[发明专利]一种铀产品生产时间的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性物质分析领域，特别涉及一种铀产品生产时间的测量方法。

背景技术

在核法证调查和军控核查等领域，铀产品生产时间(即铀年龄)的确定十分重要。例如在核法证调查中，铀产品生产时间能够帮助追溯核材料的来源和可能的生产路线；在军控核查中，铀产品生产时间是区分核武器材料新旧的指标。

实际上，目前的铀产品生产时间主要通过测量²³⁴U/²³⁰Th原子数比来获取，其主要原理为：向铀产品中加入²²⁹Th和²³³U同位素稀释剂，经过化学分离，分别测量子核(²³⁰Th)和母核(²³⁴U)的量，来间接得到母子比，从而计算出铀产品生产时间。该方案能够有效克服子体²³⁰Th相对于母体核素²³⁴U含量过小，因而难以通过直接测量的方式获取子体²³⁰Th含量的难题。该方案的具体情况可参考下述两篇文献：Analytica Chimica Acta，599(2007)16–23；Proc.Radiochim.Acta，1(2011)31–35。

然而，²²⁹Th同位素稀释剂目前还没有商用产品可供使用，都是具备条件的实验室自制的，其制备过程复杂并且需要标定后使用，导致可用的²²⁹Th同位素稀释剂获取门槛过高，使得普通实验室无法通过前述方法来完成铀产品生产时间的测量。

发明内容

为解决在难以获取²²⁹Th同位素稀释剂的条件下，无法通过测量²³⁴U/²³⁰Th原子数比的方式来完成铀产品生产时间测量的问题，本发明提供了一种铀产品生产时间的测量方法。该测量方法包括以下步骤：

(一)从待测铀产品取样，向取得的样品中加入²³³U作为同位素稀释剂，并使铀同位素达到同位素交换反应平衡状态，得到铀平衡样品；

(二)测量铀平衡样品中的²³⁴U/²³³U原子数比，根据测得的²³⁴U/²³³U原子数比和²³³U加入比例计算出铀平衡样品中²³⁴U的量；

(三)从待测铀产品取样，向取得的样品中加入²³²Th作为同位素稀释剂，并使钍同位素达到同位素交换反应平衡状态，然后将钍、铀分离，得到钍平衡样品；

(四)测量钍平衡样品中的²³⁰Th/²³²Th原子数比，根据测得的²³⁰Th/²³²Th原子数比和²³²Th加入比例计算出钍平衡样品中²³⁰Th的量；

(五)根据铀平衡样品中²³⁴U的量和钍平衡样品中²³⁰Th的量以及对应的取样量计算出²³⁴U/²³⁰Th原子数比；

(六)根据计算出的²³⁴U/²³⁰Th原子数比，通过铀年龄计算方程计算出铀产品生产时间。

进一步地，所述铀产品可以是铀氧化物、金属铀或其它铀化合物。

进一步地，所述²³⁴U/²³³U原子数比和²³⁰Th/²³²Th原子数比的测量采用ICP-MS法为优选。

进一步地，所述钍、铀分离可以采用溶液的形式在树脂柱上完成。

当铀产品为U₃O₈时，该测量方法包括以下步骤：

(一)取待测U₃O₈样品，以硝酸充分溶解，得到含铀母液样品；与此同时，制备一份不加入待测U₃O₈样品的空白溶液样品；

(二)从含铀母液样品中取样，进行稀释后加入²³³U，待铀同位素达到同位素交换反应平衡状态后，得到铀平衡样品；与此同时，取一份空白溶液样品，进行稀释后用以扣除本底；