基于土壤天然放射性水平測量的淺析

胥海亮，劉玉華，馮 毅

成都理工大學，四川成都 610059

基于土壤天然放射性水平測量的淺析

胥海亮，劉玉華，馮 毅

成都理工大學，四川成都 610059

本文介紹具體了工作中，依據待測區的實地情況，選取合適大小與形狀的工作區域進行測量，在區域內設多個采樣點采集一定量的樣品，樣品經曬干、制樣、密封保存，用低本底高純鍺伽瑪能譜儀測量。計算樣品中226Ra、232Th、40K比活度，計算出周圍土壤樣品中226Ra的平均比活度，232Th的平均比活度，40K的平均比活度的方法，通過放射性核素232Th、226Ra含量的平均值與全國平均值進行比較，便可得到準確的評價。

土壤；天然放射性；γ能譜測量；比活度

1 天然放射性測量原理

1.1 γ射線的來源

本文中講述主要針對測量自然界中的γ射線，主要有3個放射性系列，即鈾（U）系列、釷（Th）系列、錒鈾（AcU）系列。

1.2 鈾系的γ射線

鈾系中最重要的γ輻射體是214Bi，其主要的幾條γ輻射射線分別為2.204MeV、 1.76MeV、 1.403MeV、1.378MeV、1.12MeV、0.769MeV、0.609MeV。它占了鈾系核素γ輻射能力總和的84%。在鈾系γ測量中主要探測Ra的直接衰變產物214Bi（RaC）。

1.3 釷系的γ射線

釷系中主要的γ輻射體為228Ac和208Tl，其次為212Pb和212Bi。

釷系中最重要的γ輻射體是208Tl，它的主要γ能量有0.583MeV、0.511MeV、2.62MeV，其γ輻射總量總和占整個釷系核素γ射線能力總和的62.0%，其中2.62MeV的γ射線因其能量最高，輻射幾率又較大，是釷系中一條很重要的特征γ射線。在釷系γ測量中主要探測的是Th的直接衰變產物208Tl （ThC）。

1.4 40K

天然鉀有3個同位素39K、40K和41K，其中只有40K具有放射性，40K的同位素豐度占0.0117%，它的半衰期為1.27×109年。40K的衰變綱圖，圖1所示，89%的經β-衰變形成，11%的經軌道電子俘獲方式衰變放出γ射線而形成。

圖140K的衰變綱圖

由于40K在自然界中分布廣、克拉克值高，且它輻射出的γ射線能量也較高（1.46MeV），因此在放射性測量中是一個非常重要的核素。

2 野外測量及樣品采集

2.1 野外測線分布

在待測區域內進行測量，劃定滿足精度合適數目的測線，每條測線劃定合適的測點數，測量過程中記錄測點的地理位置。

2.2 野外測量方法

1）測量中選用一定能量分辨率的探測器；

2）各核素特征峰能量分別為：U，1760keV；Th，2620keV；K，1460keV；

3）每個測量點的測量時間為3min～5min。

2.3 采集點分布及編號

土壤采樣按多點混合法（每個取樣點再分3～5個分樣點，取多點土樣混合后取1kg左右）。采集樣品時先清理土壤表面的樹葉和草皮等雜質，取垂直深度5cm（即表層）的土壤。在采樣過程中，應該盡量避免濕度過大的地方和新近翻動過的土壤。因為研究的是散落粉塵對土壤環境的影響，故取表層土壤。用塑料袋包裝，貼好標簽，帶回實驗室。

2.4 樣品的制備

1）將土壤粗碎，放在露天曬干；

2）用陶瓷研缽對曬干的土壤進行研磨，并通過一定目的篩子；

3）把研磨好的土壤裝入統一尺寸的圓柱形塑料樣品盒內；

4）用電子天平稱取樣品的重量；

5）土壤放入樣品盒后密封15天，讓其放射性基本平衡以備測量。

3 室內伽瑪能譜測量

3.1 室內測量方法

1）實驗儀器可采用分辨率為2.2 keV（對60Co1332 keV的峰）的高純鍺半導體探測器；

2）將樣品在低本底鉛室里進行測量；

3）測量和計算可在MCA1操作平臺；

4）各核素特征峰能量分別為：226Ra，351.9keV和609.3keV；232Th，583.3keV和911.0keV；40K，1461keV；

5）每個樣品的測量時間為4h；

6）在相同條件下測量了空白本底和標準物質；

7）利用天然放射性元素含量計算軟件Ng1計算放射性核素的比活度。

3.2 標準物質介紹

一般采用的標準物質為天然放射性環境分析標準物質（TRH）（國家二級標準物質GBW（E）040015）。該標準物質中226Ra的比活度為1510±130Bq/kg，232Th的比活度為476±58 Bq/kg，40K的比活度為1460±110Bq/kg。

3.3 放射性核素的比活度計算公式

其中Q樣、Q標分別代表樣品和標準物質中目標核素的比活度；A樣、A標、A本分別代表樣品、標準物質和本底的計數率；M樣、M標分別代表樣品和標準物質的質量。利用上式可求土壤中放射性核素的比活度。

4 結論

一直以來土壤放射性測量工作較少，以往的工作多數是普通水體和空氣的污染監測，而土壤放射性測量對放射性研究與環境監測具重要意義，填補了土壤放射性測量方面的空白。

結合以上理論，采用在待測區域圈出一個合適形狀大小的區域，在其內開展網格測量的方法，利用便攜式γ能譜法測量土壤中天然放射性核素的含量，根據測量出的數據換算轉化為比活度，并用surfer軟件繪出238U（226Ra）、232Th、40K的比活度等值線圖。再對待測區域周圍土壤進行取樣，利用高純鍺半導體探測器測試分析土壤中的226Ra、232Th、40K含量。最后根據野外測量和室內測量的結果，評價該地區土壤天然放射性水平，為當地環境監測提供放射性的依據。

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[3]賴萬昌.核輻射探測器與核電子學[M].成都理工大學講義，2009．

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A

1674-6708（2011）36-0096-02