2014辐射探测课程设计

134
Cs、90Sr、90Pu、131I 等[1]。 在环境土壤中，如果没有人为核设施流出物的污染，主要存在的天然放射性核素有 226Ra，232Th 和 40K。
226
Ra 是天然放射性衰变系列铀系（初始核素 238U）中的核素，半衰期 1600 年，γ 谱仪测 226Ra 测得的 γ 射
线是 226Ra 的子体产生的 γ 射线（光子） ，用于计算 226Ra 活度的 γ 射线（光子）主要有：214Pb 产生的能量 295.21keV 的光子、能量 351.92 keV 的光子，214Bi 产生的能量 609.32keV 的光子、能量 1120.28keV 的光子 和能量 1764.52keV 的光子。
40 40
K 是钾的放射性同位素，半衰期 1.40× 1010 年，γ 谱仪测 40K 测得的 γ 射线是 40K 衰变产生的 γ 射线，
K 衰变只产生一种能量的 γ 光子，即能量为 1460.75 keV 的光子。 土壤中也有少量的铀，以 238U 为主。由于 NaI(Tl) γ 能谱仪的能量分辨率不高，一般很难检测到 238U 所
课程设计（综合实验）报告
一、课程设计的目的与要求 该课程设计的主要目的为：培养学生综合运用反应堆物理分析课程和其它先修课程的理论和实际知 识，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。 该课程设计的基本要求为：对放射性污染的土壤探讨并设计合理的监测和去污方案。 二、设计正文 1 土壤放射性污染问题概述 1.1 土壤放射性来源 1）天然放射性污染：
课程设计报告
( 2013 -- 2014 年度第 二 学期)
名 题 院 班 学
称：
核辐射探测与防护课程设计
目：被放射性污染土壤的监测、去污方案设计 系： 级： 号： 核科学与工程学院 核电 1102 班 1111440220 孙 强 刘 芳 一 周
学生姓名： 指导教师： 设计周数：
成
绩：
日期：2014 年 6 月 30 日
40
K、238U、232Th 等，形成土壤放射性的本底值。地壳中 U 的含量为 3.5 x 10-4 %，
Th 的含量为 1.1 x 10- 3 %。土壤中 U 的含量为 1 x 10-4 %，Th 的含量为 6 x 10-4 %。但是，由天然放射性核 素所造成的人体内照射剂量和外照射剂量都很低，对人类的生活没有表现出什么不良影响。自第二次世界 大战后， 人为放射性物质大量出现， 使地球上的放射性污染发生了明显的变化人为放射性核素主要有 137Cs、
90
Sr 的吸附能力依次为：黑土粘粒>白浆土粘粒>暗棕色森林土粘粒。相对粘土和泥沙土而言，137Cs
浓度比粗粒矿质土的低；相对有机土而言 90Sr 比值是最低的。土ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ颗粒粒径愈小，其有效比表面积愈大， 吸附能力也愈强。当颗粒粒径远小于土壤孔隙的直径时，其本身即极易随水的流动而迁移。由于其对放射 性物质有极大的吸着能力，这类细小颗粒成为核素迁移的载带物，在孔隙较大的砂质土壤中，核素的这一 迁移作用尤为明显，所以沙漠土中的总α 、总β 要低于粘土。 土壤的 pH 值对土壤胶体的生成、放射性核素的水解和离子交换反应都有明显的影响，从而影响到土 壤对核素的吸附。土壤的 pH 值一般为 4~10，除放射性 Sr, Cs 和 Ra 外，钢系元素、稀土元素和大多数感 生放射性核素(如 54Mn、65Zn、60Co、55Fe、59Fe 等)均易水解，从而影响其被土壤吸着的能力。例如，60Co 在酸性条件下以 Co2+离子状态存在于土壤中，极易被吸附，但中性条件下即发生水解反应，生成 CoOH+ 和 Co(OH)2，吸附能力明显下降[2]。 土壤中天然的无机和有机配位体，可与放射性核发生络合或鳌合反应，从而影响土壤对核素的吸附能 力。例如，当土壤中存在 SO22-，C032-等无机配位体时，会形成难溶的镭盐。 土壤中含有的多种常量及微量元素，可形成放射性核素的天然载体，对其在土壤颗粒表面上的吸附具 有某种竞争及稀释作用，从而减小其吸附量。例如，土壤中 Ca2+含量增高，可明显降低其对 90Sr 的吸附， 在有机质含量高的土壤中，这一作用尤为明显，其原因是有机质能优先吸附 Ca2+。 4）植物种类：不同种的植物对土壤中放射性核素的吸收能力是不同的。例如，豆科植物对钢和 90Sr 的吸收能力比禾本科植物强，但黎科和葫芦科植物对 90Sr 的吸收能力比豆科植物强得多；植物和谷类对的
目录
一、课程设计的目的与要求........................................................................................................................... 1 二、设计正文 ................................................................................................................................................. 1 1 土壤放射性污染问题概述 ....................................................................................................................... 1 1.1 土壤放射性来源 ............................................................................................................................... 1 1.2 土壤放射性物质的积累和迁移 ........................................................................................................ 2 2 对土壤放射性污染监测方案的探讨与设计 ............................................................................................ 