可燃毒物鉺的輻照及其同位素?zé)犭婋x質(zhì)譜法測(cè)定

梁幫宏，陳云明，劉 志，孫 鵬，李 兵，楊 彬

中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院 第一研究所，四川 成都 610005

可燃毒物鉺的輻照及其同位素?zé)犭婋x質(zhì)譜法測(cè)定

梁幫宏，陳云明，劉 志，孫 鵬，李 兵，楊 彬

中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院 第一研究所，四川 成都 610005

鉺(Er)是一種適用于輕水堆(LWR)的長(zhǎng)效可燃毒物，Er2O3的堆內(nèi)輻照是研究中子毒物Er輻照性能的基本手段。Er2O3在高通量工程試驗(yàn)堆(HFETR)中子注量率約為2×1014/(cm2·s)的輻照孔道中輻照91.3 h。采用熱電離質(zhì)譜法(TIMS)測(cè)定輻照前、后樣品中Er同位素豐度，跳峰模式測(cè)定6個(gè)Er同位素，低豐度162Er由法拉第杯檢測(cè)。測(cè)定時(shí)準(zhǔn)確控制升溫測(cè)量電流，將蒸發(fā)帶和電離帶電流控制在1 400、5 500 mA以下，可減小168Yb、170Yb對(duì)168Er、170Er的同量異位素影響。結(jié)果表明，經(jīng)中子輻照后166Er、167Er、168Er同位素豐度變化較大，豐度變化與中子吸收截面大小密切相關(guān)。

可燃毒物；鉺同位素；中子輻照；熱電離質(zhì)譜

可燃毒物中子吸收截面大，可用于補(bǔ)償反應(yīng)堆初始反應(yīng)性、展平堆芯功率分布、延長(zhǎng)換料或倒料周期，從而提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益[1]。鉺(Er)被認(rèn)為是一種適用于輕水堆(LWR)的長(zhǎng)效可燃毒物。在UO2球中加入少量的Er2O3能使反應(yīng)堆在235U最高富集度限制條件下開發(fā)超高燃耗燃料(Er-SHB燃料)[2-4]。

Er2O3的堆內(nèi)輻照是研究中子毒物鉺輻照性能的基本手段，通過(guò)測(cè)定輻照前、后鉺同位素比值變化可以準(zhǔn)確計(jì)算中子毒物消耗量，為中子毒物研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。鉺的同位素測(cè)定一般采用熱電離質(zhì)譜法(TIMS)。TIMS可精確測(cè)定鉺同位素豐度及原子質(zhì)量[5-6]。多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜、四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜、二次離子質(zhì)譜也可用于微量鉺的同位素測(cè)定[7-9]。……