI（Tl）单晶γ谱仪；BGO（锗酸铋）探测器 半导体探测器： 金硅面垒半导体探测器、高纯锗（HPGe)探测器、锂漂移硅探测器； 其它探测器：原子核乳胶、固体径迹探测器、气泡室、火花放电室、多丝正比室、切伦科夫计数器、热释光探测器 半导体探测器与电离室比较 半导体探测器的工作原理类似于电离室，但它比电离室有一些明显的优点： 半导体的密度比气体密度大许多（三个数量级），半导体探测器和电离室输出同样大小脉冲时，半导体探测器体积可小很多； 半导体的平均电离能（约3eV）比气体的平均电离能（约30eV）小一个数量级，带电粒子在半导体探测器内损失同样的能量产生的电子-空穴对要多得多，电子-空穴对的统计涨落小得多，半导体探测器的能量分辨率要好得多； 主要缺点： 对辐射损伤较灵敏，受强辐照后性能变差； 常用的锗探测器，需要在低温（液氮）条件下工作，甚至要求在低温下保存，使用不便。 高纯锗（HPGe)探测器 高纯锗探测器是在20世纪70年代研制出来的一种新型半导体探测器； 本质上也是PN结型半导体探测器； 高纯锗杂质浓度可以降低到（109~1010）原子/cm3，相应的电阻率很高，使偏压不到1000V时耗尽深度就可以达到10mm，所以可获得较大的灵敏体积； 高纯锗（HPGe)探测器 平面型高纯锗探测器灵敏区厚度一般在5～10mm，可以用于测量E220MeV的α粒子，E60MeV的质子，E10MeV的电子和能量E 300keV的低能X和γ射线。 同轴型HPGe探测器灵敏区体积可达约400cm3，用于E10MeV的γ射线能量测量。 废物桶内放射性核素的特点 废物桶内主要存在的核素： 0.3~0.5MeV： Cr-51（0.32MeV） 0.5~1.0MeV： Sb-122（0.5639MeV） Sb-124（0.6027MeV） Cs-137（0.6617MeV） Zr-95（0.7242MeV） Nb-95（0.7653MeV） Co-58（0.8108MeV） Mn-54（0.8348MeV） 1.0~2.0MeV： Co-60（1.1732MeV，1.3325MeV） Eu-152（1.408MeV） 能量刻度 能量刻度就是确定谱仪测得的谱峰值所对应的γ射线的能量。 能量刻度的方法是在一定试验条件下，利用几个已知能量的γ放射源，测出对应能量的全能峰峰位 (一般为道址)，得出一组数据。然后用作图法或数据拟合法做出全能峰位置与γ射线能量的关系曲线。 γ能谱定量分析 目标：找出被测样品所发射的γ射线能量，从而确定样品中含有什么核素及其活度。 步骤：谱光滑，寻峰，划分峰区，重峰分解，计算峰面积，核素识别，γ射线发射率或核素含量的计算等 探测效率 探测效率 用全能峰面积求γ射线辐射量，必须先进行效率刻度 。 可