核部件缓发γ能谱时间演化行为模拟

在分析无外中子源照射条件下核部件中裂变产物的来源及其释放缓发γ射线机理基础上,提出了应用CINDER90程序计算核部件中裂变产物活度的方法,计算并分析了裂变产物的种类、活度及其随辐照时间和冷却时间的变化规律,继而根据裂变产物β^-衰变释放的特征γ射线的能量与分支比数据,计算得到了核部件中裂变产物缓发γ射线源项,并应用蒙特卡罗方法计算了核部件释放的缓发γ能谱随辐照时间和冷却时间的变化,分析了缓发γ能谱的时间演化行为。结果表明：核部件缓发γ能谱中强度最大的γ射线是裂变核素¹⁴⁰La β^-衰变发射的1 596 keV射线,且该γ射线的强度在部件组装一定时间后保持稳定,该结果与文献结果符合一致。本文提出的裂变产物缓发γ能谱模拟计算方法和结果可为核部件γ能谱的测量与分析提供参考。     

基于能谱重建技术的全身计数器γ能谱分析

为提高全身计数器γ能谱分析精度，开展了基于能谱重建技术的γ能谱分析方法研究。首先建立方法的原理框架；然后进行应用实验，使用一台立式NaI型全身计数器测量含放射性的BOMAB人体模型，并通过建模和蒙特卡罗模拟计算测量矩阵；最后使用boosted-Gold算法求解出射能谱，并将结果与Genie 2000软件进行比较。结果显示，boosted-Gold算法在参数p取1～10时能准确重建出理论的核素出射能谱，实现对所有核素的准确识别，且每种核素的活度计算误差均小于10%，这一结果显著优于Genie 2000软件。     

60Co γ辐照下毛竹的自由基与化学结构的变化

绝干的毛竹粉体在⁶⁰Co γ辐照下产生自由基的同时还发生化学组成和结构的变化。利用电子自旋共振波谱（ESR）和X射线光电子能谱（XPS）技术分别测量γ射线辐照后毛竹粉体的自由基波谱和X射线光电子能谱。经测试,毛竹自由基的光谱分裂因子g=2.003 3,自由基的强度随吸收剂量按指数规律增加;经200 kGy剂量的辐照后毛竹表面的O/C原子个数比稍有增加,C-C和C-H含量增加,C-O和C[CDS1]O含量减少,-O-C[CDS1]O含量增加为原来的2.5倍,说明毛竹表面生成了一些含氧官能团或碳的氧化态增高。     

强γ辐照下Q235碳钢在甘肃北山地区地下水模拟液中的腐蚀行为

利用1.11×10¹⁶ Bq（30万Ci）高强度⁶⁰Co源γ辐照装置,对甘肃北山地区地下水模拟液中高放废物处置罐候选材料Q235碳钢进行了辐照腐蚀试验。采用水化学参数分析、称重、扫描电镜(SEM)、X射线能谱（EDS）和红外光谱（FT-IR）等技术手段,分析了辐照剂量（时间）对辐照腐蚀演化的影响规律,并与未辐照试验进行了对比。结果表明,在长时间强γ辐照下,模拟液辐照分解导致氧化性增强、pH值由弱碱性变为酸性、电导率下降明显,而未辐照的模拟液pH值和电导率未见明显变化;利用质量变化率计算得到的辐照腐蚀速率约为未辐照腐蚀速率的5.5倍,辐照明显加速了Q235碳钢的腐蚀。SEM-EDS和FT-IR分析表明,随着辐照剂量的增加,腐蚀层中出现泡状或针状产物,表面由致密变为稀疏;腐蚀层化学组成以Fe、O为主,含有不同相的羟基氧化铁（α-FeOOH和γ-FeOOH）和氧化铁（α-Fe₂O₃）。     

利用缓发中子法测量235U裂变数的实验研究

缓发中子伴随核裂变产生,通过对它的测量估算核裂变数是一需实验检验的新方法。在中国原子能科学研究院微堆辐照²³⁵U样品,采用³He正比计数器测量缓发中子,并通过缓发中子数反推得到铀样品的总裂变数。利用高纯锗γ谱仪测量被辐照样品发射的缓发γ射线,通过缓发γ射线数得到样品总裂变数。对两种测量方法得到的结果进行了对比和分析,结果表明,用缓发中子法和缓发γ法对同一样品测量的结果一致,缓发中子法可作为一种辅助诊断方法。     

