核素裂变样品的分析处理

核素裂变样品的分析处理

5.1 核素的初步甄别

对核素的甄别是一个复杂的过程:

(1)先挑选一个测量时间较长的能谱，将γ能谱的每个峰对应的能量记录（除开本底峰）；

(2)对照已知核数据（考虑峰值左右一小范围），列出每个峰可能会对应的核素，删除从每个峰对应的核素中一部分分支比较小的（本实验考虑将低于3%的忽略，但实际在本实验中分支比小于10%时，其峰一般不能找到），删除半衰期过大过小的核素（依据冷却时间，测量时间，本实验重点考虑半衰期为50-20000s 的核素）；

(3)初步归纳可能的核素，然后对照核素图[19]，看核素对应γ衰变的几个较大分支比的峰是否存在，如果存在，则暂认为该核素存在，留待截面值分析后确定。

5.1.1 核素89Rb

表5.1.1 89Rb衰变的主要特征γ射线能量及分支比

核素半衰期(s) 全能峰序号能量(keV) 分支比

89Rb 909 E1657.77 0.108188 E2947.73 0.100011 E31031.92 0.629 E41248.14 0.45917 E52195.92 0.14467 E62570.20 0.10693

下图中(1)、(2)、(3)和(4)所标出的峰依次是甄别出89Rb 的E1、E2、E3和E4所对应的峰位置。

Channel 图5.1.2

Channel 图5.1.4

Channel

图5.1.5

5.1.5 核素134Te

表5.1.5 134Te衰变的主要特征γ射线能量及分支比核素半衰期(s) 全能峰序号能量(keV) 分支比

134Te 2508 E179.445 0.20945 E2180.891 0.1829 E3201.235 0.0885 E4210.465 0.22715 E5277.951 0.2124 E6435.06 0.1888 E7460.997 0.09735 E8464.64 0.0472 E9565.992 0.18585 E10742.586 0.1534 E11767.2 0.295

Channel

图5.1.7

5.1.6 核素134I

表5.1.6 134I衰变的主要特征γ射线能量及分支比核素半衰期(s) 全能峰序号能量(keV) 分支比

134I 3150 E1405.451 0.073689 E2540.825 0.07656 E3595.362 0.111012 E4621.79 0.106227 E5677.34 0.079431 E6766.68 0.0415338 E7847.025 0.957 E8857.29 0.06699 E9884.09 0.65076 E101072.55 0.149292 E111136.16 0.090915 E121806.84 0.055506

下图中(1)、(2)、(3)和(4)所标出的峰依次是甄别出134

I 的E 4、E 6、E 7和E 10

所对应的峰位置。

C o u n t s

Channel

图5.1.8

5.1.7 核素138Cs

表5.1.7 138

Cs 衰变的主要特征γ射线能量及分支比

核素 半衰期(s)

全能峰序号 能量(keV) 分支比

E 1 408.98 0.0466193

5和E 6Channel

图5.1.9

5.2 样品活化γ能谱分析

中子照射样品发生裂变反应，生成裂变碎片。三个角度，及三种不同能量中子辐照时间较为接近，为6000~7000s左右，冷却时间在4~5min，选取合适的测量时间分析每个角度的测量谱，通过对能谱进行读数，分析，甄别出一些可能的核素。在能谱的甄别工作中，我们对每一特征峰能量处可能的核素按其衰变强度和半衰期进行了筛选，并结合核素的衰变纲图，最终甄别得到了130Sb，138Xe，141Ba，134Te，138Cs，134I，89Rb几个核素的γ特征峰。

活化得到的γ谱图（如4.2中的能谱图可见），谱图并不是很好，本底特别大，尤其是在低能部分，导致核素的一些分支比较小，计数低的全能峰被本底湮没，以致核素的很多峰不能够被发现，使得在进行核素的甄别时，使一些可能存在的核素不能够被确定，因而被舍弃，造成找到裂变碎片减少。还有核素的峰，与其他核素的峰存在重叠，或与本底峰叠加，这种情况使得峰形不规则，不能够准确判断出核素是否存在，只能通过找出该核素的其他峰，来推断出该峰的存在与否，峰的叠加还会使计数的读取上造成很大的困难，计数的不准确使后续的截面分析中出现偏差甚至错误。

本实验得到的能谱相对比于14MeV能区中子轰击238U得到的能谱来说，甄别出的核素基本一致，但对于每个核素在能谱图上发现的全能峰个数较少（被本底湮没），计数也较低，说明相同条件下，232Th被诱发产生裂变的程度低于238U，即相对于每个裂变碎片的截面来说会小一些，在随后的截面值分析中也得到验证。