3 2.1 监测对象及内容 ............................................................................................................................... 3 2.2 放射性监测基本方法 ....................................................................................................................... 3 2.3 一般土壤放射性监测方案设计 ........................................................................................................ 4 3 对土壤放射性去污方案的探讨与设计 .................................................................................................... 8 3.1 去污方案探讨................................................................................................................................... 8 3.2 土壤清洗去污法 ............................................................................................................................... 9 三、课程设计结论及总结 .............................................................................................................................11 1 结论 .......................................................................................................................................................11 2 总结 .......................................................................................................................................................11 四、 参考文献 ..............................................................................................................................................11
1
课程设计（综合实验）报告
天然气、地热水(或蒸汽)和某些矿砂中的含量也比较高，其开采、冶炼和应用一定程度上也会释放放射性 废物到环境中去，给土壤环境带来一定的污染。 1.2 土壤放射性物质的积累和迁移 放射性物质进入土壤后，随时间的推移逐渐衰变而减少。另外，植物和动物也从土壤中吸收一定量的 放射性核素。影响其在土壤环境中的积累和迁移的因素有下列几方面。 1） 气候与地形： 年降雨量是影响土壤放射性污染的重要因素， 潮湿地带土壤的 pH 值往往较低； 其次， 水对许多放射性离子有一定的溶解作用，使之随水的渗流而向土壤深层迁移;含水量对土壤中微生物、细菌 的活动和有机物的分解、合成也有明显影响，从而间接影响核素的吸附行为。地形对土壤放射性污染水平 有影响，在山坡地区，污染程度较高的表层土壤流失严重，土壤中核素的污染水平远比平原地区低。如湖、 海积平原总α 、总β 均高于三角洲平原。 2）放射性核素的形态和性质：放射性核素半衰期长的对环境影响大，短的影响小；核素在土壤中的 存在形态对交换吸附也有很大的影响，通常溶解态的阳离子易被吸着，其在土壤中的迁移能力较小；难溶 态的氧化物或沉淀物不被粘粒矿物吸着，可随水流在土壤缝隙中迁移。以不同氧化价态存在于土壤中的放 射性核素，植物的吸收能力也不同。一般情况下，放射性核素的粒径愈小，愈易溶解和被作物吸收；比活 度愈高，也愈易于溶解。例如，238PuO2 微粒的溶解度比 239PuO2 微粒的大约两个数量级。 3）土壤的性质：不同种类的土壤对放射性物质的吸附能力有明显的差异。例如，中国东北地区的土 壤对
放出的 γ 射线。 2）人工放射性污染：○ 1 核试验，分为大气层核试验和地下核试验两种。大气层核试验产生的放射性落 下灰是迄今土壤环境的主要放射性污染源。○ 2 核武器制造、核能生产和核事故。军事放射性物质生产和核 武器制造可能导致放射性核素的常规和事故释放，造成局地和区域性环境污染。核能生产涉及整个核燃料 循环，其中包括的主要环节有铀矿开采和水冶、235U 的浓缩、燃料元件制造、核反应堆发电、乏燃料贮存 或后处理及放射性废物的贮存和处置，放射性物质在整个核燃料循环的各个环节间循环。核事故主要有民 用核反应堆事故、军用核设施、核武器运输、卫星重返和辐射源丢失等。这些生产过程和核事故都有可能 释放放射性污染物质，成为重要污染源。○ 3 放射性同位素的生产和应用及相关的废物处置，也会对公众造 成一定剂量的照射。○ 4 矿物的开采、冶炼和应用，除作为核燃料原料的含铀矿物以外，煤、石油、泥炭、
232
Th 是天然放射性衰变系列钍系的初始核素， 半衰期 1.40× 1010 年， γ 谱仪测 232Th 测得的 γ 射线是 232Th
的子体产生的 γ 射线，用于计算 232Th 活度的 γ 射线主要有：212Pb 产生的能量 238.63keV 的光子，228Ac 产 生的能量 338.4keV 的光子、能量 911.07keV 的光子、能量 968.9keV 的光子，208Tl 产生的能量 583.19keV 的光子和能量 2614.7keV 的光子。