鈾樣品自吸收修正因子與樣品質(zhì)量的相關(guān)性

喬亞華，王 博，楊 陽，張 敏，劉世龍，吳繼宗

1.環(huán)境保護部 核與輻射安全中心，北京 100082；2.中國原子能科學(xué)研究院 放射化學(xué)研究所，北京 102413

采用中子活化法進行燃料棒235U富集度均勻性檢測過程中[1]，用慢化后的中子照射燃料棒，使燃料棒UO2芯塊中的235U發(fā)生裂變，通過測量其裂變產(chǎn)物的γ射線總強度對燃料棒235U富集度及其均勻性進行在線檢測，由于燃料棒是大體積樣品，在用γ譜儀進行分析時，γ自吸收效應(yīng)對分析結(jié)果影響較大。為此，本工作以不同豐度和質(zhì)量的鈾樣品為研究對象，研究自吸收因子與樣品質(zhì)量及測量γ射線能量之間的關(guān)系，為提高中子活化法檢測燃料棒235U富集度均勻性的準確度提供可靠的參數(shù)。

1 方法原理[2]

如果裂變產(chǎn)物核素是沿靶的厚度方向按指數(shù)衰減分布，中子入射面對著探測器方向，假定在入射面單位厚度樣品中發(fā)射某能量γ射線被探測器記錄到的計數(shù)率為A，整個樣品(厚度為d)中發(fā)射γ射線被探測器記錄到的計數(shù)率Ad應(yīng)滿足下式[3-5]：

在不考慮自吸收時，Tγ=1，則有：

考慮自吸收時，自吸收修正因子F可用下式計算：

式中：μn為中子線性衰減系數(shù)，μγ為γ射線線性衰減系數(shù)，ρ為靶密度，Tn為中子穿透率，Tγ為γ射線對靶的穿透率。

2 實驗部分

2.1 樣品制備

在燃料元件芯塊燒結(jié)前，UO2粉末需加入質(zhì)量分數(shù)為3%左右的有機粘結(jié)劑和潤滑劑，然后施加8 000 kg/cm2的壓力壓制成生坯[6]。為了使樣品與元件芯塊生坯的密度盡量保持一致，將天然鈾U3O8(GBW-04205，豐度0.72%)和豐度90.2%的高濃鈾(234U、235U、236U、238U的質(zhì)量豐度分別為……