从铀矿石中提取高放射性纯度227Ac及其定值的研究

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219Rn为放射性气体,能脱离所在介质进入大气中。219Rn子体易形成放射性气溶胶,其进入人体会产生内照射。高浓铀贮存库、乏燃料冷却池等场所有大量219Rn存在,对其防护受到人们的重视;地下水迁移、同位素海洋学研究中可用227Ac、223Ra等天然核素作为示踪剂,天然放射性物质(NORM)的辐射监测对227Ac提出新要求,可通过测其子体219Rn来实现对这些核素的测量,且制样方便。所有这些工作都需要研制出219Rn标准源以便对219Rn准确测量。219Rn是锕系的一个子体,在该衰变链中,227Ac的半衰期为21.8年,是制备219Rn标准放射源的最合适母体。相对于通过中子照射226Ra制得227Ac的方法,从铀矿石中获得227Ac成本要低得多,因此,研制219Rn标准源首要任务是从铀矿石中提取、纯化高放射性纯度的227Ac并对其进行准确定值。219Rn的干扰核素为其同位素222Rn、220Rn,从铀矿石中提取227Ac时,必须除去222Rn、220Rn的母体核素。本文通过调研在不同酸类、酸度条件下,铀系、钍系、锕系主要放射性核素在离子交换剂上的吸附性能差异,将离子交换法与溶剂萃取法相结合,建立了高效、快速从铀矿石中提取高放射性纯度227Ac的方法,并通过高纯锗γ能谱法与射气法对227Ac产品进行了定值及放射性纯度检验。实验结果表明,根据铀、钍、镤、镭等元素在不同酸度、酸类介质中呈现不同离子状态的特点,利用离子交换柱色谱法能有效去除铀矿石中铀、钍、镤、镭等元素,但对于品味比较高的铀矿石需要用萃取法预先除去绝大部分铀再进行离子交换。对于得到的227Ac产品,通过监测其子体219Rn的增长、211Pb的衰变情况来定性的鉴定227Ac的提取、纯化情况,监测结果表明:219Rn增长曲线与理论分析结果基本一致;211Pb的衰变曲线经拟合后从拟合公式中解得的半衰期参数为36.5,这一值与211Pb的半衰期TPb211值36.1min非常吻合,说明产品中放射性核素主要为227Ac。对于227Ac产品的定量测量采用高纯锗γ能谱法与射气法,在平衡条件下,γ能谱法测得的227Ac活度为1093±8Bq,主要干扰核素的含量约为0.5%;射气法测得的227Ac活度约为1034±120Bq,主要干扰核素的含量小于0.4%,说明利用本实验设计的提取、纯化流程可以从铀矿石中成功获得227Ac。本文研究的227Ac提取、纯化流程及定值方法,操作简单,成本低,可以代替中子照射226Ra方法来获得227Ac。另外,本实验得到的227Ac主要是用于219Rn射气源的研制,所以最终227Ac是吸附在特选的离子交换剂上,其射气能力经过长期监测在广阔的空气湿度范围内(40%-90%)保持稳定,符合制作219Rn射气源的要求,可以用于下一步标准源的研制及测量,用此物质制作的219Rn射气源可用于219Rn及其子辐射剂量的研究以及深海示踪核素(227Ac、231Pa等)测量装置的刻度。目前,还没有成熟的商品219Rn射气源出售,因此这项研究对于219Rn的辐射防护问题及深海示踪研究具有重大的科学意义和实用价值。
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