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γ能谱法在核保障铀属性测量中的应用研究

赵学军  
【摘要】:应用γ—NDA(非破坏性分析)方法测定铀样品属性是核保障中衡算测量和核查测量的重要内容。本工作概述了国内外核保障与核不扩散体系,以及γ能谱法分析铀富集度的方法,重点讨论了MGAU/U235软件的算法及其适用性,对~(238)U/~(234)Th未达到放射性平衡的铀样品富集度的分析方法进行了研究,并提出了利用γ能谱测定高浓铀年龄的方法。 铀富集度是指同位素~(233)U和~(235)U的质量之和与总铀量之比。目前,核保障现场视察中测定铀样品富集度时,通常使用MGAU/U235软件。本工作分析了U235软件的算法流程。使用高纯锗探测器测量各种形状不同、富集度不同的样品(包括欧共体低浓铀标准样品),对U235软件测量分析过程中的关键问题进行了初步的研究,给出了软件适用的条件。在控制γ能谱的分辨率和死时间的前提下,选择合适的峰形刻度对五个标准样品进行分析得到的结果好于3%。 在~(238)U/~(234)Th达到放射性平衡前,常用的软件分析铀富集度时,误差可能会超过百分之百。本工作分离了两个铀(天然铀和贫化铀)样品,通过对样品近六个月的长期跟踪监测,考察了~(238)U-~(234)Th衰变子体以及~(235)U-~(231)Th衰变系列内转换KαX射线的变化情况。据此给出了使用时间校正方法计算~(238)U/~(234)Th达到放射性平衡前铀富集度的计算方法。富集度计算结果的误差在10%以内。 高浓铀年龄的是指核材料最后一次经化学或物理的方法分离、纯化后到当前核查探测的时间间隔。国外最新报道了使用γ能谱法测定~(234)U/~(214)Bi母子体活度比的方法来计算高浓铀样品的年龄。本论文初步研究了使用相对效率比值计算~(234)U/~(214)Bi母子体活度比的方法,与国外方法比较不需要绝对测量过程,不需要对样品进行分离处理,是一种相对简捷的分析方法。分析结果的偏差好于15%。


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