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γ能谱法测量浓缩铀样品年龄的方法研究

吕学升  
【摘要】: 防止核扩散的关键是防止能够用于核武器的裂变材料以及相关技术的扩散。高浓铀(Highly Enriched Uranium,HEU)核材料是核不扩散体系的重要监测对象之一,测定其年龄可以用来判别是否有新生产HEU的活动,也可对截获的非法交易的核材料进行溯源。因此,铀样品年龄的测量具有重要的实际应用价值。 本文概述了铀样品年龄测量的基本原理、铀样品年龄的测量方法以及国内外的研究现状。 论文重点阐述了γ能谱法测量铀年龄的原理、测量方法和对测量装置的要求,详细介绍了应用相对效率自刻度方法测定~(234)U/~(235)U、~(235)U/~(238)U和~(214)Bi/~(238)U活度比的基本原理及应用。采用相对效率自刻度技术使得铀年龄的测量不受样品物理形态和几何形状的限制,也不需要用标准样品对系统进行效率刻度,实际应用快捷方便。 对二种不同物理、化学形态的HEU样品的年龄进行了实验测定,获得了较好的结果。对硝酸铀酰样品的铀年龄测量结果为(18.0±0.7)年,与样品实际年龄的相对偏差为-4.8%;对U_3O_8粉末样品测量结果为(27.3±0.8)年,与其它方法测量的结果符合的很好。 本文还对年龄测量结果的误差进行了初步分析和计算,并用质谱测量了~(234)U/~(235)U、~(235)U/~(238)U的值,分析了该方法测量铀年龄结果误差的主要来源及贡献。研究发现:γ能谱法测量~(234)U/~(235)U活度比的误差是影响最终年龄测量误差的主要来源之一,铀年龄测量过程中存在的误差导致了铀样品年龄的测量数据系统性偏小。在文章的最后,对γ能谱法测量铀年龄的进一步实验研究工作提出了建议和意见。


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