一種測量金屬钚氧化百分比的方法，通過加外中子源照射金屬钚材料，利用18O(n，n′γ)18O(1982.2keV)反應來加強1982.2keV的特征γ射線的數(shù)量，使其易于測量，從而得到被氧化的金屬钚樣品中18O所貢獻的1982.2keV特征γ射線峰位計數(shù)數(shù)值。本發(fā)明專利技術所提供的測量金屬钚氧化百分比的方法，可以定量分析金屬钚材料的氧化程度，解決了僅靠871keV的特征γ射線證明氧化钚的存在著較大誤差，直接利用17O的871keV特征γ射線也很難對氧化钚的存在進行定量分析的問題。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種測量金屬钚氧化程度的方法，尤其是測量金屬钚中究竟有多少重量百分比的氧化钚的方法。
技術介紹
钚是一種重要的金屬元素，其多種同位素在軍事、經(jīng)濟等領域有十分重要的應用， 裸露的金屬钚在室溫下會與空氣中的氧氣發(fā)生反應形成钚的氧化物，其化學反應為Pu (s)+O2 (g) — PuO2 (S) + Λ H ( Λ H 為 _1056kJ/mol)由于金屬钚在空氣中易于氧化的特性，即使采取了表面鍍層(鎳-銅-鎳鍍層) 的技術工藝，也不能絕對保證金屬钚不被氧化。因此，對钚氧化程度的判別和確定就變得重要。氧有多種同位素，但穩(wěn)定的同位素只有三種160，170,18O,其在自然界的豐度分別為99. 757%,O. 038%,O. 205%。钚材料中的氧受到α粒子和中子的照射，將發(fā)生如下物理過程17O (η, Y )170(871keV)；170(α，α' y ) 17O (871keV)；18O (n，η' y) 18O (1982. 2keV)；180(α，α' y) 18O (1982. 2keV)；170(α，n)20Ne*(1634keV);或18O ( α , n) 21Ne* (350. 7，1396,2438,2788. 5,2794keV)這些物理過程對于16O來說，由于16O的激發(fā)能比較高，所以钚材料中16O被活化的幾率可忽略。17O的87IkeV和18O的1982. 2keV的特征Y射線在受到α粒子激發(fā)時的反應幾率分別為1.24/106和O. 44/106，而在中子激發(fā)下分別為622/106和3100/106，由于在自然放射條件下，金屬钚材料中α粒子的數(shù)量大約是中子數(shù)量的IO8倍，因此氧化钚中的871keV 的特征Y射線主要是受到α粒子激發(fā)產(chǎn)生的，即170(α，α ' Υ ) 17O (871keV)。在《核技術》雜志2006年12月第29卷第12期中的文章“氧化钚屬性測量技術研究”中，作者給出了提出了通過測量871keV特征Y射線來對金屬钚是否被氧化進行定性的研究和討論。但是，上述文章卻忽視了如下的問題，即，由于14N(a , p)170(871keV)反應也能產(chǎn)生871keV的特征Y射線，而且在金屬钚材料的生產(chǎn)過程中，不可避免的會引入N元素，14N 的豐度還會較高，因此在測量的Y射線中，14NU，p)170(871keV)反應產(chǎn)生的Y射線還要比170(α，α ' y)170(871keV)更高，因此直接利用17O的871keV特征Y射線判定氧化钚的存在容易受到14N的干擾。例如，在文章編號為“NuclearInstruments and Methods in Physics ResearchA 474 (2001) 285-293” 的文章 “The 871keV gamma ray from 17O and theidentif icationof plutonium oxide” 以及文章編號為“Nuclear Instruments andMethods 193 (1982) 383-385” 的文章“THE 870. 8keV GAMMA RAY FORMPuO2”中經(jīng)過分析后認為，僅靠 871keV的特征Y射線證明氧化钚的存在著較大誤差，直接利用17O的871keV特征、射線也很難對氧化钚的存在進行定量分析。另外一個思路是利用測量氧化钚中的18O的1982. 2keV的Y射線來測量氧化钚的存在。但是，由于在自然放射條件下，氧化钚中的180(α，a ' y ) 18O(1982. 2keV)與180(n， n' y) 18O(1982. 2keV)的反應截面均比較小，且1982. 2keV的Y射線比871keV的Y射線穿透能力強，因此在自然放射條件下，氧化钚材料中1982. 2keV的特征Y射線峰比871keV 的特征Y射線難探測，直接測量1982. 2keV的特征Y射線峰來判斷金屬钚的氧化程度存在困難。