重离子和γ辐照硼硅酸盐玻璃的辐照效应对比

为研究玻璃固化体在不同辐照方式下的宏观和微观结果及其对应关系,使用重离子和γ辐照硼硅酸盐玻璃,分别测量了辐照后硼硅酸盐玻璃的硬度和模量变化。发现在γ辐照条件下,直到吸收剂量达到6×10⁶ Gy,硼硅酸盐玻璃的宏观性质（硬度和模量）均未发生明显改变。在Xe离子辐照条件下,当辐照剂量达到0.1 dpa时,硬度和模量减少达饱和值。此外,测量了γ辐照后的硼硅酸盐玻璃的吸收光谱,得到了辐照后硼硅酸盐玻璃带隙随吸收剂量的变化规律,讨论了辐照产生的微观缺陷来源和产生机理。发现重离子辐照产生的硬度和模量的下降主要来源于玻璃网络结构的断裂,而重离子的核能量沉积是造成网络体结构断裂的主要原因。结合γ辐照样品的吸收光谱结果,通过对比γ射线和重离子辐照后的样品硬度和模量变化不同趋势可发现：γ辐照会在硼硅酸盐玻璃中产生微观缺陷（非桥氧空位色心等）,这些缺陷主要来源于网络体末端与钠相连的键的断裂。而网络体末端的断裂不影响硼硅酸盐玻璃的网络体结构,所以γ辐照产生的缺陷不会引起硼硅酸盐玻璃的硬度和模量变化。     

土壤湿度对现场γ能谱测量的影响修正

现场γ能谱测量在地质勘查和电离辐射环境测量中是一种高效、准确、经济的方法。针对γ能谱在现场测量过程中的主要影响因素--土壤湿度,根据γ射线在土壤中的衰减规律,建立数值模型,得到不同物质的质量衰减系数和线衰减系数,计算不同土壤湿度的修正系数。同时利用四道γ能谱仪对同一地点不同土壤湿度情况下土壤中铀、钍、钾含量进行了实际测量,根据计算的修正系数得到的修正数值与HPGe谱仪测量的结果进行了比较。结果表明,现场γ能谱测量结果通过数值模拟计算修正能有效降低土壤湿度的影响。     

用于测量高能γ射线的三晶电子对谱仪的研制

为解决高能γ射线的准确测量问题,本文基于自主研发的闪烁晶体探测器研制了一套三晶电子对谱仪,测量了⁵⁶Co放射源1.5 MeV以上γ射线的双逃逸峰能谱。与使用单个LaBr3探测器所测能谱相比,三晶电子对谱仪有效降低了峰与连续本底的比值。本文研究结果为准确测量加速器共振核反应(p,γ)及激光康普顿散射(LCS)产生的高能γ射线奠定了技术基础。     

γ射线和电子束辐照对风味豆干杀菌效果及品质的影响

为探究γ射线和电子束辐照对风味豆干微生物和理化指标影响的差异性,分别采用不同剂量的γ射线（0、3.1、5.9、8.6、11.4 kGy）和电子束（0、2.7、5.5、8.2、10.8 kGy）辐照风味豆干,研究其对风味豆干中微生物存活数、营养成分、理化指标及质构特性的影响。结果表明,γ射线和电子束辐照均能有效控制风味豆干菌落总数、霉菌及大肠菌群数,γ射线辐照杂菌和霉菌的D₁₀值分别为1.82 kGy和1.72 kGy,电子束辐照的D₁₀值分别为2.44 kGy和1.79 kGy,γ射线对风味豆干的杀菌效果强于电子束。两种辐照方式对风味豆干水分、蛋白和灰分的含量没有明显影响,但辐照后脂肪含量均显著降低。γ射线辐照后风味豆干氨基酸的含量无明显变化,但5.5 kGy剂量条件下,电子束辐照会对缬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸等6种氨基酸的含量产生显著影响。γ射线辐照对风味豆干过氧化值有显著的影响,与酸价无明显的相关性;而电子束辐照与风味豆干过氧化值没有明显的相关性,但会引起其酸价显著上升。γ射线辐照不会对风味豆干硬度、内聚性、胶着性、咀嚼性和弹性产生显著影响,电子束辐照对其硬度、内聚性和胶着性的影响不显著,但5.5 kGy以上剂量辐照会对其咀嚼性和弹性产生显著的影响。综上所述,γ射线和电子束对风味豆干的辐照效应在某些方面存在一定的差异性,但均具有在豆干加工中应用的潜力,研究结果可为γ射线和电子束辐照技术在豆干加工中的应用提供理论依据。     

大面积流气式电离室的研制及性能测试

核设施退役过程中,超铀核素放射性样品的无损测量一般通过γ能谱法实现,但由于超铀核素的γ射线发射几率一般较低,因此这种测量方法的探测限较高,不适用于溶解后低水平放射性样品的测量。本工作建立的大面积流气式电离室,通过探测α粒子电离空气的原理进行多孔样品的间接无损测量,方法探测限低,可以分析放射性活度低至百Bq级别的样品板。     

