基于土壤天然放射性水平測(cè)量的淺析

胥海亮，劉玉華，馮 毅

成都理工大學(xué)，四川成都 610059

基于土壤天然放射性水平測(cè)量的淺析

胥海亮，劉玉華，馮 毅

成都理工大學(xué)，四川成都 610059

本文介紹具體了工作中，依據(jù)待測(cè)區(qū)的實(shí)地情況，選取合適大小與形狀的工作區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，在區(qū)域內(nèi)設(shè)多個(gè)采樣點(diǎn)采集一定量的樣品，樣品經(jīng)曬干、制樣、密封保存，用低本底高純鍺伽瑪能譜儀測(cè)量。計(jì)算樣品中226Ra、232Th、40K比活度，計(jì)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(guó)平均值進(jìn)行比較，便可得到準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

土壤；天然放射性；γ能譜測(cè)量；比活度

1 天然放射性測(cè)量原理

1.1 γ射線的來(lái)源

本文中講述主要針對(duì)測(cè)量自然界中的γ射線，主要有3個(gè)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(cè)量中主要探測(cè)Ra的直接衰變產(chǎn)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(gè)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(cè)量中主要探測(cè)的是Th的直接衰變產(chǎn)物208Tl （ThC）。

1.4 40K

天然鉀有3個(gè)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(jīng)β-衰變形成，11%的經(jīng)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(cè)量中是一個(gè)非常重要的核素。

2 野外測(cè)量及樣品采集

2.1 野外測(cè)線分布

在待測(cè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，劃定滿足精度合適數(shù)目的測(cè)線，每條測(cè)線劃定合適的測(cè)點(diǎn)數(shù)，測(cè)量過程中記錄測(cè)點(diǎn)的地理位置。

2.2 野外測(cè)量方法

1）測(cè)量中選用一定能量分辨率的探測(cè)器；

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

3）每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間為3min～5min。

2.3 采集點(diǎn)分布及編號(hào)

土壤采樣按多點(diǎn)混合法（每個(gè)取樣點(diǎn)再分3～5個(gè)分樣點(diǎn)，取多點(diǎn)土樣混合后取1kg左右）。采集樣品時(shí)先清理土壤表面的樹葉和草皮等雜質(zhì)，取垂直深度5cm（即表層）的土壤。在采樣過程中，應(yīng)該盡量避免濕度過大的地方和新近翻動(dòng)過的土壤。因?yàn)檠芯康氖巧⒙浞蹓m對(duì)土壤環(huán)境的影響，故取表層土壤。用塑料袋包裝，貼好標(biāo)簽，帶回實(shí)驗(yàn)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(duì)曬干的土壤進(jìn)行研磨，并通過一定目的篩子；

3）把研磨好的土壤裝入統(tǒng)一尺寸的圓柱形塑料樣品盒內(nèi)；

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(cè)量。

3 室內(nèi)伽瑪能譜測(cè)量

3.1 室內(nèi)測(cè)量方法

1）實(shí)驗(yàn)儀器可采用分辨率為2.2 keV（對(duì)60Co1332 keV的峰）的高純鍺半導(dǎo)體探測(cè)器；

2）將樣品在低本底鉛室里進(jìn)行測(cè)量；

3）測(cè)量和計(jì)算可在MCA1操作平臺(tái)；

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(gè)樣品的測(cè)量時(shí)間為4h；

6）在相同條件下測(cè)量了空白本底和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；

7）利用天然放射性元素含量計(jì)算軟件Ng1計(jì)算放射性核素的比活度。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)介紹

一般采用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為天然放射性環(huán)境分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（TRH）（國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）040015）。該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)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(jì)算公式

其中Q樣、Q標(biāo)分別代表樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中目標(biāo)核素的比活度；A樣、A標(biāo)、A本分別代表樣品、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和本底的計(jì)數(shù)率；M樣、M標(biāo)分別代表樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量。利用上式可求土壤中放射性核素的比活度。

4 結(jié)論

一直以來(lái)土壤放射性測(cè)量工作較少，以往的工作多數(shù)是普通水體和空氣的污染監(jiān)測(cè)，而土壤放射性測(cè)量對(duì)放射性研究與環(huán)境監(jiān)測(cè)具重要意義，填補(bǔ)了土壤放射性測(cè)量方面的空白。

結(jié)合以上理論，采用在待測(cè)區(qū)域圈出一個(gè)合適形狀大小的區(qū)域，在其內(nèi)開展網(wǎng)格測(cè)量的方法，利用便攜式γ能譜法測(cè)量土壤中天然放射性核素的含量，根據(jù)測(cè)量出的數(shù)據(jù)換算轉(zhuǎn)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(duì)待測(cè)區(qū)域周圍土壤進(jìn)行取樣，利用高純鍺半導(dǎo)體探測(cè)器測(cè)試分析土壤中的226Ra、232Th、40K含量。最后根據(jù)野外測(cè)量和室內(nèi)測(cè)量的結(jié)果，評(píng)價(jià)該地區(qū)土壤天然放射性水平，為當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)提供放射性的依據(jù)。

[1]王凌青，盧新衛(wèi)，賈曉丹，等.寶雞燃煤電廠周圍土壤天然放射性水平調(diào)查研究[J].輻射防護(hù)，2007，27(3)：188-192．

[2]吳宇，譚涪江，何達(dá)波.四川省土壤中天然放射性核素含量調(diào)查研究[J].輻射防護(hù)，1993，13(5) ：376-379.

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A

1674-6708（2011）36-0096-02