例如，在圖I中，虛線表示的即為自然放射條件下測得的1982. 2keV特征、射線峰位計數(shù)數(shù)值曲線，由于該曲線較為平坦，峰值并不突出，因而測量結果誤差較大。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術提供了一種測量金屬钚氧化程度的方法，尤其是一種測量金屬钚中氧化钚百分比程度的方法，該方法可減少或避免前面所提到的問題。為解決上述問題，本專利技術提出了，所述方法包括以下步驟A、將純氧化钚粉末與純金屬钚粉末混合為100克標準測試樣品，加外中子源照射，進行1982.2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值測定，得到具有確定重量百分比的氧化钚的金屬钚在加外中子源照射條件下的1982. 2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值w;B、參照步驟A，將混合不同重量百分比的氧化钚的金屬钚，加步驟A中所述的外中子源照射，得到對應于所述不同百分比的1982. 2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值W，然后擬合出在加外中子源照射條件下的100克標準測試樣品金屬钚中，氧化钚重量百分比0-100% 的1982. 2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值標準曲線；C、取100克待測氧化程度的金屬钚樣品，加步驟A中所述外中子源照射，進行 1982.2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值測定，得到所述樣品在加外中子源照射條件下的 1982. 2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值w’ ；D、將步驟C中得到的所述數(shù)值w’與步驟B中擬合出的所述標準曲線進行比較，即可得到所述100克待測氧化程度的金屬钚樣品中對應于所述數(shù)值W’的氧化钚重量百分比。優(yōu)選地，步驟B中所述100克標準測試樣品中的純氧化钚粉末與純金屬钚粉末重量比分別為 I : 9、2 : 8、3 7、4 6、5 5、6 4、7 3、8 2、9 I。優(yōu)選地，所述外中子源為5MeV鐳鈹中子源。本專利技術所提供的測量金屬钚氧化百分比的方法，通過加外中子源照射金屬钚材料，利用18O (n，n' y) 18O (1982. 2keV)反應來加強1982. 2keV的特征Y射線的數(shù)量，使其易于測量，從而可以定量分析金屬钚材料的氧化程度，解決了僅靠871keV的特征Y射線證明氧化钚的存在著較大誤差，直接利用17O的871keV特征Y射線也很難對氧化钚的存在進行定量分析的問題。附圖說明以下附圖僅旨在于對本專利技術做示意性說明和解釋，并不限定本專利技術的范圍。其中，圖I表示的是根據(jù)本專利技術的一個具體實施例的中，在加外中子源照射條件下測得的1982. 2keV特征、射線峰位計數(shù)數(shù)值(實線)以及自然放射條件下測得的1982.2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值(虛線)的對比示意圖；圖2為根據(jù)本專利技術的一個具體實施例的中， 在加外中子源照射條件下的100克標準測試樣品金屬钚中氧化钚重量百分比0-100%的 1982.2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值標準曲線示意圖。具體實施例方式為了對本專利技術的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本專利技術的具體實施方式。其中，相同的部件采用相同的標號。下面參照附圖詳細說明根據(jù)本專利技術的的實施步驟及其原理。本專利技術所提供的，所述方法包括以下步驟A、將純氧化钚粉末與純金屬钚粉末混合為100克標準測試樣品，加外中子源照射，進行1982.2keV特征Y射線峰位計數(shù)數(shù)值測定，得到具有確定重量百分比的氧化钚的金屬钚在加外中子源照本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：程金星，劉軍輝，王慶波，朱文凱，王新赤，高纓，
申請(專利權)人：中國人民解放軍第二炮兵裝備研究院第六研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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