采用自然伽马能谱测井仪研究天然放射性元素的高度和深度分布规律

尝试提出将自然伽马能谱测井仪用于生态环境的研究。对自然伽马能谱测井仪、地面伽马能谱、室内分析、航空伽马能谱测量的同一地点钍、铀、钾元素含量进行对比分析得知,各种方法所得结果具有较好的一致性。通过16口浅层自然伽马能谱测井资料分析黄河三角洲浅层放射性的区域变化状况。研究发现,随着石油勘探开发程度的深入,浅层钍、铀、钾元素含量随之增高。将所采集的数据与地壳中钍、铀、钾元素含量的平均值进行比较,得出黄河三角洲地区的钍、铀、钾元素含量普遍较低的结论。     

~(142)La活度及主要γ射线发射几率实验测量

利用数字符合方法对短寿命核素142La的活度和641 keV的γ射线绝对发射几率进行了实验测量。142La活度测量结果的合成标准不确定度小于0.46%,641.285 keV的γ射线发射几率测量结果为0.473±0.005(k=1),与《同位素表》第8版推荐数据0.474±0.005的相对偏差为-0.24%。此外,还依据γ射线发射几率测量工作中获取的数据,得到了142La的半衰期为(91.0±0.7)min,与《同位素表》第8版推荐数据(91.1±0.5)min的相对偏差小于0.2%。     

雨水中短寿命放射性核素研究及应用

采用一般的放射性测量仪器,通过测定雨水中的γ射线,对雨水中的短帮助放射性核素进行了研究。实验表明,几乎所有的降雨都存在短寿命放射性核素。能谱分析结果表明：这些短寿命放射性核素主要为^218Po、^214Pb和^214Bi。对雨水天然放射性的产生机理进行了分析和探讨,认为水汽凝结、下降雨滴的碰并和对空气的冲刷是雨水放射性产生的原因。探讨了雨水的放射性对地面γ测量、^210Po法测量等放射笥找矿方法的影响。     

在线同位素分离器靶-源中靶材料的放射性活度

用LCS+CBURN程序计算在线同位素分离器靶-源中铅、钨、铜、铝、石墨靶材料以及结构材料水、不锈钢在100MeV、200μA强流质子束照射下所产生的放射性核素活度以及γ射线强度随时间的变化,以便为靶的设计、更换以及后期处理提供一定的设计依据。所选靶材料在照射后会产生长寿命放射性核素氚,其中,铅靶材料中还会产生¹³¹I。     

蒙特卡罗方法在γ剂量率灵敏度标定中的应用

在γ剂量率测量标定中，使用ＧＤ－４０管作为γ探头来测量γ剂量率。实验室标定γ探头灵敏度在钴源上进行，６０Ｇｏ源平均能量为１．２５ＭｅＶ，而在实际测量中，辐射场的γ射线包含了各种能量成份，因此对实验室标定的灵敏度在实际应用中就需要进行修正。本工作通过蒙特卡罗粒子输运模拟方法，计算了单能与辐射场能谱的剂量比值，给出了修正因子，从而使γ剂量率灵敏度标定更加准确。     

基于能谱等效的合金补偿方法研究

针对连续能谱X射线厚度测量中的合金补偿问题,利用能谱等效思想,根据单能射线下合金补偿系数与射线能量之间及连续能谱射线下合金补偿系数与材料厚度之间均存在单值对应关系,以合金补偿系数为参考,将连续能谱射线下的合金补偿问题转化为单能射线下的合金补偿问题。提出了系统标定、厚度标定、单能标定及能量等效的具体方案。利用蒙特卡罗程序建立了适用于X射线厚度测量的仿真模型,对能谱等效结果进行了验证。结果表明,30种不锈钢材料板按能谱等效结果进行合金补偿后,厚度测量相对误差90%以上小于0.1%,表明基于能谱等效思想的合金补偿方法可行性高、适用性广。该方法中的能谱等效结果对连续能谱射线硬化研究有参考意义。     

γ能谱法在含铀放射性废水应急监测中的应用

对一个含铀放射性废水样品进行了总α分析和γ能谱分析,并就γ能谱法测量含铀放射性废水的可行性进行验证测量。测量结果表明:在含铀放射性废水样品总放射性应急监测中,能有效提高监测效率;选择与待测样品中γ核素相适应的监测设备,能有效缩短测量时间,提高测量精度。     

Elemental analysis of cement used for radiation shielding by instrumental neutron activation analysis

We aim to get the concentration of trace elements responsible of high radioactivity of a nuclear reactor shielding after removing the nuclear power station from service. These elements are activated by (n,γ) reaction during the reactor service life. These elements are Ce, Co, Cs, Eu, Fe, Hf, Sb, Sc, Ta and Tb that normally present in concrete shielding especially in cement. Different Egyptian cement samples have been irradiated with neutron beam and analyzed with gamma ray counting system. It was concluded that the radioactivity from these trace elements play an important role after a long cooling time or reactor decommissioning.